技術論文

小型分散型バイオガス発電システムによる循環社会の実現に向けた事業化への取り組み
河合泰典

土井Yasunori Kawai

将一

Shoichi Doi

久城款

Yoshimi Kushiro

概 要
家庭用ガスコージェネシステム技術を活用し,家畜ふんを原料とした再生可能エネルギーである小型分散型バイオガス発電システムの実証試験を新興国で開始.循環社会の実現を目指し,事業化への取り組みを紹介する.

1.

はじめによび,それをふまえた事業化への取り組みを報告する.

新興国のエネルギー事情および環境問題は悪い状
態 が 続いている. 特 にインドの C O ₂ 排 出 量は世 界 3位,PM2.5は世界最悪であり,2022年現在も改善の兆

2.

実証試験について

インド酪農場におけるバイオガス発電システムの実証試験は,インド南部の都市バンガロール郊外で2018しが見えない状態である.
一方,インド政府は2050年までの実質CO₂排出量ゼ

年3月末までに設置工事およびシステムの立ち上げをロ目標のため,太陽光発電や風力発電など再生可能エ完了し,同年4月から実証試験を開始した（図2）.システ

ネルギーの導入に力を入れている.中でも,乳牛約1.9ムを設置した農場は酪農のみならず農産物も幅広く生億頭（水牛と合わせて3億頭以上）を有する世界一の酪産しており,原料である牛ふんの調達に加え発酵残渣の農国家である事から,牛ふんを嫌気発酵させるバイオガ活用に関する検証も可能と考え選定した.また,アイシン

ス発電システムに注目が集まっている.の現地法人から近いだけでなく他のトヨタグループのまた,現在13億人を超えた人口は今後も増加が予測

現地法人からも近い事から,現地現物でアイシンのバイされており,経済発展も見込めることから新ビジネスをオガス技術やインドの取組みについて理解を深めても始めるにおいても魅力的である（図1）.

らうことが出来ると考えた.

図2

実証試験の実施場所

本実証試験のシステムは①ガスエンジン発電機(2
図1 インド,中国,米国,日本の総人口の推移1)47台),②脱硫器,③発酵槽（バイオダイジェスタ）,④制御盤,⑤ラジエータにより構成され,全てを酪農家の敷地

2）

2018年のアイシン技報 において,我々はインド全州内に設置した（図3～5）.牛舎から回収した牛ふんを原でフィージビリティスタディを実施してインド酪農家向け料として1:1の比率で水と混合し③に投入.③内で嫌気にバイオガス発電システムの市場性がある事を確認す

発酵により発生したメタンガスから②でエンジン内部ると共に,最適規模のバイオガス発電システムを開発

腐食の原因となる硫化水素を除去し,①に供給して発電し,インド酪農場における実証試験のため設置工事がする.発電した電力は牛舎内の昼間・夜間の照明に活用進行中である旨を報告した.今回は実証試験の結果おされる（図6）.

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嫌気発酵後の消化液（スラリー）は③内の発酵圧力

小型分散型バイオガス発電システムによる循環社会の実現に向けた事業化への取り組み

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でスラリーピット（消化液ピット）へ押し出され,貯蔵される.消化液は嫌気発酵により有機物の多くが分解されているが,更に固液分離機で固分と液分に分離され,それぞれ液肥・固肥として利用される.この肥料で育った牧草を乳牛の餌にする事で循環型酪農社会を実現すると共に,酪農家の収益性向上が期待できる.
①は弊社のガスエンジンコージェネ「COREMOTM」をバイオガス適合化開発したものである.2台の内1号

図6

牛舎内の夜間照明機は国内製品と同じ系統連系型,2号機は系統電力に依存しない自立型とした.発電出力は最大1.5kW,2台

表1で3.0kW可能である.②の脱硫器は我々が独自設計・設定条件製作した.

投入原料実証試験条件を表1に示す.牛ふん1トン/日はインドの乳牛100頭分に相当する.牛ふんに水を加えて投入

実証試験条件牛ふん水

原料滞留期間
発酵圧力

設定値
1トン/日
1トン/日
30日
3.0 〜 5.0kPa

原料2トン/日とし,原料滞留期間および発酵圧力が設計3.

値になるよう発酵槽容量を決めた.

実証試験結果について

なお,今回の実証試験においてCOREMO TMエンジ

表2に実証試験結果を示す.牛ふんの嫌気発酵によン排熱利用温水を利用せず⑤で放熱しているが,将来るバイオガス発生については,国内のメタン発酵試験

的にはエンジン排熱利用温水で発酵槽を保温しメタンデータ同様に安定したバイオガス発生量を維持した.

発酵を安定させる等の利用方法も検討している.

ガス発電機COREMOTMの運転時間は自立型の2号機が系統連系型の1号機を8倍上回った.これは2台のCOREMOTMを24時間運転すると1日のバイオガス発生量では不足する事に加え,インドでは停電および瞬停が頻発し1号機もその都度発電停止するため,系統電力の影響を受けない2号機を優先的に運転しているためである.都市部では系統電力は比較的安定しているが,酪農家の大部分は郊外に存在するため,早急に系統電力の供給が改善されるとは考えにくい.従って,インドに

図3

実証試験システム概要

おけるバイオガス発電システムの構成要素において,自立型のCOREMOTMがより適すると考えられる.
2号機は運転時間が8,000時間および16,000時間を超えた時点で国内製品同様の定期メンテナンスを実施し,現在も順調に運転を続けている.また同時に脱硫器内の脱硫剤も交換する事で性能を維持している.日々発生する約2トンの消化液は固液分離機にて固分と液分に分離し,液分は水路で敷地内の牧草地へ肥料として

図4

実証試験システム外観活用され,固分は袋詰めして遠方へ運搬しこちらも肥料として活用している.
2台のCOREMOTMによる総発電量は19,000kWhを超えた.CO₂削減量は総発電量と2019年の電力排出係数で算出した値である.なお,CO₂削減量はシステム導入側に加算されるが,酪農家などが申告しない場合は削減量として認知されない可能性がある.システム提供側がクレジットで買い取る事などで,システム導入側およ

図5

発電機ユニット詳細

び提供側が共にメリットの出る仕組みを考えていきたい.

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表2

実証試験結果（2021年末時点）

計測項目
発生量
メタン濃度
バイオガス
硫化水素濃度1号機運転時間
ガス発電機
COREMOTM
2号機運転時間分離固分
消化液
分離液分
総発電量（1,2号機合計）
CO₂削減量4.

計測値
34 ～ 36m³/日
62 ～ 65％
400 ～ 500ppm
2,254時間
18,091時間
約180kg/日
約1,820kg/日
19,692kWh/年
14.2トン

事業化への取り組みについて

実証試験結果をふまえ,牛ふん1トン/日を原料とし自図8 ビジネスモデル案の導入効果の試算

立型のCOREMOTM 1台で成立するバイオガス発電システムのビジネスモデルを考案した（図7）.消化液を液肥として有機栽培へ活用し有機ミルクおよび有機野菜を 作る事 で 付 加 価 値 を 高 める.また , 自 立 型
COREMO TMで発電した電力で保冷庫を連続稼働し,有機ミルクおよび有機野菜を貯蔵する事で廃棄ロスを減らし,販売量を増加させることが出来る.導入効果の試算を図8に示す.上記の付加価値向上で事業家ならびに酪農家の収益を向上させることが可能になる.
2022年1月現在,上記のビジネスモデルに基づき事業家向けにバイオガス発電システムのテスト販売を推進している（図9）.テスト販売を通して事業化モデルにおけるシステムのコスト検証や,システムを導入した事業家ならびに酪農家の導入効果の検証などを行う予定

図9である.
5.

テスト販売システムの設置先おわりに本システムはインド酪農家または小規模酪農家の集落単位で導入することを想定している.本システムを普及させて新興国のエネルギー不足を解消して,人々の暮らしを豊かにするだけでなく,CO₂排出量を削減しカーボンニュートラルな循環型社会を実現して,環境問題の解決に寄与する事を目指していく.
6.

謝辞

現地法人のAisin Automotive Haryana PrivateLimited（AHL）
およびAisin Automotive Karnataka
図7 ビジネスモデル案

Private Limited（AKL）,現地コンサルティング会社,社
内関係部署など多くの関係者のご理解とご協力に深く感謝いたします.

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参考文献
1）国際連合:World population prospects,中期推計2）河合 泰典 他(アイシン精機株式会社):小型分散型バイオガ
ス発電システムによる循環社会の実現に向けて アイシン技報（Vol,22 2018）

小型分散型バイオガス発電システムによる循環社会の実現に向けた事業化への取り組み

技術論文

筆 者

河合泰典

イノベーションセンター
ビジネス化推進室
バイオ・コージェネの事業化（技術担当）

土井将一

イノベーションセンター
ビジネス化推進室
バイオ・コージェネの事業化（PJ統括）

久城款

イノベーションセンター
ビジネス化推進室
バイオ・コージェネの事業化（技術統括）AISIN TECHNICAL REVIEW VOL.26 2022

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