国産木材から電気と熱を：バイオマス・コージェネレーション・プラントの仕組み
木質ペレット、木質チップ、ブリケットのような再生可能な固形燃料を使用するバイオマス・コージェネレーション・プラントは、コストを削減するだけでなく、24時間体制で気候保護に貢献します。このようなバイオマス・コージェネレーション・プラントはどのように機能するのでしょうか？詳しくはこちらをご覧ください。
世界中の企業が大きな課題に直面しています： 気候変動目標を達成し、同時に価格変動リスクを低減するためには、エネルギー供給を化石燃料から再生可能エネルギーへと根本的に変えなければなりません。
気候変動にやさしく、同時に経済性の高いソリューションとして、木質ペレット、木質チップ、ブリケットどの木質バイオマスを利用した木質ガス化熱電併給設備（CHP）があります。このようなバイオマスCHPユニットは、発電と熱生成を組み合わせることで、他の多くのエネルギー技術よりも高い効率を達成します。そのため、事業者はCO2を削減できるだけでなく、コスト節約もでき、さらにバイオマスは、天候や時間帯に関係なく、一年中エネルギーを供給できる唯一の再生可能エネルギーです。
バイオマスCHPユニットの仕組みについて。
基本的に、熱電併給（CHP）プラントは、電気に加えて熱も発生させ、利用する発電所です。CHPユニットは主に、液体または気体の燃料を使用する内燃機関で構成されており、そのエネルギーで発電機を駆動させて電気を発生させます。
純粋なモーター式のCHPユニットは通常、天然ガス、ディーゼル、または同様の化石燃料で稼働しますが、バイオマスCHPユニットは、固体燃料（バイオマス）から電気と熱を同時に発生させることができるプラントです。 まず、固体バイオマスをいわゆるリーンガスに変換する必要があります。 このプロセスはガス化炉で行われます。 バイオマスとしての木材の場合、リーンガスは木質ガスとも呼ばれます。
木質残渣は主に木質バイオマスとして使用されます。例えば、残材、廃材、損傷材、枯死木、生産残渣などです。これらの材料は、ペレット、チップ、ブリケットなどの形態で処理され、木質ガス化炉に入ります。ガス化プロセスでは、空気を遮断した状態で炭化が行われ、可燃性ガスが生成されます。
木質ガス化の後、ガスクリーニングと冷却が行われ、バイオマスCHPユニットのガスエンジンで使用できるガスになります。
ガス化炉
木質ガス発電
熱交換器
木質ガス冷却
フィルター
木質ガスは灰から解放される
灰漏れ
灰はシステムから排出される
モーター
木質ガスをエンジンで燃焼
発電機
発電
熱交換器
排ガスからの熱回収
制御盤
バイオマス・コージェネレーション・プラントとその機能：廃熱を無駄にしない
バイオマスCHPユニットでは、ガス化プロセス、その後のガス処理にて、廃熱と呼ばれる大量の熱が発生します。 その熱とは、高温の排気、木質ガスやエンジン冷却による温水、CHPユニットからの高温排気ガスです。他の発電所では、この廃熱を無駄にしていることが多いのですが、当社のバイオマスCHPユニットでは、熱交換器によりこの廃熱を熱として利用することができます。
必要以上の熱が発生した場合や、熱の消費量が常に一定ではない場合、バッファータンクに熱を一時的に蓄えて、必要な時に利用することができます。
したがって、バイオマス熱電併給プラントは従来の発電所よりも決定的な利点があります。それは、熱電併給（CHP）と呼ばれるプロセスで電気と熱を生産することです。天然ガスや原油の代わりに木などのバイオマスを燃料として使用すれば、企業は環境に優しく、コスト削減につながる方法で、そして何よりも24時間体制で電気と熱を生産することができます。
熱から冷熱も生産される場合は、コジェネレーションではなくトリジェネレーション（電気、熱、冷房）と呼ばれます。このように、バイオマス熱電併給プラントでは、通常、投入される再生可能燃料の85パーセント以上が利用可能なエネルギーに変換されます。これ以上の効率化はほとんど不可能に近いです。
木材から電気を作るバイオマスCHP装置には、こんなことができます。
木質バイオマス発電用コージェネレーションプラントは、経済性と環境面で非常に効率が高いだけでなく、幅広い用途にも対応できます。
以下はその応用例です：
- 木質チップの乾燥
- 製造工程における乾燥・加温用途
- 吸収式冷凍機による冷蔵、空調などの冷却エネルギーの生成
- 廃熱から電気への変換（ORCなど）
最も重要なアプリケーション（活用方法）をまとめました：
発電・熱供給
熱電併給（CHP）により、バイオマスCHPプラントは電気と熱を同時に発生させることができます。そのため、バイオマスCHPユニットは、建物（ホテル、集合住宅、病院など）に電気を供給するだけでなく、暖房システムや飲料水を加熱することもできます。このため、バイオマスCHPプラントは、最も効率的で、残材や廃材などのバイオマスを使用する場合は、最も気候変動に優しいエネルギー生産者のひとつとなります。
プロセス熱の生成
バイオマスCHPユニットが適しているのは、決して建物だけではありません。バイオマスCHPユニットは、製造業にとって特に興味深いものです。なぜなら、バイオマスCHPユニットは、プロセス熱（通常は温水）を効率よく発生させるからです。プロセス熱は通常、年間を通して常に消費されるため、バイオマスCHPユニットにとっては最適な条件と言えます。
コールドジェネレーション
CHPユニットに吸収式冷凍機が装備されていれば、発生した熱を冷熱に変換して冷却に利用することができます。このプロセスは、熱電併給（CHP）と呼ばれます。このプロセスでは、発生したエネルギーが最適に利用されます。CHPシステムは、空調やプロセス冷却のために冷房を必要とする産業で特に有用です。例えば、ホテル、オフィスビル、病院、食品産業などが挙げられます。
熱は、中間冷却によって空気から飲料水を生産するのにも利用できます。
木質バイオマス発電はだれにとって価値があるものなのか。
木質発電を伴うバイオマス・コージェネレーション・プラントは、特に、夏場でも業務上大量の熱エネルギーを常時必要とする企業にとって価値があります。 バイオマス・コージェネレーション・プラントは、年間一定の時間、フル稼働した場合にのみ最大限の経済性を発揮するからです。 また、余剰の熱エネルギーは夏場に冷熱に変換することも可能です。
木質ガスおよびバイオマスコージェネレーションプラント：メリット
木質ガスをベースとするバイオマスコージェネレーションプラントには、さまざまな利点があります。最大の利点は、経済性と環境保護の両立です。バイオマスコージェネレーションプラントは通常、使用燃料の85パーセント以上を有効なエネルギーに変換します。費用対効果に優れ、同時に環境にもやさしい木質ペレットや木質チップを燃料として使用すれば、大幅なコスト削減を実現できます。
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木質バイオマス熱電併給プラントに適した燃料は？
一般的な熱電併給プラントの運転は、さまざまな燃料で可能です。天然ガス、重油、軽油などの化石燃料は依然として主流ですが、環境保護には貢献しません。再生可能な原料を利いようすることにより、気候保護に多大な貢献をするバイオマス熱電併給ユニットは理想的なソリューションです。
CHPユニットによる木質バイオマス発電では、基本的に以下のバイオマス燃料をガス化技術によって使用することができます。
原則として、以下のバイオマス燃料は、上流のガス化技術によって、CHPユニットで木質ベースの発電に使用することができます：
木質ペレット
ペレットは、おがくずやその他の木くずを適切に圧縮成形した乾燥した小さな木の棒です。この燃料は、大型の木質ガスコージェネレーションプラントと小型コージェネレーションプラントの両方で使用されており、現在では標準化され、広く受け入れられ、広く取引されている燃料です。
木質ブリケット
木材加工の際に発生するおがくずなどの残留物を圧縮してブリケットに加工し、バイオマスCHPユニットで利用することも可能です。
