コジェネレーション

コージェネレーション（cogeneration）は、英語でcombined heat and power（CHP）とも呼ばれ、内燃機関や外燃機関などの排熱を有効活用することで、動力（電力）、温熱、冷熱を同時に取り出し、総合的なエネルギー効率を向上させるエネルギー供給システムです。

一般的には、コージェネ、またはコジェネと略称され、「熱併給発電」や「熱電併給」と訳されます。この訳語から排熱を利用した発電のみを連想しがちですが、実際には給湯や蒸気吸収冷凍機による冷熱製造など、発電以外の多岐にわたる運用も可能です。

日本では、京都議定書の発効を機に、電機メーカーやガス会社などの製造サイド、そしてスーパーマーケットや大規模工場といった大口エネルギー消費者の需要サイド双方で関心が高まっています。これらの企業や施設では、コージェネレーション導入によるイメージ向上効果も期待されています。

コージェネレーションの発展形として、二酸化炭素（CO2）も有効活用するトリジェネレーションというシステムも存在します。

コージェネレーションの構成

コージェネレーションシステムは、その駆動源や利用するエネルギーの種類によっていくつかのタイプに分類されます。

ガスタービンエンジンシステム

ガスタービンエンジンで発電を行い、その排気を利用して蒸気を製造するシステムです。発電効率は23%から39%、総合効率は69%から86%に達します。さらに、ガスタービン発電機と排熱を利用した蒸気タービン発電機を組み合わせるコンバインドサイクル[[発電]]も利用されています。

ガスエンジンシステム

ガスエンジンで発電を行い、その排気を排熱ボイラで熱交換を行うシステムです。発電効率は26%から49%、総合効率は72%から92%と高い数値を誇ります。また、ガスエンジンでヒートポンプを駆動する形式も存在します。

ディーゼルエンジンシステム

ディーゼルエンジンで発電を行い、その排熱を蒸気製造や給湯に利用し、エンジン冷却水で水道水を加熱して給湯するシステムです。発電効率は33%から45%、総合効率は64%から81%です。

燃料電池システム

燃料電池は、水素と空気中の酸素を反応させて発電し、その際に副次的に発生する熱を蒸気や温水として回収するシステムです。水素は、システム内でガス、灯油、アルコール、バイオマスなどから取り出すことができます。排出されるものは、CO2と水がほとんどで、騒音や振動も少ないのが特徴です。大型で高効率の燃料電池は実証実験段階にありますが、コストや耐久性が課題となっています。燃料電池の排熱を利用した更なる発電も可能で、より先進的で高効率なコンバインドサイクル[[発電]]として研究が進められています。発電効率は35％〜65％、総合効率は80％〜90％です。

自動車

自動車の内燃エンジンからの排熱は、車内暖房（カーヒーター）の熱源として利用されています。

導入条件

建物内部で必要となる熱量を電力量で割った値を「熱電比」といいます。熱電比は、建物の用途によって異なり、ホテルや病院のように熱需要の大きい建物では大きく、オフィスビルやデパートのように熱需要の小さい建物では小さな値をとります。コージェネレーションシステムによって供給される熱電比が、建物の需要する熱電比と大きく異なる場合、コージェネレーションを導入してもエネルギーを有効に利用することができません。また、住宅など熱需要の大きい時間帯と電力需要の大きい時間帯がずれている建物では、コージェネレーションを導入しても大きな省エネ効果を期待することはできません。そのため、生成する熱電比をある程度調整できるコージェネレーションシステムも存在します。

家庭用コージェネレーション

従来、コージェネレーションシステムは事業所での導入が中心でしたが、近年では燃料電池や都市ガスを利用した家庭用コージェネレーションも登場してきています。

主な家庭用コージェネレーションシステム

燃料電池（エネファーム）
エコウィル（小型ガスエンジン発電） - 2017年9月販売終了
コレモ（小型ガスエンジン発電） - 北海道・東北など寒冷地で販売

関連事項

トリジェネレーション
コンバインドサイクル[[発電]]
熱力学サイクル
廃熱発電
火力[[発電]]
燃料電池
分散型電源
地球温暖化
エネルギー

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