第４章

既存の施設や事業への新エネルギー導入の構想

４－１ バーデハウスへの新エネルギー導入構想(1)バーデハウスのエネルギー消費・バーデハウスは海洋深層水を加温した海水温泉(バーデプール)保養施設
・ほかに電熱利用のサウナ施設
・１日約 30 t、12℃前後の海洋深層水をバーデプールに毎日注入。
・バーデプール（海水）の温水温度は 32℃前後にコントロール
・加温の方法は電動ヒートポンプ給湯器による温水が循環している熱交換器ループによる熱交換。
・熱交換器入り口の温水温度は 55℃、海洋深層水を加温したあと、熱交換器の出口温度は 45℃、温度差 10℃で海洋深層水の温度を 32℃にキープ。
・年間営業日数は 310 日。
・ヒートポンプ定格消費電力量
30 kW×４台中２台×24 時間×365 日＝525,600 kWh
24 kW×１台×13 時間×365 日＝113,880 kWh15.2 kW×１台×13 時間×365 日＝ 72,124 kWh
計711,604 kWh・ヒートポンプ最大電力(契約電力に相当)
99.2 kW・ヒートポンプ実消費電力量
平均負荷率を 95％として711,604 ×0.95 ＝676,024 kWh／年間
・熱出力＝バーデプール加温維持のための熱エネルギー量
ヒートポンプの実成績係数(ＣＯＰ)を 2.0 と仮定（定格では 2.2）
676,024 kWh×2.0 ×860 kcal＝1,163×10３ Mcal／年間
676,024 kWh×2.0 × 3.6 MJ ＝4,867×10３ MJ／年間
・館内空調のための電力エネルギー量
マルチエアコン４台、40.79 kW
年間平均負荷率 50％と仮定すると、年間電力消費量＝40.79×0.5×8,760 時間＝178,660 kWh／年間
・サウナ設備の電力エネルギー量
サウナ２室計 40 kW
年間平均負荷率 40％と仮定すると、年間電力消費量＝40×0.4×8,760 時間＝140,160 kWh／年間

81・給水排水ポンプ、換気ファン用電力消費量
ポンプ 20 台、換気ファンで計 58.3 kW(ほぼ２系列)
常時１系列運転で年間平均負荷率 40％と仮定すると、年間電力消費量＝58.3×0.4×8,760 時間＝204,283 kWh／年間
・アトラクションポンプ、ブロアー用電力消費量
計９台分で 78.6 kW
年間平均負荷率 40％と仮定すると、年間電力消費量＝78.6×0.4×8,760 時間＝275,414 kWh／年間
・照明用電力消量
全照明器具定格出力＝37.5 kW
照明時間年間平均１日 15 時間、器具利用割合平均 70％と仮定すると年間電力消費量＝37.5×0.7×15 時間×365 日＝143,719 kWh／年間
・全館の電力消費量(通年 365 日営業の場合)
ヒートポンプ実消費676,024 kWh

館内空調

178,660 kWh

サウナ設備

140,160 kWh

給水排水ポンプ、換気ファン

204,283 kWh

アトラクションポンプ、ブロアー

275,414 kWh

照明用143,719 kWh
合計

1,618,260 kWh

・年間 310 日営業運転の場合
1,618,260 kWh×310／365＝ 1,374,413 kWh(2)太陽熱集熱器＋風力発電・電気昇温貯湯槽ハイブリッドシステムの導入①ハイブリッドシステム導入の狙い
・基本的には現在のヒートポンプ給湯・加温システムに伴う電気料金の削減効果をね
らうが、環境負荷削減も大きな狙いの一つ。
・晴天時は風が弱く、曇天時には風が強いという一般的な傾向を利用し、晴天時は太陽熱利用、曇天時～夜間は風力エネルギー利用により、自然エネルギーの利用可能時間の最大化をねらう。
・不規則不安定な風力発電電力を、動力負荷などに利用すると投入電力の質や出力変動が問題になるが、抵抗負荷（＝ヒーター）により直接熱に変換すれば投入電力の変動や質の問題は回避でき、発電電力の投入を抵抗負荷の最大容量以下に設定すれば特段の制御システムを介すことなくほぼ 100％利用できる。
・太陽エネルギーの新しい利活用システムとしては他に類例がなく、国の実証試験プロジェクトとして国に提案できる可能性もある。

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②導入する新エネの容量
・エネルギー利用形態が熱なので、基本的には太陽熱と風力発電がフルに稼動した
場合の 1 日の熱生産量が、バーデハウスの１日平均の熱需要にミートする形が望ましい。
・バーデハウスの１日平均の熱需要量は、ヒートポンプの運転状況から逆算すると、
676,024 kWh×310／365 日×２（ＣＯＰ）×860 kcal÷310 日＝3,185,647 kcal
＝13,348 MJ
・この熱量はバーデハウス内の損失熱量や廃棄熱量を含めた一次投入熱量であり、実際に海洋深層水を加温する熱量ではない。
・太陽熱集熱量は７月がピークで、平均すると日射量は１日１平方米あたり 5.7 kWh＝23.9 MJ になる。
・太陽熱集熱器を真空管式とし、集熱面積を 600 平方米と仮定すると、1 日平均の理論集熱量は、23.9 MJ×600 m2＝14,340 MJ・７月の平均気温 28.4℃、集熱温度 55℃、集熱効率※ 69.6％、放熱ロス５％、とすると、１日の供給可能熱量は、
14,340 MJ× 69.6％×0.95＝ 9,482 MJ※解説を以下に掲載
・よって、風力エネルギーでの熱供給量は、
13,348 MJ－9,482 MJ＝3,866 MJとなる。
・風力発電機の定格容量の合計を 150 kW とし、７月の設備利用率を 12％と仮定す
ると１日平均の風力発電量は、150 kW×12％×24 時間＝432 kWh
・産業用電気昇温貯湯槽で熱変換する場合の実効率を 95％とすると、風力のエネル
ギーは、432 kWh×9.0 MJ／kWh＝ 3,888 MJとなり、ほぼ熱収支はバランスする。
・太陽熱集熱面積を半分の 300 m2 にすると、風力エネルギーに依存する熱量は 8,607
MJ となり、導入が必要な風力発電機は合計容量で 330 kW になる計算である。

■全日集熱効率
全日集熱効率は１日あたりの効率を求めるものである。太陽集熱器パネル台数を算出するときに使用する。
η＝全日集熱効率⊿θ＝集熱媒体の平均温度から気温を差し引いたもの（℃）
ｌ＝一日あたりの日射量（kcal/m2･日）

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集熱
効率
η
全日集熱効率は有効集熱面積基準。
SP4-2400 の有効集熱面積は、メーカーの屋外試験の結果による。

⊿θ／ｌ（℃・m2・日 kcal）
久米島の７月：
平均気温

28.4℃

集熱温度

55.0℃

日射量

⊿θ／ｌ

＝26.6／4,900＝0.005

24,900 kcal/m ･d84

(3)ハイブリッドシステムの構成①太陽熱集熱システム

出典：日本電気硝子㈱真空ガラス管型集熱器
熱媒タンク

水

熱媒

水

循環ポンプ
集熱ポンプ

熱交換器1

熱交換器2

循環ポンプ

貯水槽

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②熱負荷用風力発電・給湯システム

バキュームブレーカー

動力磐

警報

ＥＳＴ型制御盤（本体組込）

熱太陽電動
弁開閉

集熱ポン
プ
電源

オー
バーフロー

異常満水位
上限水位
温度
感
知

ＥＳＴ型本体

Ｍ
給水ヒー
ター
電源

下限水位
異常渇水位

給湯

電動弁
温度センサー
ヒーター
排水

給湯用加圧ユニット

排水

出典：㈱日本イトミック86

(4)既存の熱源を含めた全体のエネルギーフロー図

太陽熱集熱装置

風力発電機

海洋深層水

熱交換器

電機昇温貯湯槽

加温されたプール水

バーデプール
ヒートポンプ87

プール加温用真空ガラス管式太陽熱集熱システム導入事例―

岩手県盛岡第一高等学校―

盛岡第一高等学校ソーラーシステム
調査日；2006.10.20
・導入は平成 12 年
・型式はＤＰ６－２８００Ｒ
・大きさはＷ930、Ｌ2972、Ｈ185
・３Ｌの真空ガラス管６本一組、パネル一組の面積：1.82m2
・10 パネル×９列、90 パネルで構成
・プールは 12ｍ×25ｍ、水温は 26 度
・使用は６月～10 月、15:00～18:00
・追い炊き用の重油ボイラがあるが利用は少ない。
・貯湯槽は２ｍ×２ｍ×3.5ｍ、１槽・熱交換器はソーラー用 1 台。補助ボイラ 1 台
・施工業者は、株式会社岩水 019-623-5426
・事業費は 39,900 千円、すべて岩手県の単独予算。補助は受けていない。
・他に太陽電池 10kW、昭和シェル石油ＧＴ１７２－ＨＰ
・ＮＥＤＯの補助事業。総事業費は 17,000 千円
・応対者；事務長補佐の千葉さん

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