コージェネレーションシステムは、ガス等を駆動源とした発電機で電力を生み出しつつ、排熱を利用して給湯や冷暖房に利用するものでつ。
電力会社などは軽油や重油を燃料とした化石燃料によるコージェネレーションが普及しているでつが、建築設備用としては、
天然ガスを熱源として利用する「ガスコージェネレーション」が幅広く普及しているでつ。
コージェネレーションは「熱」と「電力」を同時生産する設備の総称であり、「熱」を主体に生み出す燃焼機関は、電力を生み出せる可能性があり、
「電気」を生み出す燃焼機関は、同時に熱を放出しているでつ。
これを互いに再利用することで、限られているエネルギー資源を最大限に活用する試み。
一般的な発電システムや熱供給システムでは、利用されない熱は排熱として外気に放出するのみ。
単体の設備であれば、電気エネルギーと熱エネルギーはそれぞれ40％程度のエネルギー効率。
発電とともに排熱を利用することで、総合エネルギー効率を70～85％まで向上。
清掃工場の付近に温水プールを設ければ、排熱をプールの昇温に用いられるため、従来ただ捨てるしかなかった「熱」を利用できるため、エネルギー効率が高まるでつ。
発電機による発電とともに、排熱を給湯や冷暖房に利用することで、限られた資源エネルギーを有効利用し、エネルギー効率を改善させようというのが、
コージェネレーションシステムの大きな目的。
発電と排熱利用を同時に行うことにより、大きな省エネルギーを図ることが出来るでつ。
発電設備を「最も大きな電力を必要とする時間帯」に利用すれば、電力ピークカットを図ることができ、電力の平準化を推進することが可能ですが、
熱を同時利用できるか検討が必要。
電力ピーク時に発電設備を運転することにより、単純な契約電力の低減を図ることが出来ると思われがちですが、コージェネレーションシステムが故障した場合、
削減していた契約電力分の電力供給が不可能になるでつ。
コージェネレーションや常用発電機など、自家発電設備を需要家内に設置して契約電力を低減する計画とした場合、もし発電設備が故障したり、
定期・緊急メンテナンス時に発電ができないタイミングの電力供給をどう扱うか検討しないといけないでつ。
コージェネレーションシステムや常用発電機が突発的な故障を起こした場合、電離浴の供給量低減して、契約電力を超過しないよう制御できれば、何ら支障はないでつ。
だけど、発電機の故障を理由に、建物が使用している電力を引き下げるのは困難であり、通常は普段道理の電力供給を求められるでつ。
発電機を運転せず、電力会社からの電力供給でコージェネレーションや自家用発電機分の供給を受けると、発電機容量分の契約電力が突如跳ね上がってしまうでつ。
もし契約電力を小さく抑えていた場合、電力会社が供給する配電線への負担が大きくなり、自家用発電機が特に大型の場合、故障時の契約電力超過の度合いによっては、
電力会社から供給ができないおそれもあるでつ。
このような状況を避けるため、電力会社は需要家に対して「自家発補給契約」という電力需給の契約があるでつ。
自家発補給契約は「発電設備のメンテナンス・故障時に限り電力を供給する」という契約であり、発電機が故障したり、定期点検時に発電機が運用できない場合のみ、電力供給を受ける電力契約。
「発電機停止時は電気機器を運転しないので、突発的な最大電力は発生しない」という制御が可能であれば、自家発補給契約を結ぶ必要ニャイけど、
発電機が故障したら操業を停止するといったことができる需要家は一般的に稀であり、多くの需要家が、自家発補給契約を結んでの運用を行なっているでつ。
単純に放出するだけとなるはずの熱エネルギーは、暖房器具や浴槽などに供給すれば、熱エネルギーとして再利用が可能。
エネルギー回収ができれば、本来放出されるはずだった「CO2」「NOx」「SOx」を低減することにも寄与し、環境性の向上を図れるでつ。
コージェネレーションシステムは「発電機」と「熱源」を一体化した設備だから、時には非常用電源としての電源利用が可能。
非常時に自立電源として利用する場合、電力会社への逆送電を避けるため、通常時はピークカット用として使用している発電機であっても、
停電時には一旦発電機を停止し、電力会社との連系を解除した状態から、施設内に電力を供給。
近年では、事業継続計画（BCP）のひとつとして、非常時に利用できる電源確保が求められています。日常的には、電力と熱を供給しつつ、
非常時の備えとしてコージェネレーションシステムを導入するクライアントも増加しているでつ。
コージェネレーションシステムなど、定常的に天然ガスを使用できる設備を導入する場合、ガス会社から、安価な契約メニューの提供を受けられる可能性があるでつ。
ガスの消費の大口需要家となるため、コージェネレーションとともに、厨房機器や、ガスヒートポンプ空調機などを同時に導入すると、総合的にランニングコストを抑えられるでつ。
電化によるランニングコストの低減も、比較検討する必要がありますが、熱源の選択の幅が広がれば、計画に幅を持たせらるでつ。
多くのメリットがあるコージェネレーション設備でつが、建築設備用途として採用する場合、発電機のイニシャルコスト、各種法規を満足するための調整、
排気を熱交換するための熱交換設備の導入などの課題をクリアしないといけないでつ。
コージェネレーション設備は発電機の一種ですから、設置工事において大きな予算確保が必須。
ガス料金の低減のみを目的として、小型の発電設備を設けて、ガス会社と有利な契約を結ぶのみという計画も考えられるでつ。
ガス会社は、ジェネライトと呼ばれる小型のコージェネレーションシステムを開発し、販売を行なっています。5～35kW程度の小型発電機を設置し、
排熱を貯湯タンクに供給し、給湯器からの給湯に利用できるシステム。
製品によっては、ガス空調設備に連携し、熱を暖房として有効利用するシステムもあり、導入によりガス料金の優遇を得ることができるため、
ガスを多く消費する事業者の採用実績が多くなってるでつ。
発電設備は10kWを超える場合、電気主任技術者の専任や、自家発補給契約を結ぶことが不可欠ですが、10kWを超えない機種選定が可能なようラインナップされてるから、
このような小型機種の選定も一考。
発電機を設置する場合、消防法など関連法規に定められた基準を満足しないといけないでつ。
回転部分に容易に触れられないような安全対策が講じられていることや、設置したことを所轄消防に届出し、定期点検を行う義務が発生。
所轄消防では、一般的に火災予防条例において「固定されている内燃機関による発電機」を設置する場合には、
電気設備設置届」と呼ばれる届出を行うよう設置者に求められるでつ。
可搬用の小型発電機を除き、固定して使用する発電機設備は、電気設備として消防への届出が義務付けがあるでつ。
高温になる排熱は、そのまま利用することができないので、利用する対象に合わせた熱交換設備が必要。
一般的な熱交換の方法として、排熱で水をお湯に昇温して利用する方法が用いらるでつ。
発電機から排出される排ガスは、数百度もの高温になります。給水管を接触させて温水を作りるでつ。
発電機から発生する数百度の排熱をそのまま利用するのは難しいので、適した温度に変換するための「
伝熱プレート」を内蔵した熱交換器を併用。
この温水は極めて高い温度になりますが、給湯や空調で必要な温度に調整し、80～90℃程度で供給。
熱交換器がなれけば、排熱の利用ができないでつ。
段階的に熱を利用したい場合、多数の熱交換器が設置されることになり、イニシャルコストの増大になるでつ。
コージェネレーションの電気設計は、コージェネレーションを設計する場合、熱主電従と電主熱従という概念があるでつ。
熱と電気のどちらを主たるエネルギーとして考えるかによって、設計の手法が変化するでつ。
熱を主に考えるか、電気を主に考えるかによって、発電機の運転方式が変わり、コージェネレーションシステムの制御機器も変わってくるでつ。
早期に運用方針をまとめて計画を進めることが重要。
熱主電従の運用方法は、熱の利用を主に考え、発電については制御を行わない方式。
温水プールを持っているフィットネスクラブの場合、熱と電気を比較して、特に必要なエネルギーは熱。
プールの温度を一定に保つため、熱源機としてコージェネレーションシステムを稼働させることになり、「必要な時間に必要な熱を得る」ことが主目的となるでつ。
その稼働タイミングに電気が必要でなくても、システム稼働により発電された電力が供給されるでつ。
発電量は制御されてないでつ。
こりを「熱主電従の運用」と呼ぶでつ。
電主熱従の運用方法は、電気の利用を主に考え、熱の制御を行わない方式です。商業施設などでは、昼間に空調負荷・厨房負荷などが集中し電力ピークが発生。
ピークカットするためのコージェネレーションシステムの稼働は、「必要な時間に電力を得る」ことが主目的となるでつ。
発電したタイミングで熱が不要であっても、排熱が放出され続けるでつ。
こりを「電主熱従の運用」と呼ぶでつ。
常に排熱を受け入れられるような、大規模な温浴施設があればいいけど、熱量に対する制御を行ったシステムでは難しいでつなぁ～
家庭規模でコージェネレーションシステムを考えた場合、「固体高分子形燃料電池」を使用することがほとんど。
発電機だけでなく、燃料電池を用いたシステムであっても、コージェネレーションシステムとして成立するでつ。
燃料電池は、運転温度が80℃前後のため給湯に都合がいいでつなぁ～
排熱を回収することで給湯負荷を大きく低減することが可能。
運転温度が比較的低温なため、機器のオンオフを繰り返す間欠運転にも良く追従できるでつ。
家庭用燃料電池としては非常に良い特性を持っていると言えるでつ。
業務用の場合は、間欠運転を行うと温度が低下するので、作動温度まで温度上昇する間、発電できないでつ。
よって、業務用セントラル給湯設備などが設置されてて、常時排熱が利用できる環境となっていなければ、効率を高めることができないでつ。
高い排熱を確保できるでつが、このような高温排熱を利用できる設備が無ければ、結局は排熱を無駄にしてしまうので、
コージェネレーションとしては扱いづらいものになってしまうでつ。
電力会社などは軽油や重油を燃料とした化石燃料によるコージェネレーションが普及しているでつが、建築設備用としては、
天然ガスを熱源として利用する「ガスコージェネレーション」が幅広く普及しているでつ。
コージェネレーションは「熱」と「電力」を同時生産する設備の総称であり、「熱」を主体に生み出す燃焼機関は、電力を生み出せる可能性があり、
「電気」を生み出す燃焼機関は、同時に熱を放出しているでつ。
これを互いに再利用することで、限られているエネルギー資源を最大限に活用する試み。
一般的な発電システムや熱供給システムでは、利用されない熱は排熱として外気に放出するのみ。
単体の設備であれば、電気エネルギーと熱エネルギーはそれぞれ40％程度のエネルギー効率。
発電とともに排熱を利用することで、総合エネルギー効率を70～85％まで向上。
清掃工場の付近に温水プールを設ければ、排熱をプールの昇温に用いられるため、従来ただ捨てるしかなかった「熱」を利用できるため、エネルギー効率が高まるでつ。
発電機による発電とともに、排熱を給湯や冷暖房に利用することで、限られた資源エネルギーを有効利用し、エネルギー効率を改善させようというのが、
コージェネレーションシステムの大きな目的。
発電と排熱利用を同時に行うことにより、大きな省エネルギーを図ることが出来るでつ。
発電設備を「最も大きな電力を必要とする時間帯」に利用すれば、電力ピークカットを図ることができ、電力の平準化を推進することが可能ですが、
熱を同時利用できるか検討が必要。
電力ピーク時に発電設備を運転することにより、単純な契約電力の低減を図ることが出来ると思われがちですが、コージェネレーションシステムが故障した場合、
削減していた契約電力分の電力供給が不可能になるでつ。
コージェネレーションや常用発電機など、自家発電設備を需要家内に設置して契約電力を低減する計画とした場合、もし発電設備が故障したり、
定期・緊急メンテナンス時に発電ができないタイミングの電力供給をどう扱うか検討しないといけないでつ。
コージェネレーションシステムや常用発電機が突発的な故障を起こした場合、電離浴の供給量低減して、契約電力を超過しないよう制御できれば、何ら支障はないでつ。
だけど、発電機の故障を理由に、建物が使用している電力を引き下げるのは困難であり、通常は普段道理の電力供給を求められるでつ。
発電機を運転せず、電力会社からの電力供給でコージェネレーションや自家用発電機分の供給を受けると、発電機容量分の契約電力が突如跳ね上がってしまうでつ。
もし契約電力を小さく抑えていた場合、電力会社が供給する配電線への負担が大きくなり、自家用発電機が特に大型の場合、故障時の契約電力超過の度合いによっては、
電力会社から供給ができないおそれもあるでつ。
このような状況を避けるため、電力会社は需要家に対して「自家発補給契約」という電力需給の契約があるでつ。
自家発補給契約は「発電設備のメンテナンス・故障時に限り電力を供給する」という契約であり、発電機が故障したり、定期点検時に発電機が運用できない場合のみ、電力供給を受ける電力契約。
「発電機停止時は電気機器を運転しないので、突発的な最大電力は発生しない」という制御が可能であれば、自家発補給契約を結ぶ必要ニャイけど、
発電機が故障したら操業を停止するといったことができる需要家は一般的に稀であり、多くの需要家が、自家発補給契約を結んでの運用を行なっているでつ。
単純に放出するだけとなるはずの熱エネルギーは、暖房器具や浴槽などに供給すれば、熱エネルギーとして再利用が可能。
エネルギー回収ができれば、本来放出されるはずだった「CO2」「NOx」「SOx」を低減することにも寄与し、環境性の向上を図れるでつ。
コージェネレーションシステムは「発電機」と「熱源」を一体化した設備だから、時には非常用電源としての電源利用が可能。
非常時に自立電源として利用する場合、電力会社への逆送電を避けるため、通常時はピークカット用として使用している発電機であっても、
停電時には一旦発電機を停止し、電力会社との連系を解除した状態から、施設内に電力を供給。
近年では、事業継続計画（BCP）のひとつとして、非常時に利用できる電源確保が求められています。日常的には、電力と熱を供給しつつ、
非常時の備えとしてコージェネレーションシステムを導入するクライアントも増加しているでつ。
コージェネレーションシステムなど、定常的に天然ガスを使用できる設備を導入する場合、ガス会社から、安価な契約メニューの提供を受けられる可能性があるでつ。
ガスの消費の大口需要家となるため、コージェネレーションとともに、厨房機器や、ガスヒートポンプ空調機などを同時に導入すると、総合的にランニングコストを抑えられるでつ。
電化によるランニングコストの低減も、比較検討する必要がありますが、熱源の選択の幅が広がれば、計画に幅を持たせらるでつ。
多くのメリットがあるコージェネレーション設備でつが、建築設備用途として採用する場合、発電機のイニシャルコスト、各種法規を満足するための調整、
排気を熱交換するための熱交換設備の導入などの課題をクリアしないといけないでつ。
コージェネレーション設備は発電機の一種ですから、設置工事において大きな予算確保が必須。
ガス料金の低減のみを目的として、小型の発電設備を設けて、ガス会社と有利な契約を結ぶのみという計画も考えられるでつ。
ガス会社は、ジェネライトと呼ばれる小型のコージェネレーションシステムを開発し、販売を行なっています。5～35kW程度の小型発電機を設置し、
排熱を貯湯タンクに供給し、給湯器からの給湯に利用できるシステム。
製品によっては、ガス空調設備に連携し、熱を暖房として有効利用するシステムもあり、導入によりガス料金の優遇を得ることができるため、
ガスを多く消費する事業者の採用実績が多くなってるでつ。
発電設備は10kWを超える場合、電気主任技術者の専任や、自家発補給契約を結ぶことが不可欠ですが、10kWを超えない機種選定が可能なようラインナップされてるから、
このような小型機種の選定も一考。
発電機を設置する場合、消防法など関連法規に定められた基準を満足しないといけないでつ。
回転部分に容易に触れられないような安全対策が講じられていることや、設置したことを所轄消防に届出し、定期点検を行う義務が発生。
所轄消防では、一般的に火災予防条例において「固定されている内燃機関による発電機」を設置する場合には、
電気設備設置届」と呼ばれる届出を行うよう設置者に求められるでつ。
可搬用の小型発電機を除き、固定して使用する発電機設備は、電気設備として消防への届出が義務付けがあるでつ。
高温になる排熱は、そのまま利用することができないので、利用する対象に合わせた熱交換設備が必要。
一般的な熱交換の方法として、排熱で水をお湯に昇温して利用する方法が用いらるでつ。
発電機から排出される排ガスは、数百度もの高温になります。給水管を接触させて温水を作りるでつ。
発電機から発生する数百度の排熱をそのまま利用するのは難しいので、適した温度に変換するための「
伝熱プレート」を内蔵した熱交換器を併用。
この温水は極めて高い温度になりますが、給湯や空調で必要な温度に調整し、80～90℃程度で供給。
熱交換器がなれけば、排熱の利用ができないでつ。
段階的に熱を利用したい場合、多数の熱交換器が設置されることになり、イニシャルコストの増大になるでつ。
コージェネレーションの電気設計は、コージェネレーションを設計する場合、熱主電従と電主熱従という概念があるでつ。
熱と電気のどちらを主たるエネルギーとして考えるかによって、設計の手法が変化するでつ。
熱を主に考えるか、電気を主に考えるかによって、発電機の運転方式が変わり、コージェネレーションシステムの制御機器も変わってくるでつ。
早期に運用方針をまとめて計画を進めることが重要。
熱主電従の運用方法は、熱の利用を主に考え、発電については制御を行わない方式。
温水プールを持っているフィットネスクラブの場合、熱と電気を比較して、特に必要なエネルギーは熱。
プールの温度を一定に保つため、熱源機としてコージェネレーションシステムを稼働させることになり、「必要な時間に必要な熱を得る」ことが主目的となるでつ。
その稼働タイミングに電気が必要でなくても、システム稼働により発電された電力が供給されるでつ。
発電量は制御されてないでつ。
こりを「熱主電従の運用」と呼ぶでつ。
電主熱従の運用方法は、電気の利用を主に考え、熱の制御を行わない方式です。商業施設などでは、昼間に空調負荷・厨房負荷などが集中し電力ピークが発生。
ピークカットするためのコージェネレーションシステムの稼働は、「必要な時間に電力を得る」ことが主目的となるでつ。
発電したタイミングで熱が不要であっても、排熱が放出され続けるでつ。
こりを「電主熱従の運用」と呼ぶでつ。
常に排熱を受け入れられるような、大規模な温浴施設があればいいけど、熱量に対する制御を行ったシステムでは難しいでつなぁ～
家庭規模でコージェネレーションシステムを考えた場合、「固体高分子形燃料電池」を使用することがほとんど。
発電機だけでなく、燃料電池を用いたシステムであっても、コージェネレーションシステムとして成立するでつ。
燃料電池は、運転温度が80℃前後のため給湯に都合がいいでつなぁ～
排熱を回収することで給湯負荷を大きく低減することが可能。
運転温度が比較的低温なため、機器のオンオフを繰り返す間欠運転にも良く追従できるでつ。
家庭用燃料電池としては非常に良い特性を持っていると言えるでつ。
業務用の場合は、間欠運転を行うと温度が低下するので、作動温度まで温度上昇する間、発電できないでつ。
よって、業務用セントラル給湯設備などが設置されてて、常時排熱が利用できる環境となっていなければ、効率を高めることができないでつ。
高い排熱を確保できるでつが、このような高温排熱を利用できる設備が無ければ、結局は排熱を無駄にしてしまうので、
コージェネレーションとしては扱いづらいものになってしまうでつ。
