140話 JFEエンジ、太陽熱発電で70%回収に成功

JFEエンジ、太陽熱発電の実証試験で太陽エネルギーの70%回収に成功:資源・エネルギー:ECO JAPAN -成長と共生の未来へ-
http://eco.nikkeibp.co.jp/article/news/20100902/104693/
JFEエンジニアリングは、太陽熱発電の実証実験で、受熱装置によって太陽エネルギーの70%以上を蒸気として回収することに成功した。これによって集熱、受熱、発電装置まで一貫した太陽熱発電プラントの提供が可能になった。太陽熱発電は、日差しが強く日照時間が長い北アフリカ、中東、南欧、米国、豪州など「サンベルト」と呼ばれる地域を中心に年間2兆円以上の需要が見込まれ、2010年度中の商用第1号機受注を目指す。

JFEエンジニアリング>ニュースリリース2010年>太陽熱発電プラント事業に本格参入
http://www.jfe-eng.co.jp/release/news10/news_e10013.html

なんかすごいな。太陽熱の70%以上を回収って、太陽電池よりすごいじゃん
そうなのかなー。確かに太陽電池の変換効率って良くても20%位までだけど。
ロマン溢れまくり。圧倒的だな、わが軍は
いやー、これ、よく読むと「太陽エネルギーの70%を蒸気で回収」って書いてあるぞ、太陽電池の変換効率とは全然違う概念の数値だろう。
でも、どんな形にせよ70%回収するわけでしょ? すごいじゃない
低温の蒸気なんて、あっても使いにくいエネルギーだから、どの位の温度の蒸気が取れるかによって価値が全然違うんだよ。
そうなの?
熱力学の法則に、そんなのがある。

太陽光エネルギーの利用とその限界
http://www.d7.dion.ne.jp/~shinri/solar_energy.html
熱力学から言えることは、熱はもっとも「質の低い」エネルギーだということである。保存できないし、他のエネルギーへの変換効率も低い。ちなみに、熱を常温20℃に捨てるとすると、熱機関の最大仕事効率は、100℃の熱源で21%、500℃では62%となる。しかし、摩擦による損失や熱源の断熱が難しいことなどから、実際の効率はこれよりさらに低い。例えば、蒸気機関は6~11%、ガソリンエンジンは20~30%、ジーゼルエンジンは28~32%の効率でしかない。

EMANの物理学・熱力学・カルノーサイクル
http://homepage2.nifty.com/eman/thermo/carnot.html
最近の火力発電や原子力発電といえども蒸気タービンを使っているのでこの理論上の制限からは逃れられず、高温側を 600 ℃ くらいにまで上げて効率を稼いでいる。 理論上の効率の上限は 60 パーセントくらいだと計算できるが、現実には 50 パーセントに届かないくらいでとどまっている。

結局、200℃の蒸気を50℃くらいまで利用しても、1-350/500=0.3で、理論上30%以上の効率にはなり得ないというわけ。
つまり、太陽エネルギーの70%を蒸気で回収して、仮に200℃の蒸気であったとすれば、トータルで太陽光利用効率20%以上には絶対にならないのか
そうそう。だから、ガスエンジン発電機と組み合わせて、とか書いてあるんじゃないかな?
どういうこと?
ゴミ発電プラントなんかには良くあるけど、ゴミを燃やして得られた低温の蒸気を、更にガスなんかで加熱して、蒸気温度を上げて発電するとか。
200℃だと効率30%なのを、300℃にして効率42%まで上げるということ?
そそ、そんな感じ。高温が正義の世界なんだよ。
で、この太陽熱発電って役に立ちそうなの?
さぁ? 少し現実的に計算してみよう。プレスリリースからデータを見る。

〔試験設備の概要〕
試   験  地 : 東京都三鷹市内
タワーの高さ : 10m
ヘリオスタット : 500mmΦ×4枚/基×72基
集 光 方 式 : タワー下部に集光するビームダウン方式と、タワー上部に集光するタワートップ方式の2方式
太陽熱集熱量 : 57kW
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ヘリオスタットの全面積は0.5*0.5*3.14*4*72=226m2。これを太陽電池に換算してみる。
HIT太陽電池モジュール
http://www.nef.or.jp/award/kako/h09/98syo3.htm
このモジュールで仮定すると、最大出力34kWの太陽電池になる。
太陽光プラントの方が効率がいいじゃん
でも、得られるのは発電効率30~50%くらいの蒸気だよ? 57kWと言っても実質的には20kW程度のもの。太陽電池の出力が定格の80%としても、これよりは効率がいい。
だから、サンベルト地帯向けなのか
だと思うけどなぁ。太陽エネルギーが日本の2倍ある所も結構あるし。
設備投資の金額が少なくて済むとか?
プレスリリースによると、市場規模を推定する計算で、1kWあたりの設備投資は30万円と書いてある。太陽電池で現在50万円くらいだから、半分といえばそうだけど、極端な差はないんだよな。
どちらにせよ、微妙だな
太陽電池だと熱によるダメージがあるけど、太陽熱ならその可能性は少ないから、やっぱり砂漠に置くとかそんな使い方になりそう。
人が少ないんだよな、そのエリア
まぁ、決め手がないから色々な方式が研究されているわけで、どの方式にも一長一短はあるんだろうな。
日本で使いやすいのは太陽電池なのかね?
今はそうなんだろうなー。オール電化と相性いいし。
太陽熱は日揮も川重もやりはじめてるし、しばらく熱い分野っぽい
プラントエンジニア会社なら仕事できるし、中東と関係深いから、面白い話だよな。

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by fujisobadan | 2010-09-03 17:01 | 雑談