世界初、灯油を燃料とする家庭用燃料電池システム 82
ストーリー by GetSet
発電と発熱で二度美味しい 部門より
発電と発熱で二度美味しい 部門より
sillywalk曰く、"新日本石油の11月30日付プレスリリースによれば、同社は荏原バラード(株)および(株)荏原製作所と共同で、灯油をエネルギー源とする家庭用燃料電池システム「ENEOS ECOBOY」を世界で初めて開発したと発表しました。2006年3月20日より発売が開始されます。
燃料電池といえば水素や天然ガス等を用いるものが一般的ですが、新日石では灯油から水素を取り出す触媒を新たに開発したとのこと。また電気と熱を同時に取り出せるコージェネシステムを採用し定格発電出力は950W、エネルギー効率は同社発表で81%(発電35%、熱回収46%)に達するといいます。なお氷点下10度Cまでの運転環境を想定しているため、2006年度は関東圏1都10県だけでなく寒冷地の北海道・東北・北陸の主要都市も含めた地域で限定100台の設置を計画しています。
今後は初期設置料、工事料のほか年6万円の保守契約料(最低3年継続)、燃料電池専用の低硫黄灯油の別途購入などトータルでのコストダウンが普及の鍵になると見られます。寒冷地に住む者にとって今冬の灯油価格高騰は文字通り死活問題ですから、早期に一般家庭へ普及してほしいですね。"
コジェネの効率について (スコア:4, 興味深い)
超単純には、
(1) 火力発電所（効率45%）で排出されるCO2
(2) 各家庭のストーブ（効率100%）から排出されるCO2の合計
(3) 各家庭のガス給湯器（効率90%）から排出されるCO2の合計
(4) 各家庭の燃料電池（効率81%=電気35%+給湯46%）から排出されるCO2の合計(*)
(1)+(2)+(3)+(4)が少なくなるなら(**)環境全体にとっては「善いこと」です。
(*)灯油(CとHの化合物)から水素(H)をとりだすときに炭素はCO2の形で排出されます
(**)家庭に普及となると製造廃棄含めたライフサイクルで考えるべきですが、そういうのとりあえず脇において。
さて理想的には(4)燃料電池が増えると(1)と(3)が同時に減ります。(3)ではあんまり無駄が出てないのでインパクトはないですが(1)ではもともと半分以上のエネルギーが無駄になってるので、つまり同じエネルギーを得るためにたくさん石油を燃やしているので、無駄がいくらか減ることになってCO2の量は減ります。
ただしここで厄介なのが、燃料電池は熱と電気を同時に使わなければ発電所よりも給湯器よりも効率が低いこと。熱はほとんど貯めておけません。電気は電池とかにいくらか貯めておけますが、それだってやっぱりロスが結構ありますから、同時に使わなきゃ結局いろいろ無駄です。しかも燃料電池は熱：電気の比が固定です。
で、一般家庭で熱と電気を同時に使うかっていうと、まあ寒い地域の夜間なんかは同時に要りますが、それ以外ではたいてい電気ばっかり必要になるわけです。
そんなわけで、どうしても
- 熱と電気が同時に必要なときは燃料電池
- 電気ばっかり使うときは発電所の電気
- 熱ばっかり使うときは給湯器
と使い分けないといけなくて、なんだか面倒くさいし、設備にかけた社会全体のコストの元がとれてんだかとれてないんだかっていうことになります。そしてもしも燃料電池のコジェネがすごい普及してくると、こんどは火力発電所の需要がだんだん減ってきます。しかしスケールダウンしたり発電所をたたんだりはできません。だって最大の電力需要である夏場の昼は誰も熱なんか欲しがらないから燃料電池はほとんど使われないのです。
あんな巨大な熱機関が定格出力以外で最大効率を出せるはずもなく、火力発電所で出る無駄はいくらか多くなるでしょう。
家庭用燃料電池コジェネがドカーンとブレイクしない（させようとしてない？）のはそこらへんの踏ん切りがなかなかつけられないからだと思います。
Re:コジェネの効率について (スコア:1)
熱源を使って冷房することは可能です。
複数の建物の空調・給湯を行うシステムでは行っています。
http://www.tokyo-gas.co.jp/ghakase/dr17/dr17.html
※ 媒体にはアンモニアが多く使われます。
※ メンテが楽なフロンを使用するシステムもありますが、効率が劣ります。
# 空調、給湯、給電を一箇所でまとめて行う形なら、小規模でも効率のよいシステムが構築できるでしょう。
# 新築以外の家屋でそんなものを導入できるか？（需要がどの程度見込めるか？）がネックになりますが。
notice : I ignore an anonymous contribution.
専用の灯油を使うのか (スコア:2, 興味深い)
また、普通のストーブ等には使えないものなのだろうか？
においは？ (スコア:3, 興味深い)
そのあたりはどうなってるのかな。
軽減されてるなら試してみたい、と思うけど…
/*灯油使ってる人たちごめんなさい*/
Re:においは？ (スコア:1, 参考になる)
北海道では屋外のタンクから直結で給油するのが主流なので、匂いは気になりません。
おそらくこのシステムもポリタンクからポンプで給油って事は無いでしょうから、大丈夫かと。
それとも、燃焼時の匂いでしょうか？
これも煙突排気なら、部屋の中は匂いしませんよ。
# ポリタンクから給油して部屋置きのファンヒーターってパターンだと確かに匂いますが
# これはこれで回数が多いと慣れ(ry
Re:においは？ (スコア:1)
臭いが気になるようなことはないと思うのですが・・
北国の場合は屋内暖房でも燃焼排気は外に出すＦＦ方式
が一般的ですね
まー直接燃焼式は臭いに関しては気になる人は仕方がないでしょう・・・
私は結構好きだったりしますが 油臭くて 機械っぽくて
Re:専用の灯油を使うのか (スコア:1)
Re:普通の灯油も高いのに、 (スコア:1)
セルフで有料会員に入っている場合の価格ですが、
更に2%ポイント（500だか1000ポイント単位で給油権に１P=￥１交換）
北海道でこそ、灯油発電！ (スコア:2, 興味深い)
北海道（の寒冷地）は標準的に300リットルの灯油タンクが各家庭にあり、10,000Lのタンクローリーが各家庭を回って給油します。また、暖房、給湯、風呂も灯油という家庭が多いと思います。
動作温度-10℃も、屋内設置とヒーターの装備でクリアできるでしょうし、発電量も手頃だと思います。災害時の停電対策としてもありがたいです。
問題は、暖房を使う必要のない夏場に発電した際の、余剰熱エネルギーの使い道くらいかな。給湯で使い切るくらいの発電量にするのかな。
Re:北海道でこそ、灯油発電！ (スコア:2, 興味深い)
Re:北海道でこそ、灯油発電！ (スコア:2)
発電ユニットと貯湯ユニットを一つにまとめられると家庭用ボイラーと同じくらいのサイズに見えるし、室内設置用の一体型が出ると良さそう。
夏場は流石にお湯はそんなに使わないから、風呂を沸かす時に発生した電力を売電するくらいかなぁ。
Re:北海道でこそ、灯油発電！ (スコア:1)
490Lくらいじゃないの？
500L以上が危険物取扱の免許が必要だから。
300Lなんて聞いたこと無いぞ。
と言うか、一回の給油が300Lくらいだろ。
あと、4kL程度の小さな奴も走っているぞ。
低硫黄灯油・・・ (スコア:2, すばらしい洞察)
なんでもそうですが、環境に良くても
コストが高ければあまり支持されないと思います
あぁ水素ロータリー車ほしいなぁ
Re:低硫黄灯油・・・ (スコア:1)
水素買うより容易に手に入るとは思うんだが＞低硫黄灯油。
個人的な感覚では水素こそコストが高くて扱いづらく、あまり支持されないんじゃないかなぁ。
意味不明 (スコア:1)
普通の灯油より割高になるであろう燃料を使用し、普通に燃焼させるよりも熱効率が
落ちるであろう燃料電池を用いて灯油を燃焼させるよりも効率が低いであろう
エアコンか何かで暖房すれば安上がりになると期待させる何かがどこかに
あるんでしょうか？
エアコンは熱ポンプだから効率がいいとか言うわけないですよね。冷房に
使うなら通常の電力よりも安上がりになる可能性は否定しませんが、暖房に
使うなら単純に燃焼させた場合より多くの熱量は期待できんでしょ。
さらにいえば950Wじゃ一般的なエアコンを動かすには足りません。
温暖な地域でも高機密住宅の８畳間を暖房するには1500W欲しいです。
Re:意味不明 (スコア:2, 参考になる)
Re:意味不明 (スコア:4, 参考になる)
最大効率の場合，温度T1とT2 (<T1)の二つの熱浴間でカルノーサイクルを
逆に回すことにより，した仕事Wに対し熱QをT2からT1に移動できますが，
その際のQの最大値は
Q = W*T1/(T1-T2)
となります．実際にはロスがあるのでQ < W*T1/(T1-T2) です．
具体的な数値で言うと，外気温0℃，室内気温20℃の場合，完全に
ロスがない理想的な機関を使えば(293.15)/(293.15-273.15) = 14.7と，
1kW投入すると14.7kW分室内に熱を持ってこれます．
実際にはロスがあるんで6とかの倍率になるわけですが．
一方，T1からT2に熱を移動した際に作れる仕事は最大でも
W = Q*(T1-T2)/T1
となります．まあ，カルノーサイクルは可逆過程なんで最初の式から
変形だけで良いんですけどね．こちらもロスがあるんで実際には
W < Q*(T1-T2)/T1 となります．
上式からわかる通り，完全可逆過程ならある仕事で熱を移動し，
その熱を戻すことで最初に使った仕事分を取り出せます．つまり何も
していないに等しい．
不可逆過程でロスを含むなら，ある仕事を与えて熱を移動し，その熱を
戻すことで得られる仕事は最初に投入した仕事より小さくなります．
つまりエネルギーはどんどん逃げていく．
Re:意味不明 (スコア:1)
ここが何を指しているのかわかしませんが，
間違っていませんか？
エアコン使って暖房をしているときでも室外機が機能していることや，
外気温によって効率がかわることからエアコンがヒートポンプとして
暖房していることはわかります．
また，ヒートポンプは「外のから熱を汲み出している」ものなので，
エネルギーをそのまま熱にかえるよりも効率的に部屋を暖めるとが
できます．
#その分，外が冷えるわけですが :-)
上の仕組で，単純に燃やすよりも熱効率が良くなるとは
必ずしもは言えませんが，良くなってもおかしくはないです．
Re:意味不明 (スコア:1, 興味深い)
コストが灯油ファンヒーターを逆転しているわけですが。
Re:意味不明 (スコア:1)
でもね、コスト試算も何もなしで、エアコンを動かすだけの能力のない燃料電池に
対して「寒冷地で云々」とか、灯油を使うのに「灯油の価格が上昇しているから云々」って
言われても何のことだか意味不明です。
さらに氷点下10℃まで対応と言っている製品を寒冷地で使おうという発想が
どこから出て来るのかわからない。
比較的温暖で寒冷地よりも熱ポンプに有利かつ屋内凍死の心配がない本州南部でも、
エアコンを使わないで燃料補給と換気が必要なファンヒーターを使う家庭が多いんですが、
手間をかけてコスト的にも環境的にも不利なことをしているんでしょうか？
それから、最近の優秀なエアコンで寒冷地で使えて最大消費電力が950W以下というのが
存在するんでしょうか？
で、この燃料電池を寒冷地で使うと温暖な地域で使うより有利である理由が
何かあるんでしょうか？
蛇足になりますが、本州南部でも灯油給湯を使っている家庭はそれなりにあります。
最近は電気給湯が一番人気があるようですが。
Re:意味不明 (スコア:1)
大量の灯油を使う環境が既に揃っているからじゃないですか。
おおざっぱな計算は#841334 [srad.jp]に書きましたが、
灯油を単に燃やすだけの石油ストーブやファンヒーターからすれば、
燃料電池+エアコンの方が「効率が良い」のは確かでしょう。
燃料電池で足りない分については、
商用電力か、石油を直接燃やす方法で
補えばいいだけの話です。
Re:意味不明 (スコア:1)
使うなら通常の電力よりも安上がりになる可能性は否定しませんが、暖房に
使うなら単純に燃焼させた場合より多くの熱量は期待できんでしょ
フロン冷媒なら確かにそうですが、最近の二酸化炭素冷媒を使ったヒートポンプだと、理論上フロン冷媒比で8倍の熱効率が出せるので、室外機1台で冷暖房の他に給湯にも利用できます
発電効率 (スコア:1)
安くつくんですよね？。
そうでないと意味が無い…。
＃あ、環境には優しいか。
Re:発電効率 (スコア:1)
燃やして発電するより効率が低ければ環境負荷は高いのでは？
次世代ですか・・・ (スコア:1, 興味深い)
エネルギーシステムを次世代と呼んでよものでしょうか。
すごい技術でせっかくだが、根本的に方向性を見直したほうがいいと思う。
Re:次世代ですか・・・ (スコア:3, すばらしい洞察)
まずは水素の利用技術や多様な資源利用技術を駆使して効率的なエネルギー消費システムを創るって言うのが、「次世代」エネルギーシステムではないかと思います。
特に、大規模な水素の取扱技術が確立されておらず、また触媒も発展途上？（不純物に弱い。今回の特別な灯油も、おそらくこのための改質・精製工程が加わってるのではないかと。水素自動車用の水素が高いのもコレのため。）な現状においては、まずは水素化して燃料の直接燃焼よりもエクセルギー損失の少ない高効率なシステムを創ろうとする試みは、評価すべきではないでしょうか？
水素から後ろの部分についての技術は流用できるでしょうし。
水素化後に、地域内なりでエネルギーをうまいことカスケード利用できれば、全体としてはさらに高効率になりますし。
＃エネルギー屋の卵なので、まだまだ詳しいことは知りませんが、、、
Re:次世代ですか・・・ (スコア:2, すばらしい洞察)
今回のネタに限らず、水素以外の化石燃料を改質して用いるとか、直接使用するとか、とにかく「化石燃料を流用して…」という類いのネタについては、正直、間違ってるとしか思えません。
燃料電池のシステムをどうこうしようと云うなら、あわせて水素社会への移行も進めなくてはならないと思いますし、そうなることを期待している者としては、今の石油屋の誘導はイライラしてしまいます。
そもそも、石油屋ってせっかくインフラを持つ存在なのですから、積極的に水素社会への移行を進めてしまえばいいのにと思います。
#色々あってそう単純なハナシではないと分かってはいますが、
#巧くすれば「石油屋」から「電力屋」「エネルギー屋」に転身できるチャンスなのに、と。
-+- 想像力を超え｢創造力｣をも凌駕する、それが『妄想力』!! -+-
Re:次世代ですか・・・ (スコア:1)
それで、まずは現在あるインフラを生かしてということで 灯油なのかと
Re:次世代ですか・・・ (スコア:1)
まだ現状ではカネとリスクが掛かるインフラってことですよ。＞水素
本気で石油社会を水素社会に転身させようとするならば、転身する「うまみ」があるように、
カネなりリスク軽減なりの補填を社会が行ってやらないと。
Re:次世代ですか・・・ (スコア:2, おもしろおかしい)
> 冬の寒さを夏に
エアコンの室外機をオーストラリアに置けばいいんですよ。
Re:次世代ですか・・・ (スコア:1)
Re:次世代ですか・・・ (スコア:1)
#…常春の国…
-+- 想像力を超え｢創造力｣をも凌駕する、それが『妄想力』!! -+-
再利用してる？ (スコア:1)
＃低温で動作可能ってのも、触媒部分を燃焼発熱で温度調整しとかやってるのかも。
しもべは投稿を求める →スッポン放送局がくいつく →バンブラの新作が発売される
Re:再利用してる？ (スコア:2, 参考になる)
今回のこれがどうかは知りませんが，以前学会で見た灯油改質型
燃料電池は灯油の部分酸化
CnH2n+2 + nO2 → nCO2 + (n+1)H2
とか水による分解
CnH2n+2 + 2nH2O → nCO2 + (3n+1)H2
を使って水素を出していたような．
メタノール式の場合も炭素も燃してる事が多いと思いますから，
多分大抵のものは二酸化炭素が出ると思いますよ．
炭酸ガス排出量は減らないのね...と思ったけど (スコア:1)
なんだ、炭酸ガス排出量が減らないからだめじゃん‥と思ったのですが、よく考えてみると内燃式の発電機を使うよりはずっとエネルギー効率が良いですから、使用単位電力あたりの炭酸ガス排出量が減らせるわけです。納得しちゃいました。
でも、エネルギー革命的な持ち上げ方をされちゃうと、何かだまされているような感覚が生じます。なんでかな？
＃装置を作るのに使うエネルギーコストを計算してない？
Re:炭酸ガス排出量は減らないのね...と思ったけど (スコア:2, 参考になる)
確かに小規模な発電機よりは高いのですが，大規模な火力発電所などでは
熱->電気の変換効率50%(確か東電あたりの最新型)など達成してますので，
それと比べると微妙．
電力源としては，燃料電池を使ったからといって環境負荷が減るもんでもないです．
通産省とかが推進している水素系のプロジェクトなどでも，結局その水素自体を
いかにして作るか，って所は「他の新エネルギーを開発する」，という事で
進んでいますし．
ただ，エネルギーの貯蔵効率は高いかと思います．だから電池のかわりとしては
便利(かも知れない)．
燃料電池は環境負荷の少ない新エネルギーではなく，(名前の通り)便利な新型電池
と思っておいた方が良いのではないかと・・・．
ただ，自動車の場合はまだわかりません．
あれは効率の悪い小規模内燃機関ですので，現状でエネルギー効率は
20%弱，ハイブリッド化しても30%程度ですので，燃料電池+モーターで
内燃機関には勝てるかも．
#ただ，エンジン側もハイブリッド化と組み合わせた上でいろいろ
#工夫すれば45%ぐらいは行くんじゃないか，という話もあるんで
#まだわかりませんが．
Re:炭酸ガス排出量は減らないのね...と思ったけど (スコア:1)
水素は貯蔵形態として原理的には効率は高いと思います。がいかんせん分子量が小さくて漏出しやすく、液化するには極低温が必要、水素吸蔵合金は重い、という問題はどの程度まで解決されたのでしょう。
自動車に関しては、燃料電池＋蓄電池＋モーターもいいですが、何も燃料電池を搭載せずとも蓄電池の能力が十分にあればいいような。内燃機関ハイブリッドで鍛えられつつありますし。
とくに土地の安い地方では基本的に平らな駐車場に車を並べますから、屋根とボンネットを太陽電池にして形状もそれ向きに作っておけば常時発電して相当な電力量が得られるはずですし、さすがにそれだけでは足りないにせよピュアEVって案外いけるのではないか、燃料電池には実はあんまり出番はないのではないかと思っています。
Jubilee
Re:炭酸ガス排出量は減らないのね...と思ったけど (スコア:2, 参考になる)
まあこれは吸蔵なりなら関係ありませんね．むしろなかなか出てこない
のが吸蔵時の問題だったりしますから．
>液化するには極低温が必要
これもまあ別に液化する必要は無いわけで．
高圧かけりゃボンベにも入りますし．
#多分内部は超臨界．
>水素吸蔵合金は重い
ちっとも解決されていません．
というかかなり多くの企業が水素吸蔵合金の研究から水素吸蔵分子の
研究へとシフトしています．
どういうものかといえば例えば水素化アルカリメタルアルミニウムとか，
リチウム化窒素-アンモニア系とか，要は分子内に水素を持ったような
物質が手ごろな温度で分解して水素を出すんならそれでいいんじゃない？
というものです．
例えばLiAlH4なんて分子一個に対しHが4つも入っているわけで，合金系
なんて目じゃないような吸蔵量になります．
まあ，こっちはこっちで再度水素を入れるところに難しさがあるんですが，
合金系より将来性はあるんじゃないかということで各燃料電池メーカーやら
自動車メーカーやらは(少なくとも裏では)みんなこれを研究してます．
Re:炭酸ガス排出量は減らないのね...と思ったけど (スコア:1)
化学エネルギーは電子の電磁相互作用のエネルギーなので、もっと強い力を利用すればより多くのエネルギーを取り出せるわけです。電磁相互作用より強い力というと核子間に働く核力（強い力）しかなく、それを利用したのが原子力発電です。なのでprankster さんの期待するような「エネルギー革命」というのは今後起こりえないでしょう。
# 核融合も核力のエネルギーですが、地球上では現実的ではないですね。
余談ですが、現在確認されている力の種類は、重力、電磁力、強い力、弱い力の四種類のみで、相対的な強さの関係は、強い力 ＞ 電磁力 ＞ 弱い力 ＞＞ 重力、です。
ポリタンクPC (スコア:1)
＃と思っただけなのですがID
小型化できたら (スコア:1)
発電云々より有用な気がする。
Re:エネルギー効率 (スコア:5, 参考になる)
石油ストーブなんぞはほぼ効率100%で熱に変換できます．熱にするのは
楽(というか最終形態は何であれ熱)ですから．
今回のだって熱利用まで含めてようやく81%ですから，そんなに効率が
高いわけでは無いかと．
#火力発電所のような大型設備ですと，電力出力だけで効率40-50%行きます．
Re:エネルギー効率 (スコア:3, 参考になる)
実際には石油を燃やすための酸素を屋外から取り込み、そ
の代わりに二酸化炭素を排気する必要があるので、
暖房の運用としては100%じゃないですね。
それを100%と言ってもいいのなら、この燃料電池も屋内に設置すれば
発電35%熱回収46%の残り、19%で部屋を暖めてくれるので、効率100%になりますよ。
酸欠になりますが…
で、部屋の暖房を主眼にした場合、「エネルギー効率」とはちょっと違いますが、
エアコンなどのヒートポンプを使えば、つぎ込んだエネルギー以上に部屋を暖めることが出来ます。
テキトーに選んだ(yodobashi.comでNo.1の)機種での数値ですが、
消費電力420Wで暖房能力2.8kW [matsushita.co.jp]で計算すると、
つぎ込んだエネルギーの6.67倍暖めることができますので
これだと、燃料電池の発電効率が35%だったとしても、
石油ストーブの2.33倍、暖房効率が良いです。
その上で、46%分の熱がまだ使えること考えると、
燃料電池+エアコンの効率は石油ストーブの2.8倍ですね。
Re:エネルギー効率 (スコア:2, 参考になる)
ご指摘の機種，COP値でおよそ6.6なのはその通りなんですが，
低温になればなるほど効率が落ちます．
通常測定は外気温7℃の条件で行っているはずですが，これが0℃前後に
なるだけで1-2割は低下します．
さらに熱交換器の凍結を防ぐために，定期的に室外機の加熱(要は霜取り)
を行いますのでこの分もロスしますし，凍結がひどいような条件ですと
熱交換器での熱交換が非常に遅くなるため効率はぐんと低下します．
ですので，恐らく実際の効率，特に寒冷地での効率はもっと落ちるかと．
#どこまで落ちるかはちょっと実験してみんとわかりませんが．
Re:エネルギー効率 (スコア:1)
その計算には、家庭まで電力を３６５日２４時間
送電を維持し続ける為のコストすべてが入ったもの
なのでしょうか？
私は、価格によっては発電する給湯器として導入
を考えても良いと思っています。
（災害対策もふくめて）
Re:エネルギー効率 (スコア:1)
もちろん入ってませんよ．単純に
>エネルギー効率90%越えになるようなエネルギー利用方法があったりするのかな？
ということへの回答ですので．
Re:エネルギー効率 (スコア:1)
熱効率は跳ね上がって、良いことだらけ猫剥いだら毛。
Re:エネルギー効率 (スコア:1)
＊＊たこさん＊＊・・・
Re:エネルギー効率 (スコア:1)
Re:関東圏1都10県? (オフトピ) (スコア:1)
栃木県、群馬県、埼玉県、千葉県、東京都、神奈川県、新潟県、山梨県、長野県、静岡県だそうな。