資料４－１

エネルギー利活用計画について
１

エネルギー利活用計画の目的
ごみ処理施設では、ごみ処理に伴い多くのエネルギーが発生することから、新しいごみ処理施設の整備ビジョンのコンセプトにおいて、「ごみの焼却により発生するエネルギーを効率良く回収できる施設」を掲げるとともに、東海市及び知多市（以下「両市」という。
）において現知多市営海浜プール敷地内に共同して建設する温水プール等の健康増進施設へのエネルギー活用を行うこととしている。
また、東日本大震災以降、長期安定的なエネルギーの確保が重要視されるなか、国においても創エネルギーへの取組に配慮し、地域のエネルギー供給拠点としての廃棄物処理施設の整備を求めている。
これらのことを踏まえ、ごみ処理施設におけるエネルギーの有効な利活用方法について検討することを目的とする。

２エネルギーの基本的な利用形態
ごみ処理施設にボイラ等の熱回収設備を設けることにより、ごみの焼却時に発生する熱エネルギーを蒸気、高温水、温水等の形態のエネルギーに変換することができる。新しいごみ処理施設では、エネルギーを最大限に利用することを目的にボイラを設け、蒸気エネルギーとして回収することを基本とする。
ボイラを設置する場合の蒸気エネルギーの基本的な利用形態を図１に示す。蒸気エネルギーは、空気予熱設備等のプラント運転に必要なプロセス系への利用のほか、管理棟などの生活系への利用、ごみ処理施設内に設置したタービンを駆動させることによる発電が可能である。発電によって得られる電力は施設内の電源として使用するほか、余剰分については外部電力系統へ送電（売電）することもできる。また、その他の用途としては、蒸気又は高温水を配管等で移送し、供給先で熱交換することによる場外熱利用が可能である。

1

燃焼設備

熱利用
・プロセス系（※１）(空気予熱設備、脱気器等)

熱エネルギー

場内熱利用

ボイラ（蒸気の形での熱エネルギーへ変換）

・生活系（※２）(工場・管理棟用給湯設備等)

タービン発電機場内電気利用(電気エネルギーへ変換）（プラント設備、建築設備）

場外電気利用

場外熱利用（送電、売電）（※１）
・プロセス系
プロセス系の場内熱利用として、ごみ処理施設の運転や機能を維持するために蒸気が利用される。主な利用設備は次の①～④に示すとおりであり、燃焼用空気を得るための空気予熱設備等に利用され、施設運転上、必要不可欠なものである。
（熱利用形態）① 空気予熱設備････････････････････････････････････････････
蒸気② ボイラ付属設備（スートブロワ、脱気器加熱、給水加熱等）･･
蒸気③ 配管･タンク加温設備･････････････････････････････････････
蒸気④ 排ガス再加熱設備････････････････････････････････････････
蒸気
（※２）
・生活系
生活系の場内熱利用として、場内管理諸室、管理棟等の給湯や冷暖房設備等に蒸気や温水が利用される。主な利用設備は次の①～②に示すとおりであり、近年は発電で得た電気を使用した給湯や冷暖房設備を採用する施設が増えている。
（熱利用形態）① 工場・管理棟用給湯設備･･･････ 蒸気、温水 （又は電気）② 工場・管理棟用冷暖房設備･････ 蒸気、温水 （又は電気）

図１

蒸気エネルギーの基本的な利用形態

2

３

エネルギー供給可能量
プラントメーカーへの技術調査結果から、ごみ処理施設で回収可能なエネルギーの内、場外へのエネルギー供給可能量を試算する。試算においては、発電を行わずにすべて熱供給する場合（熱供給形態）と発生した余剰蒸気をすべて発電に使用する場合（発電形態）を仮定する。発電形態では、発電した電力から場内で必要な電力を除いた量（売電電力量）をエネルギー供給可能量とする。
熱供給形態のエネルギー供給可能量は、ボイラ効率を 70％、蒸気利用率を 70％と想定すると、年間 236,340～257,670GJ と試算される。この供給可能量を原油ドラム缶（200L）に換算すると、約 30,900～33,700 本分に相当する。
発電形態のエネルギー供給可能量は、ストーカ式焼却炉及びシャフト炉式ガス化溶融炉におけるプラントメーカーへの技術調査結果から、年間 11,780～14,560MWhと試算される。この供給可能量を一般家庭での年間使用量（１世帯 3,600kWh）に換算すると、約 3,200～4,000 世帯分に相当する。

表１区分
低位発熱量（基準ごみ）
外部燃料投入量
投入熱量 計
熱供給形態における試算
エネルギー供給可能量

エネルギー供給可能量

単位

１炉運転

２炉運転

kJ/kg
MJ/h
MJ/ｈ

9,100
0～3,425
37,917～41,342

9,100
0～6,850
75,834～82,683

MJ/ｈ
GJ/年

18,580～20,260
37,160～40,510
236,340～257,670

発電形態における試算
蒸気タービン定格容量4,300～4,800
kWkWh/h
1,680～1,750
3,970～4,180
発電電力量
23,890～25,040
MWh/年
80～270
購入電力量
MWh/年
kWh/h
1,100～1,110
1,350～1,740
場内消費電力量
10,560～12,380
MWh/年
エネルギー供給可能量
kWh/h
570～650
2,230～2,830（売電電力量）11,780～14,560
MWh/年
18.7～20.2
エネルギー回収率％※熱供給形態におけるエネルギー供給可能量は、ボイラ効率70％、蒸気利用率70％と想定して試算した上限値であり、熱利用形態等により実際のエネルギー供給可能量は異なる。
※発電形態におけるエネルギー供給可能量は、ストーカ式焼却炉及びシャフト炉式ガス化溶融炉におけるプラントメーカーへの技術調査結果から、売電電力量をエネルギー供給可能量として試算している。

3

４

エネルギーの利活用方法の検討(1) 建設候補地の周辺状況
今回のエネルギーの利活用方法の検討では、環境省の「平成２７年度廃棄物発電の高度化支援事業委託業務報告書」（（一財）日本環境衛生センター、（公財）廃棄物・３Ｒ研究財団

平成２８年３月）において示されている「ボイラ蒸気を高温高圧用途（火力発電、化学工場）に利用する場合」の視点及び両市の合意事項
である温水プール等の健康増進施設でのエネルギー活用の視点から、隣接する民間発電施設及び両市が共同して建設する健康増進施設を対象とする。
建設候補地の周辺状況は、北側に民間発電施設が隣接しており、健康増進施設の建設候補地である現知多市営海浜プールは海域を挟んだ東側約 400ｍに位置している。（図２参照）

図２

建設候補地の周辺状況

4

(2) 民間発電施設への蒸気供給
ごみ処理施設の建設候補地における立地条件の特徴として、民間発電施設が隣接していることが挙げられる。この地域特性を生かし、ボイラで発生した蒸気を配管で隣接する民間発電施設へ供給し、供給先で熱交換することによる場外熱利用の方法について検討する。
ごみ処理施設内で発電を行う場合と民間発電施設に蒸気供給する場合の概念図を図３に示す。
≪ごみ処理施設内で発電する場合≫≪民間発電施設に蒸気を供給する場合≫
民間発電施設の設備
ボイラ

ごみ処理施設の設備

発電機
タービン

発電機
タービン

熱交換器

ボイラ

低圧
復水器

ごみ処理施設の設備
低圧復水器
ボイラ

図３

高圧復水器

ごみ処理施設内での発電と民間発電施設への蒸気供給の概念図

民間発電施設への蒸気供給については、エネルギー利活用の有効性、長期安定性及び経済性の観点から検討する。

ア

エネルギー利活用の有効性
環境省の「平成２７年度廃棄物発電の高度化支援事業委託業務報告書」における記載内容を次ページ以降に示す。
この結果から、机上検討においては、「焼却炉側から見た場合には、焼却炉基準発電効率で「従来方式」（4MPa,400℃）よりも高い、約３０％の発電効率が得られる」ことが想定されるため、エネルギー利活用の有効性は高い。

5

●「平成２７年度廃棄物発電の高度化支援事業委託業務報告書」からの抜粋（Ⅲ-1-54～Ⅲ-1-58）

6

789イ

エネルギー利活用の長期安定性
ごみ処理施設から発生する蒸気を民間発電施設に供給する場合、両施設の運転状況により、エネルギーの利活用が行われない可能性がある。ここで、供給側（ごみ処理施設）と受入側（民間発電施設）の運転状況による影響を表２に示す。
表２

蒸気の供給と受入の関係

供給側

受入側

(ごみ処理施設)(民間発電施設)①×(供給不可)○(受入可能)利活用するエネルギーが発生し②×(供給不可)×(受入不可)ていないため、影響なし③○(供給可能)○(受入可能)④○(供給可能)×(受入不可)区分

影響

エネルギーの有効な利活用が可能な状況であるエネルギーの利活用ができない状況である

ごみ処理施設は、年間を通じて全炉停止期間（約７日）以外はどちらかの炉が稼働していることから、蒸気は安定的に発生するものと想定する。
一方、隣接する民間発電施設は、昭和５８年に運用を開始後約３４年が経過しており、ごみ処理施設の稼動開始時には４０年を超える設備となる。一般的なプラント寿命を考慮すると、長期的な利用は難しく、また、民間発電事業者への聞き取り調査を行った結果、平成２８年度実績で稼働率が約４０％であり、稼働していない期間は蒸気を受入れできない区分「④」の期間となる。このよ
うに、蒸気の受入側である民間発電施設の運転計画に大きく影響を受けることから、エネルギー利活用の長期安定性は低いと考えられる。

10

ウ

エネルギー利活用の経済性
ごみ処理施設で発電を行うことを基準として、ごみ処理施設から発生する蒸気を民間発電施設に供給する場合における経済性への影響を表３に整理する。
表３
項目

経済性への影響

蒸気を供給する場合の経済性への影響（20 年間の影響額）○（約設計・建設費580 百万円の削減）

蒸気を供給する場合、蒸気配管及び蒸気供給停止時に備えた高圧蒸気復水器の設置により費用は増加する。(支出 ＋270 百万円)
一方、蒸気タービン、発電機、低圧復水器等を設置しないことにより費用が削減される。(支出 △710 百万円)
また、設備変更に伴う建築物の費用も縮減できることとなり、増減分を合計すると、蒸気を供給する場合の方が建設費は小さくなる。(支出 △140 百万円)○（約200 百万円の削減）

蒸気を供給する場合、蒸気タービン、発電機等の点検・維運営費(維持管理費、人件費) 持補修費及び人員数が削減されるため、運営費は小さくなる。(支出 △200 百万円)△（約 1,680 百万円の増額）
固定価格買取制度を用いた売電収入と、民間発電施設への売蒸気収入を比較すると、売蒸気収入の方が大きい。(収入運営費＋1,180 百万円)
（エネルギー関連費）
しかし、蒸気を供給する場合、施設内で必要な電力はすべて外部から購入する必要があるため、電力購入費は大きくなる。(支出 ＋2,860 百万円)
合計△（約900 百万円の増額）

この影響額の試算に当たっては、蒸気を供給する場合に影響を受けると考えられる主な項目のみを整理している。また、運営費（エネルギー関連費）については、ごみ処理施設で発生する蒸気すべてを売却できる場合を想定している
ことから、
「イ

エネルギー利活用の長期安定性」の検討結果を踏まえると、売蒸気収入は減額となり、運営費は増額することが想定される。
この結果から、ごみ処理施設から発生する蒸気を民間発電施設に供給する場合の経済性は、ごみ処理施設内で発電する場合と比較して低くなると考えられる。
11

エ

まとめ
ア～ウの検討結果をまとめると、エネルギー利活用の有効性の観点では大きな効果が期待できるものの、長期安定性では供給先の運転計画に影響を受けること、経済性では運営費（エネルギー関連費）の点で課題が残されることから、民間発電施設への蒸気供給に比べて、ごみ処理施設内で発電を行うことの方が望ましい。

(3) 健康増進施設でのエネルギー利活用
健康増進施設でのエネルギーの利活用方法について、ごみ処理施設側でどのようなエネルギー形態とするかに区分し、検討するものとする。
エネルギー形態としては、ボイラによって作られる蒸気、高温水等による熱エネルギーと、タービン発電機によって作られる電気エネルギーに大きく区分される。
蒸気、高温水等の熱エネルギーの場合には、配管を用いて健康増進施設へ直接供給する方法と蓄熱材等のエネルギー輸送媒体を用いて間接供給する方法が挙げられる。電気エネルギーの場合には、送電線を用いて健康増進施設に直接供給する方法と売電することにより得られる売電益を活用する方法が挙げられる。
これらの方法について、概要を整理するとともに、エネルギーの有効利用、エネルギー供給設備の必要性、エネルギー利活用の安定性及び建設候補地における実現性の観点で検討した結果を表４及び表５に示す。
この結果より、健康増進施設におけるエネルギーの利活用については、エネルギー供給設備の必要性、エネルギー利活用の安定性及び建設候補地における実現性の観点で優れているため、電気エネルギーでの利活用を基本とし、ごみ処理施設では積極的に発電を行うことを基本的な方向性とする。
なお、電気エネルギーの具体的な利活用方法については、健康増進施設の検討状況を踏まえて、今後、詳細な検討を行うこととする。
また、積極的に発電を行う場合においても、タービン排気に含まれる熱エネルギーを有効に利用できる場合、エネルギー回収率の向上が図られる。そのため、タービン排気に含まれる熱エネルギーの利活用方法について、今後の社会情勢等を考慮し、引き続き、検討を行うこととする。
12

13

蓄熱材等による間接供給

送電線による直接供給

売電益の活用電気エネルギー

○○

○△△

◎

◎

・移送距離に比例したエネ ・熱交換を２回行うため、ルギー損失が生じるエネルギー損失が生じる
・ごみ処理から発生するエ ・ごみ処理から発生するエ・発電後のタービン排気に ・発電後のタービン排気にネルギーを有効に利用でき ネルギーを有効に利用でき含まれる熱エネルギーを利 含まれる熱エネルギーを利る
る
活用することでエネルギー 活用することでエネルギー回収率の向上が図れる
回収率の向上が図れる◎

ごみ処理施設で発生したごみ処理施設において、 ごみ処理施設と健康増進
ごみ処理施設と健康増進
電力を売電し、その売電益
熱エネルギーを蓄熱材で回 施設の施設間を送電線を用施設を配管等で接続し、蒸を用いて健康増進施設のエ収・貯蔵し、自動車等によ いて、直接、電気を供給す
気又は高温水等を供給する
ネルギー（電気、ガス等）
り健康増進施設へ輸送する るを購入する配管等による直接供給

蒸気、高温水等による熱エネルギー

健康増進施設におけるエネルギーの利活用方法（その１）・熱交換器や蓄熱タンクのエネルギー供給設備設置及び維持管理が必要で ・既設の送電線等を利用す・配管等の供給設備の設置の必要性あるることから、新たな供給設 ・供給設備は不要である及び維持管理が必要である・自動車等による蓄熱材の 備は不要である輸送が必要である

エネルギーの有効利用

概要

区分表４

14

蓄熱材等による間接供給○

配管等による直接供給○

蒸気、高温水等による熱エネルギー◎

送電線による直接供給◎

売電益の活用電気エネルギー

健康増進施設におけるエネルギーの利活用方法（その２）○○◎・所定の手続を実施する必要はあるが、特段の支障は建設候補地における ・配管等の供給設備の設置
・特段の支障はない
・特段の支障はない
ない
ルートに係る関係機関との実現性
・他地域での実績が一定程
・近年制度化されたことも ・他地域での実績が多い調整が必要である
度あるあり、他地域での実績が少・他地域での実績が多い
ない△

・ごみ処理施設の停止時に ・ごみ処理施設の停止時には、予備ボイラによるエネ は、予備ボイラによるエネ ・ごみ処理施設の停止時に・ごみ処理施設と健康増進
エネルギー利活用の ルギー供給等で対応が可能 ルギー供給等で対応が可能 は、電力を購入することで施設の間において、エネル対応が可能である
である
である
安定性
ギーの直接的なやり取りが・健康増進施設の停止時に ・健康増進施設の停止時に ・健康増進施設の停止時にないため、特段の支障はな
は、エネルギーを最大限に は、エネルギーを最大限に は、売電量を増やすことでい利活用できない可能性があ 利活用できない可能性があ 対応が可能である
る
る

区分

表５