天アキ25mm

5 編 エネルギー供給システム
企画・編集

執 筆 者

秋 澤淳

阿 部

豊

石 田 政 義内 山 洋

司佐々木 三郎田 中 忠 良

青 山 竹

文

秋 澤

天 野 嘉春

淳

秋 田調

阿 部

豊

安 楽 敏 行池 田博

池 松 正樹伊 崎 慶之石 堂 昭夫石 川 文 彦石 川 本 雄石 田 政

義一 色 尚 次伊 藤 定 祐稲 葉 英男

井 上 尚

久

岩 堀

牛 山

内 山 洋司太 田 健一郎

岡 野 一 清徹

岡 野 利 明岡 元孝

小 川 紀一郎

小此木 時 雄小 野清

小 俣 幸司尾 本彰

折 田 寛 彦梶 川 武 信

柏 木 孝

夫

嘉 藤徹

木 方 靖 二黒 川 浩 助小 関 和雄後 藤 秀

樹

近 藤 俶 郎

佐久間進

佐々木 三郎

佐 藤浩

佐 藤 光 雄島 村 和 雄数 土 幸夫

須 藤 良

作

関昌 弘

田 中 忠 良

谷辰夫

茶 木 一

壽

冨 田 新 二中川 加明一郎

七 原 俊也

二ノ方壽

濱林

原 田 常雄久 角 喜

徳福 田 健 三日 置 秀 明堀幸

本 庄 昇一鈎孝 幸

松 島 宏 佳

松 永

烈

松 宮

煇松 本

紘

水 田 繁 生三 巻 利夫向 井茂

山 口勉

山 口 喜 由大 和 昌

一横 山 伸也吉 田 英 生和 坂 貞 雄渡 部 富治

純

目泉

敏 之正次

第 1 章 エネルギー変換の歴史
1・1 機械工学におけるエネルギー変換とは…………………………………………………1

1・2・6 各種エネルギー相互間の変換…………5

1・1・1 生体から機械工学へ……………………11・2・8 準静的熱力学サイクル…………………6

1・1・2 人類初期のエネルギー変換……………1

1・2・9 非平衡熱力学系におけるエネルギ

1・1・3 熱機関の繁栄……………………………1
1・1・4 熱変換の基礎理論の完成………………1
1・1・5 20世紀のエネルギー変換史 …………1

1・2・7 エネルギー変換の分類…………………5ー変換の一般論…………………………7
1・2・10 エネルギー変換で考慮すべき因子 ………………………………………7

1・1・6 第 3期の発展……………………………2

1・2・11 わが国のエネルギーフロー …………7

1・1・7 おわりに…………………………………31・3 エネルギー有効利用 …………………………8
1・3・1 エネルギー需給の見通しと課題………8

1・2 エネルギー変換の基礎 ………………………4
1・2・1 エネルギーとは…………………………4

1・3・2 省エネルギー……………………………8

1・2・2 エネルギーの種類………………………4

1・3・3 カスケード的エネルギー利用…………9

1・2・3 各種エネルギーの保存と変換…………5

1・3・4 新エネルギー……………………………9

1・2・4 エネルギーの保存とエネルギー変換…………………………………………5

1・4 エネルギー供給システムのライフサイ
クル評価………………………………………10

1・2・5 エネルギー変換の目的別分類…………5

1・4・1 概要 ……………………………………10

目ii

1・4・2 ライフサイクル評価 …………………11

次1・4・3 エネルギー供給システムのインベントリー分析 …………………………11

第 2 章 エネルギー資源
2・1 概説……………………………………………152・2 石油……………………………………………162・2・1 資源 ……………………………………162・5 原子燃料………………………………………34
2・5・1 ウラン資源とトリウム資源 …………34
2・5・2 ウラン資源の探鉱・採鉱・製練・

2・2・2 改質・転換技術 ………………………19

転換 ……………………………………36

2・3 天然ガス………………………………………22
2・3・1 資源 ……………………………………22

2・6 再生可能エネルギー…………………………382・6・1 太陽エネルギー ………………………38

2・3・2 転換技術 ………………………………25

2・6・2 水力エネルギー ………………………41

2・4 石炭……………………………………………30
2・4・1 資源 ……………………………………30

2・6・3 風力エネルギー ………………………44

2・4・2 転換技術 ………………………………32

2・6・5 地熱エネルギー ………………………50

2・6・4 バイオマス ……………………………47

第 3 章 化石エネルギー技術・システム
3・1 概説……………………………………………55
3・1・1 日本の電力負荷動向 …………………55
3・1・2 大型発電技術 …………………………55
3・1・3 コージェネレーション（熱電併

3・5・1 コージェネレーションとは …………75
3・5・2 ディーゼルコージェネレーション…………………………………………81
3・5・3 ガスエンジンコージェネレーショ

給)………………………………………55ンシステム ……………………………823・2 石油火力発電…………………………………563・2・1 重油火力発電 …………………………563・6 ガスタービン発電……………………………843・6・1 中大型ガスタービン …………………843・2・2 原油火力発電 …………………………583・6・2 蒸気噴射型ガスタービン ……………863・2・3 軽質油火力発電 ………………………583・6・3 マイクロガスタービン ………………883・2・4 重質油火力発電 ………………………593・7 燃料電池………………………………………913・7・1 概説 ……………………………………913・3 LNG 火力発電 ………………………………59
3・3・1 LNG 汽力発電 ………………………59

3・7・2 固体高分子形燃料電池（PEFC)

3・3・2 LNG 複合発電 ………………………61…………………………………………92

3・4 石炭火力発電…………………………………63
3・4・1 微粉炭火力発電 ………………………63

3・7・3 リン酸形燃料電池（PAFC)…………95

3・4・2 流動床燃焼発電 ………………………65
3・4・3 石炭ガス化複合発電 …………………69
3・4・4 M HD 複合発電 ………………………72
・3 5 熱併給発電……………………………………75

3・7・4 溶融炭酸塩形燃料電池（M CFC)…………………………………………98
3・7・5 固体酸化物形燃料電池（SOFC)…………………………………………100

第 4 章 原子力エネルギー技術・システム
4・1 概説 …………………………………………107
4・2 沸騰水型軽水炉 ……………………………1084・4 重水炉 ………………………………………1184・4・1 基本的特徴と種類……………………1184・2・1 基本的特徴……………………………1084・4・2 新型転換炉……………………………1184・2・2 システム構成および設計基準………108

4・4・3 カナダ型重水炉………………………1224・2・3 燃料および炉心設計…………………1114・5 高温ガス炉 …………………………………1234・5・1 開発の経緯……………………………1234・2・4 制御および計装………………………1124・3 加圧水型軽水炉 ……………………………113
4・3・1 基本的特徴……………………………113

4・5・2 原子炉の構造と安全性の特徴………1244・3・2 システム構成および設計基準………1144・3・3 燃料および炉心設計…………………1154・6 中小型軽水炉（受動的安全炉)……………1264・6・1 受動的安全 PWR ……………………1274・3・4 運転制御………………………………1164・6・2 受動的安全 BWR ……………………1304・5・3 高温ガス炉熱利用技術開発…………126

天アキ
25mm
目

4・7 高速炉 ………………………………………1344・7・1 高速炉とウランの有効利用…………134次iii

課題……………………………………1424・7・2 開発の歴史……………………………1354・9 核燃料サイクル ……………………………1424・9・1 核燃料サイクルの概要………………1424・7・3 高速炉の基本的特徴…………………1364・9・2 採鉱，製錬，転換……………………1434・7・4 ナトリウム冷却高速炉システム概4・9・3 ウラン濃縮……………………………143

要と安全設計…………………………138

4・9・4 燃料加工………………………………1444・8 核融合炉 ……………………………………139
4・8・1 まえがき………………………………139

4・9・5 再処理…………………………………146

4・8・2 核融合炉の特徴と基本構成…………140の処分…………………………………148

4・9・6 使用済燃料および高レベル廃棄物

4・8・3 核融合炉研究開発の現状と今後の第 5 章 再生可能エネルギー
5・1 概説 …………………………………………150
5・1・1 太陽エネルギー………………………150

5・4・8 可変速運転……………………………166

5・1・2 風力エネルギー………………………151

5・4・10 出力制御 ……………………………166

5・1・3 海洋エネルギー………………………151

5・4・11 風車用翼型 …………………………166

5・1・4 水力エネルギー………………………152

5・4・12 安全要件 ……………………………166

5・1・5 バイオマス……………………………152

5・4・13 外部条件 ……………………………167

5・1・6 地熱エネルギー………………………153

5・4・14 風車クラス …………………………168

5・2 水力 …………………………………………153
5・2・1 中小水力………………………………153

5・4・15 離島用風車 …………………………168

5・2・2 大型水力………………………………159

5・5 太陽 …………………………………………168
5・5・1 太陽熱利用……………………………168

5・3 地熱 …………………………………………162
5・3・1 地熱発電の歴史と現状………………162

5・4・9 ダイレクトライブ……………………166

5・4・16 風車の性能 …………………………168

5・5・2 太陽熱発電……………………………173

5・3・2 地熱プラントの概要…………………163

5・5・3 太陽光発電……………………………176

5・3・3 地熱プラント計画……………………164

5・6 海洋 …………………………………………178
5・6・1 波力……………………………………178

5・3・4 将来の地熱発電技術…………………164
5・4 風力 …………………………………………165
5・4・1 風力発電システム……………………165

5・6・2 海流・潮流……………………………182

5・4・2 風力発電規模…………………………165
5・4・3 ウインドファーム……………………165

5・7 バイオマス …………………………………186
5・7・1 バイオマスとは………………………186

5・4・4 洋上風車………………………………165

5・7・2 森林のバイオマス……………………186

5・4・5 商業機スペック………………………166

5・7・3 食料と有機廃棄物……………………187

5・4・6 大型化…………………………………166

5・7・4 バイオマスのエネルギー変換………187

5・6・3 潮汐……………………………………184

5・4・7 技術の特徴……………………………166

第 6章

未利用エネルギー

6・1 概説 …………………………………………191
6・1・1 未利用エネルギーとヒートカスケ

6・3・2 冷熱発電の効率評価…………………199

ーディング……………………………191

6・3・4 冷熱発電の方式………………………1996・1・2 廃棄物発電……………………………1916・3・5 冷熱発電の現状………………………2006・1・3 LNG 冷熱利用 ………………………1926・3・6 冷熱発電の機器構成…………………2006・3・3 冷熱利用………………………………1996・1・4 排熱利用発電…………………………1926・3・7 LNG 冷熱発電の性能特性 …………2006・2 廃棄物発電 …………………………………1926・2・1 廃棄物発電……………………………1926・3・8 運転課題とその対応…………………2006・2・2 RDF 発電 ……………………………1956・3・10 新 LNG 冷熱発電システム ………2016・2・3 リパワリング…………………………1976・4 排熱利用発電 ………………………………201
6・4・1 カリーナサイクル……………………201

6・3 LNG 冷熱発電 ……………………………198
6・3・1 LNG …………………………………198

6・3・9 空気直接冷却…………………………201

6・4・2 熱電発電………………………………204

目iv

次第 7 章 水素エネルギー
7・1 概説 …………………………………………208
7・2 水素の基礎特性 ……………………………208

7・5・2 電気利用………………………………221

7・2・1 元素としての水素……………………208

7・6 水素エネルギーシステム …………………222
7・6・1 はじめに………………………………222

7・2・2 水素の基礎物性………………………209
7・2・3 水素の燃焼特性………………………211
7・2・4 水素の電気化学的エネルギー変換

7・5・3 熱利用ほか……………………………222

7・6・2 水素エネルギーシステム概念の拡
大………………………………………222…………………………………………211

7・6・3 水素輸送技術…………………………223

7・3 水素製造・精製・分離 ……………………212
7・3・1 水素の製造法…………………………212

7・6・4 WE‑NET システム …………………223

7・3・2 水素の分離・精製……………………214

研究……………………………………224

7・4 水素輸送・貯蔵技術 ………………………215
7・4・1 概要……………………………………215

7・6・6 プロトンアイランズ構想……………225

7・4・2 水素輸送・貯蔵能力…………………215
7・4・3 輸送・貯蔵の水素形態………………215

7・6・5 海外におけるグローバルシステム

7・6・7 鉄鋼業副生水素供給システム………225
7・6・8 その他の水素エネルギーシステム…………………………………………226

7・5 水素のエネルギー利用技術 ………………218
7・5・1 動力変換利用…………………………218

第 8 章 エネルギー輸送・貯蔵
8・1 エネルギー輸送 ……………………………228
8・1・1 概説……………………………………228

8・2 エネルギー貯蔵 ……………………………245
8・2・1 概説……………………………………245

8・1・2 燃料輸送………………………………228

8・2・2 燃料貯蔵………………………………246

8・1・3 熱輸送…………………………………231

8・2・3 熱貯蔵…………………………………249

8・1・4 電力輸送………………………………237

8・2・4 電力貯蔵………………………………257

索引（日本語・英語）………………………………………………………………………………………………巻末