2019年デンマーク視察ツアー『温熱エネルギー革命を起こした国』
第4世代地域熱供給国際会議参加
オールボーの先端エネルギー産業クラスター訪問
2019年11月20日(水)第5回4DH研究会
新宿歴史博物館 講堂
田島誠特任研究員
環境エネルギー政策研究所

概要
 期 間：2019年9月8日（日）～9月13日（金）＜６日間＞※現地集合・現地解散

 訪問都市：コペンハーゲン・オールボー・フレデリシアなど
 参加者：企業、大学・研究機関、コンサルタント、NPO 団長：中田俊彦氏（東北大学教授／4DHフォーラム座長）
 ツアーの見所a.
b.

第5回第4世代地域熱供給国際会議 参加
地域熱供給の最前線の実践 視察

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デンマークの地域熱供給の歴史と制度
再生可能エネルギー産業クラスターの生い立ちと現状
第4世代地域熱供給プラント
大規模地域熱供給プラント
大規模太陽熱地域熱供給
大規模季節間蓄熱技術
地域の熱計画プランニング
最先端のエネルギー管理システム 企画：認定NPO法人 環境エネルギー政策研究所
 協力：デンマーク王国大使館
 旅行企画・実施：株式会社 サンワールドツアーズ

2行程コペンハーゲン
オールボー
シルケボーグ
ブラストラップ
フレデリシア
コペンハーゲン3

温熱エネルギー革命を起こした国 デンマーク4集中型から分散型エネルギーへ
ノルウェー
スウェーデン

1985
2013
スウェーデン
集中型コージェネレーション
地域コージェネレーション
風力洋上風力交流相互接続直流相互接続Maps: Danish Energy Agency

ドイツ5第４世代地域熱供給
The 4th generation district heating (4DH)
アルバーツルンド(Albertslund)地域熱供給

アルバーツルンド(Albertslund)地域熱供給• 60~70年代に計画的に作られたコペンハーゲン市の西部郊外に位置する人口28,000人の街。1964年から地域熱供給（97％カバー率）• コペンハーゲンの開発計画（Fingerplan）の一部
 次の10年で5,000戸の老朽賃貸住宅を更新する必要あり 「地域熱供給アクションプラン2018－2025」の実施（13項目）
 断熱性能・機密性家屋と第4世代地域熱供給の導入
 380kmの熱導管パイプの更新（14,000ユーザー）など

7バックアップ・ピークボイラーを所有

ゴミ焼却炉
廃棄物CHP
バイオマスCHP＋燃焼

8地域熱供給網からの温水【2階】広表面積LTラジエター
地域熱供給網から57℃の温水供給【1階】新式の簡易床暖房
35℃に冷えた水が1階に回る【窓】受動的太陽熱暖房
比較的早く暖まる

地域熱供給網への戻り水

9需要側の設備の更新
広面積LTラジエター(Huge-surface LT-radiator)• 同じ壁面スペースで高効率• 三重窓で高気密・断熱化

高効率・高性能で低ロスな熱導管• 低熱ロス• 低工事コスト• 遠隔漏水監視
スマート熱量計• 超音波式• 無線記録10太陽熱地域熱供給
Solar District Heating (SDH)デンマークの太陽熱地域熱供給 (SDH)

プラント数：＞120カ所
総パネル面積：160万m2

出所：http://planenergi.eu/activities/district-heating/solar-district-heating/1-gw-sdh-in-dk/

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１GWを達成したSDH (2019年)••

ドイツ、オーストリアにも拡大
SDHp2m (Solar District Heating frompolicy to market)： 8カ国9の地域で市場拡大プロジェクト (2016年~)

出所：http://planenergi.eu/activities/district-heating/solar-district-heating/1-gw-sdh-in-dk/

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大規模太陽熱地域熱供給プラント
Dronninglund (2005年)• 37,573 m2 太陽熱パネル• 62,000 m3 ピット式蓄熱池
Silkeborg (2016年)• 世界最大の太陽熱収集プラント• 156,000 m2 (12,435枚) パネル
SilkeborgBrædstrup (2007年)• 37,200 m2 太陽熱パネル• 48 ボアホール
Gram (2009年)• 44,800 m2 太陽熱パネル• 鋼鉄製タンク・季節間蓄熱:
122,000 m3

出所: PlanEnergi資料

Marstal (2003年)• 33,300 m2 太陽熱パネル• 75,000 m3 ピット型蓄熱池

14太陽熱地域熱供給(SDH)施設の特徴
名称

面積[m2]

出力 蓄熱槽
[MW]
[m3]

ユーザー
数

特徴

21,000 世界最大規模

1 Silkeborg

156,694 110 32,000

2 Dronninglund

37,57326 60,000

1,350 ピット式

3 Brønderslev

26,92917

8,000

4,700 集光型太陽熱4 Brædstrup

18,61213 26,500

1,500 ボアホール式

シルケボーグドロニングルンド
ブレンスレブブラストラップ

季節間蓄熱(CSP), ORC

季節間蓄熱

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シルケボーグ(Silkeborg)太陽熱地域熱供給

世界最大のSDH

設備容量：110MWth
パネル面積：15.7万m2

出所：https://www.solarthermalworld.org/installation/silkeborgs-solar-district-heating-cover-20-heating-demand16ドロニングルンド(Dronninglund)地域熱供給

①②
③
④
⑤

太陽熱収集パネルピット式蓄熱池
管理棟・機械室
熱導管
吸収式HP(バイオオイル)

出所: PlanEnergi資料

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ブラストラップ(Brædstrup)太陽熱地域熱供給
パネル面積18,600 m2

ボアホール式蓄熱槽 19,000 m3 (土壌)
≈ 8,000 m3 (水換算)
顧客数

1,438ユーザー

熱導管ネットワーク 27.9 km

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ブレンスレブ(Brønderslev)地域熱供給
集光型太陽熱(CSP)・バイオマスCHP・OCR・潜熱回収

19季節間蓄熱Pit thermal energy storage (PTES)
Borehole thermal energy storage (BTES)太陽熱利用と季節間蓄熱のコンセプト
太陽熱からの夏季の余剰熱を蓄熱し、秋季以降に利用する。
冬

春

夏

秋

季節間蓄熱
バックアップ余剰熱

冬

バックアップ

蓄熱供給

太陽熱
出所: ARCON-SUNMARK社資料に加筆

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地域熱供給のための大規模蓄熱技術
 デンマークの地域熱供給における蓄熱技術• バッファー蓄熱槽(数千m3)：短期間、ピーク需要対応• 長期間・季節間蓄熱(数万m3)：太陽熱、排熱利用
 季節間蓄熱の種類• ボアホール型：Borehole Thermal Energy Storage (BTES)• ピット型：Pit Thermal Energy Storage (PTES)

出所：”Design and Construction of Large Scale Heat Storages for District Heating in Denmark” PlanEnergi (2018)22

大規模ピット式蓄熱槽(PTES)の構造

ドロニングルンド(Dronninglund)地域熱供給

出所: ARCON-SUNMARK社資料

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24

大規模ボアホール式 (BTES)蓄熱槽
ブラストラップ(Brædstrup)太陽熱地域熱供給• 蓄熱タンク (2,000 m3 + 5,500 m3)• 電気ヒートポンプ(1 MWth)→55~60℃(夏)/15℃ (冬)• 電気ボイラー (10 MW)
出所：Tordrup, K. W., Poulsen, S. E., & Bjørn, H. (2017). An• 天然ガスCHP
improved method for upscaling borehole thermal energy storage
using inverse finite element modelling. Renewable energy, 105, 13-21. • 天然ガスボイラー
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政策・計画・管理
地域熱供給はどうやって発展したのか？
• 地域の熱計画プランニング• 最先端のエネルギー管理システム

EUの地域熱供給の普及率• 人口あたりで最も地域熱供給の普及率が高いアイスランド(90%以上)• デンマークは60%以上で、ベラルーシ(70%以上)に次ぐ普及率
地域熱供給の普及率(人口あたり)2015年

63% デンマーク
13% ドイツ

50% スウェーデン

出所：State of Green「デンマーク地域熱供給白書」

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一貫性のある政策と長期計画
法制度
1976

電力供給法（CHP, 高い費用対効果）

1979

熱供給法・自然エネルギー源 (RES)・廃棄物熱利用 (WtH)

1986

分散型CHP

1990, 1993, 2008 バイオマス利用促進（新規CHP・既存のCHPの転換）
刺激政策 (インセンティブ)
1981

バイオマス地域熱供給・CHPへの投資助成金

1984, 1992

CHP助成金1991

高額なCO2税・化石燃料税

1994

バイオマス・天然ガスの地域熱供給への資金支援

明確なビジネスモデル●非営利 ●長期的展望 ●自治体によるローン保証
出所：デンマーク地域熱協会(DBDH)の資料から作成

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エネルギープランニング
組織

法制度

地域・国家計画

基幹技術＝グリーン燃料＋CHP

国家計画• 1990~98年通達により熱計画におけるグリーン化が促進された
DHはCHPにすべし
石油・石炭から天然ガス・バイオマスへ• 1990~97年に増加した容量の4分の3がCHP• 1990年代から地域（自治体）の熱計画当局の決定に関する明確な国家ガイドライン

長期的な地域開発計画としての地域エネルギー

地域計画• 公共インフラとして地域熱供給を計画• 都市・地域計画の中でゾーニング（居住区、商業区、エネルギープラントや廃熱施設の設置場所）• 新しい建築物のデザインと設計に地域温冷熱供給 (DHC)を採用する
ゼロエネルギー（ZEH）ではなく低エネルギー低温の熱供給に備える

出所：PlanEnergi社資料から作成

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地域熱供給プラントプランニングツール
energyPRO (EMD International)
電気
蓄熱槽

冷熱

1日前市場

電気冷凍機

ガスエンジン１

天然ガス

ガスエンジン２

ボイラー

燃料

温熱

吸収式冷凍機ネットワーク 総冷熱需要
損失
熱販売総額

NPV, LCOE, その他の運用戦略を設定できる

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地域熱供給プラントプランニングツール

蓄熱
MWh

冷房
MW

電気
MW

熱
MW

ポンド
MWh

energyPRO (EMD International)

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デンマーク国有送電系統運用者(TSO)
電気とガス

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【例】9月の電力需給
主力電源
51% が風力と太陽
光発電

柔軟な電力シス
テム
1時間ごとの調整と取引
スポット価格
価格と連動
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セクターカップリング
バイオガスを天然ガス網へ
UPGRADE OF BIOGAS TO BIOMETHANE

電気をガスへPOWER TO GAS (PtG)

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