質問: コージェネとモノジェネの発電効率 コージェネレーションシステムは熱と電気を同時に生産することができ、総合効率の高い優れたエネルギーシステムだと聞いています。 しかし、発電効率自体はモノジェネの時よりも下がってしまうのではないかと思います。というのも熱力学的に考えた場合、排熱を利用した温水や蒸気の生成によって低熱源温度は高くなり、外気に排熱を捨てていたモノジェネのほうが発電効率が良さそうだからです。 このことについてどなたかご存知の方がいらっしゃいましたら教えて下さい。宜しくお願いします。
回答: no.3 です。 原理的に違う機関を比べだしてしまうと、話がこんがらがってわからなくなると思います。とりあえず、同じ機関同士を比べた場合で話をしたほうがいいと思います。 まず、エンジン発電機(ガスタービンエンジンを含む)では、すでに申したように低温熱源は取り入れ空気ですから、コージェネでもモノジェネでも変わらないので、発電効率に大きな変化はありません。ですから、排熱をいかに「有効に利用する」か、が、省エネルギーの鍵になります。日本では、大多数のコージェネシステムは、このエンジン発電機を使用しています。 それに対して、蒸気タービン機関を使用する場合は、システムにもよりますが、低温熱源がコージェネとモノジェネで変わりますので、たしかに効率が変化します。実際の手法としては、高圧タービンを出て、低圧タービンに入る前の中間圧の蒸気を熱源にする場合が多いかと思います。この蒸気を、熱出力に合わせて抽出(横取り)すると、そのぶん、低圧タービンの出力が低下し、発電効率が低下します。 (念のため、熱を取ると発電効率は低下しますが、熱を取る代わりに別にボイラーなどで炊くよりは、エネルギーを節約できます。これが、コージェネレーションシステムの妙味です。) いずれにせよ、このような事例は、普通、専門のエンジニアリング業者が特別に計画・設計するもので、運用もかなり限定されており、その効果等についても綿密な調査があるので、だいたいはそこそこ「最適化」されています。こういう事例の問題ではないと考えていたのですが...違いましたでしょうか。 要するに、コージェネシステムとして何を想定するかで話がえらく変わってきます。そして、計画段階、設計段階、運用段階でも、話が違います。 計画段階であれば、コージェネレーションシステムと、モノジェネ&ボイラ、買い電&ボイラ、買い電&ヒートポンプ等を比較検討します。主機関も、ディーセルエンジン、ガスタービン、汽力発電など、さまざまなものを、エネルギー、コスト、法規制など、さまざまな面から検討します。 設計段階であれば、排熱温度や熱需要等により、主機関の数や容量、温度や圧力を詳細に検討することになります。 運用段階であれば、何を増やせば何が減るのか、あるいは減らないのか、それをコンピューターもしくはカンピューター(笑)で演算しながら運用します。 コージェネシステムというのは、ことほど左様にバリエーションがあるため、一概にどうこうとは言いにくいものです。評価の手法もいろいろありますが、あんまりにもあんまりな仮定で「比較検討」する詐欺まがいの事例もありますし。 いずれにせよ、事例を少々限定して話をしないと、最新型の海水冷却の数mwクラスのacc発電所と、ビルの自家発レベルの発電システムを比べたりすることになりかねないので、もう一度、どのような事例、あるいは事象についての御質問であるのか、整理していただければと思います。