4DHフォーラム第4回研究会

デンマークの太陽熱地域熱供給と季節間蓄熱認定NPO法人 環境エネルギー政策研究所
松原弘直
2019年7月25日
環境エネルギー政策研究所
東京都新宿区四谷三栄町16-16
Tel 03-3355-2200 Fax 03-3355-2205
https://www.isep.or.jp/
環境エネルギー政策研究所

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太陽熱地域熱供給(SDH:Solar District Heating)• 太陽熱地域熱供給(SDH)はデンマークを中心に発展してきたが、近年ではドイツ、オーストリアでも導入されている。
• SDHは欧州のエネルギー転換で重要な技術のひとつとなり、過去5年間の市場の年間成長率は35%、年間供給熱量は1TWhに達した(2018年)。
• 欧州で最大のSDHの規模は110MWth(太陽熱パネル15.7万平米)に達する(Silkeborg, Denmark)。
• SDHp2m project(Solar District
Heating from policy tomarket):2016年より8カ国9の地域で実施
出所:SDHp2mプロジェクト
https://www.solar-district-heating.eu/
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欧州のSDHプラント導入実績2

デンマーク国内に導入されている太陽熱地域熱供給
デンマーク国内で100以上のSDHが稼働

出所：PlanEnergiホームページ
http://planenergi.eu/activities/district-heating/solar-district-heating/
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3デンマークの太陽熱地域熱供給(SDH)の導入トレンド
2016年までにデンマーク国内で100以上のSDHが稼働

出所：PlanEnergiホームページ
http://planenergi.eu/activities/district-heating/solar-district-heating/
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4デンマークの太陽熱地域熱供給(4DH)ベスト4

環境エネルギー政策研究所

出所: ARCON-SUNMARK社資料

5デンマークの代表的な太陽熱地域熱供給(SDH)
Dronninglund:2005年～2014年• 37,573 m2 太陽熱パネル• 62,000 m3 ピット式蓄熱槽
Brædstrup:2007年～2012年• 37,200 m2 太陽熱パネル• 48 ボアホール
Gram:2009年～2015年• 44,800 m2 太陽熱パネル• 鋼鉄製タンク・季節間蓄熱:
122,000 m3
Marstal:2003年～2012年• 33,300 m2 太陽熱パネル• 75,000 m3 ピット型蓄熱槽
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出所: PlanEnergi資料

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デンマークでの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 Storages(BTES)• ピット型：Pit Thermal Energy Storages(PTES)

出典：” Design and Construction of Large Scale Heat Storages for District Heating in Denmark” PlanEnergi(2018)
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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。
春

冬

夏

秋

季節間蓄熱

バックアップ冬
バックアップ

蓄熱供給
余剰熱

太陽熱
出所: ARCON-SUNMARK社資料に加筆
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8デンマーク：太陽熱地域熱供給(SDH)システム
Dronninglund村(デンマーク北部)

Dronninglund地域熱供給(1989年～)
ユーザ数: 1350世帯(30万平米)
熱導管距離: 46km
年間供給熱量: 38,700MWh
年間販売熱量: 29,700MWh
熱販売価格: 71EUR/MWh
ガスCHP: 6MW
ガスボイラー: 8MW
バイオ燃料吸収式HP: 2.1MW
SDH運転開始: 2014年
太陽熱パネル: 37,573平米(26MW)
化石燃料削減率：40%(目標50%)
ピット式蓄熱槽(PTES): 60,000立米
蓄熱容量: 5400MWh(12℃ - 89℃)
最大熱供給容量: 27MW
助成: EUDP(Energy Technology Development
年間蓄熱量: 11855MWh(2016年)
and Demonstration Programme) SUNSTORE3
年間熱供給量：10716MWh(2016年)
project(2008年～2014年)
熱損失：1020MWh(2016年)
出所: PlanEnergi資料 投資額: 0.43EUR/kWh(232万EUR) 9
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大規模ピット式蓄熱槽(PTES)の構造
Dronninglund太陽熱地域熱供給

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出所: ARCON-SUNMARK社資料

10Dronninglund村(デンマーク北部)太陽熱地域熱供給• 太陽熱パネル(3.8万平米)のための季節間蓄熱槽として容積6.2万立米のピット式蓄熱槽を設けて、バイオ燃料の熱で駆動する吸収式ヒートポンプで夏季以外に必要な加温を行っている。
• 2016年の実績では太陽熱により地域熱供給の年間熱量の41%を供給した(設計とおり)。蓄熱槽の損失は年間で約9%程度で、90%以上の熱が利用された。
• 将来の計画では、風力発電からの余剰電力を活用した地中熱ヒートポンプを導入して、化石燃料をほぼゼロ(自然エネルギー100%)にすることを目指している。

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出所: PlanEnergi資料

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Dronninglund村(デンマーク北部)太陽熱地域熱供給
1. 太陽熱プラント
2. ピット式蓄熱槽
3. 管理棟・機械室
4. 熱導管5. 吸収式HP(バイオオイル)

出所: PlanEnergi資料
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Dronninglund村(デンマーク北部)太陽熱地域熱供給

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2017年9月14日撮影

13Dronninglund村(デンマーク北部)太陽熱地域熱供給

ピット型季節間蓄熱槽の工事

Google Map

出所: PlanEnergi資料
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Dronninglund村(デンマーク北部)太陽熱地域熱供給
季節間蓄熱槽の温度変化(予測値)

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出所: PlanEnergi資料

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Dronninglund村(デンマーク北部)太陽熱地域熱供給
年間月別の熱供給量(設計値)• 夏はできるだけ太陽熱(蓄熱槽経由)を利用して天然ガスを削減• 秋は太陽熱利用(蓄熱槽経由)が増加し、冬には吸収式HP経由でバイオオイル・ボイラー吸収式HPからの供給量
太陽熱供給量(HP経由)
太陽熱供給量(熱交換器)
天然ガスCHPによる熱供給

出所: PlanEnergi資料
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太陽熱地域熱供給(SDH)と季節間蓄熱の基本コンセプト••••

SUNSTORETM

自然エネルギー100%で地域熱供給
太陽熱で50%以上をカバー
大規模な季節間蓄熱
ヒートポンプ活用による効率化

EU助成(EUDP)による太陽熱地域熱供給プロジェクト(デンマーク中心)の実証事業

SUNSTORE2:Marstal(2003～)
出所: PlanEnergi資料

SUNSTORE3:Dronninglund(2005～2014)
SUNSTORE4: Marstal(～2012)

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17太陽熱地域熱供給(SDH)の事例: Marstal(デンマーク)• 太陽熱パネル(15000m2)からの熱のうち季節間蓄熱槽で約38%損失• 既存の太陽熱パネル(10,000m2)と合わせて約34%を供給• ORCによりバイオマス燃料のCHPが年間需要の約6割を供給

出所: PlanEnergi資料

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Marstalのエネルギーダイアグラム(Sankey Diagram)18

太陽熱地域熱供給(SDH)の事例: Marstal(デンマーク)

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ご清聴ありがとうございました！

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