冷熱発電

冷熱発電とは

冷熱発電は、低温の熱エネルギーを利用して発電を行う技術です。特に、液化天然ガス（LNG）の再ガス化プロセスで発生する冷熱を利用するケースが一般的です。LNGは、長距離輸送のために-162℃以下に冷却されており、消費地で気体に戻す際に大量の冷熱が発生します。この冷熱を有効活用し、発電機を回転させるのが冷熱発電の基本的な仕組みです。

冷熱発電の概要

冷熱発電は、大規模な発電所と比較すると発電出力は小さいものの、エネルギーの有効利用に大きく貢献します。通常、LNGは再ガス化の過程で冷熱を海水などに吸収させて気化されますが、冷熱発電を導入しない場合、この冷熱エネルギーは無駄に捨てられてしまいます。冷熱発電はこの未利用エネルギーを有効活用する点で、非常に意義深い技術と言えます。

また、冷熱発電は環境負荷が低いというメリットもあります。火力発電や原子力発電のように、温室効果ガスや放射性廃棄物を排出することがありません。さらに、新たな燃料を消費しないため、LNGを燃料とする火力発電所においては、発電効率を向上させる効果も期待できます。

これらの利点から、冷熱発電は環境保全、省エネルギー、資源の有効活用に貢献する技術として注目されています。日本では、大阪ガスが先駆けて冷熱発電設備の研究開発に取り組み、泉北にランキン方式の初号機を建設しました。

冷熱発電の主な方式

冷熱発電には、主に以下の3つの方式があります。

1. 直接膨張方式

この方式では、海水などでLNGを昇温・気化させた際に発生する高圧の天然ガスを、直接タービンに送り込んで回転させます。タービンを通過した後の天然ガスは、通常のガスとして他の用途に利用されます。この方式は解放系発電とも呼ばれます。日本国内では複数の設備が稼働しており、合計で数万kWの発電能力があります。

2. 中間媒体ランキンサイクル方式

この方式では、まずLNGの冷熱を利用して、フロン、ブタン、プロパンなどの二次媒体を冷却します。次に、この冷却された二次媒体を海水などで昇温・気化させ、発生した高圧ガスでタービンを回転させます。二次媒体は循環系（クローズドサイクル）で使用され、ランキンサイクルの冷却・液化プロセスにLNGの冷熱を利用することが特徴です。日本国内では数箇所の設備が稼働しています。

3. ランキン・直膨組み合わせ方式

この方式は、ランキンサイクル方式で気化した天然ガスを膨張タービン発電機に送り込んで発電します。3つの方式の中で最も発電効率が高いとされています。

日本における冷熱発電の導入事例

日本では、1980年代を中心にガス会社や電力会社がLNG受入基地などに冷熱発電設備を導入しました。以下に主な導入事例を紹介します。

日本海エル・エヌ・ジー
東京ガス
根岸LNG基地
東邦ガス
知多LNG共同基地
大阪ガス
泉北製造所（第2）
姫路製造所
泉北製造所（第1）
北九州エル・エヌ・ジー

これらの設備は、LNG基地におけるエネルギーの有効活用に大きく貢献しています。

まとめ

冷熱発電は、LNGの冷熱エネルギーを有効活用する、環境に優しい発電技術です。省エネルギー効果も高く、持続可能な社会の実現に貢献することが期待されます。日本国内では、ガス会社や電力会社が積極的に導入を進めており、今後ますます普及していくことが予想されます。

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