岩石蓄熱とは？蓄電池・ヒートポンプとの違いと工場蒸気への使い方

先に結論｜熱を使う工場のための時間移行設備

岩石蓄熱の基本的な流れは、電力で空気を加熱し、岩石が詰まった断熱槽へ熱風を送り、岩石へ熱を蓄えることです。放熱時は冷たい空気を槽へ通し、岩石から熱を受けた高温空気を蒸気発生器や熱利用設備へ送ります。

向いているのは、再エネ余剰や電力価格が低い時間と、蒸気・熱風を使う時間がずれる工場です。電気負荷の非常用電源を確保する設備ではないため、停電対策やピークカットを主目的とする蓄電池と置き換えて考えません。

蓄電池・ヒートポンプ・岩石蓄熱の違い

蓄電池は電気を蓄えて電気として戻します。岩石蓄熱は電気を熱へ変えて蓄え、熱として使います。ヒートポンプは低温側から熱を汲み上げる熱源機で、消費電力1kWあたり何kWの熱を供給できるかをCOPで表します。蓄熱設備ではないため、必要に応じて貯湯槽や蓄熱槽と組み合わせます。

資源エネルギー庁が示す産業用ヒートポンプの基準例では、蒸気発生ヒートポンプは供給温度と熱源水温度に応じてCOP基準が異なります。岩石蓄熱は電気抵抗加熱と蓄放熱を組み合わせるため、同じ『電化』でも必要温度、利用できる排熱、運転時間、電力価格によって適否が変わります。

MWhは熱量、MWは充放熱能力として分ける

『10MWh級』は蓄えられる熱量を表し、何MWの熱を何時間供給できるかは放熱能力と運転条件で決まります。10MWhの熱容量があっても、蒸気を10MWで1時間供給する場合と、2MWで5時間供給する場合では配管、熱交換器、送風機、蒸気発生器の設計が異なります。

電気から熱へ変換して蓄え、利用設備へ届けるまでには、ヒーター、送風機、蓄熱槽、配管、熱交換の損失があります。中部電力の2026年技術資料は島田の試験設備について70％以上を見込むとしていますが、これは実証前の見込み値です。現在の実測結果として扱わず、運転終了後の測定条件と補機電力を確認します。

工場では電力と蒸気の30分値を重ねる

年間の電力使用量と年間蒸気使用量だけでは設備容量を決められません。電力側は30分値、再エネ発電量、契約電力、受電設備容量を整理し、熱側は蒸気流量、圧力、温度、ドレン回収、生産停止日を同じ時間軸へそろえます。

蓄熱中の電気ヒーターは大きな電力負荷になります。余剰電力を使う計画でも、余剰が不足した時間の買電、最大デマンド、変圧器・遮断器・幹線容量、電力契約への影響を確認します。既設の自家発電や太陽光を使う場合は、計量点と優先順位も決めます。

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  30分電力、発電量、契約電力、受電設備の余裕
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  蒸気流量、圧力、温度、生産シフト、休日操業
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  蓄熱・放熱出力、保持時間、補機電力、放熱損失
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  既設ボイラ、ヒートポンプ、排熱回収との運転分担
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  非常停止、保守停止、制御異常時の代替熱源

既設ボイラはバックアップを含めて残し方を決める

岩石蓄熱を導入しても、立ち上げ時の急な蒸気需要、蓄熱不足、設備停止に備えて既設ボイラを残す場合があります。燃料削減量はボイラの定格効率ではなく、実際の部分負荷、待機損失、ドレン回収率を含めて比較します。

蒸気ヘッダーへ接続する場合は、供給圧力、蒸気品質、逆流防止、減圧・安全弁、ドレン処理、検査・保守範囲を確認します。電気設備だけでなく、機械設備、配管、建築、消防、安全管理を一体で工程化します。

EMSは価格だけでなく熱需要と設備制約を扱う

エネルギーマネジメントシステムは、電力需給、蓄熱状態、熱需要、設備の起動停止時間を基に蓄熱・放熱計画を作ります。安い時間に蓄熱するだけでは、生産計画に必要な蒸気量を確保できない可能性があります。

自動制御の前に、温度・圧力・流量の計測点、PLCとの信号、手動介入、通信断時の安全側動作を決めます。実証設備では蒸気発生器、電気ヒーター、送風機を自動制御していますが、工場ごとの設備構成にそのまま流用できるとは限りません。

導入判断で見積に入れる項目

本体価格だけで比較すると、受変電設備の増強、電気ヒーター、送風機、基礎、断熱、蒸気配管、計装、制御改修が抜けます。設置面積、高温部の離隔、保守用動線、熱膨張、騒音、非常停止も見積条件へ入れます。

島田工場の実証は2027年2月までの計画とされています。商用設備として比較する際は、実測効率、岩石・断熱材の耐久性、補機電力、保守周期、保証、部品供給、設備費、燃料・電力価格の前提が公表されてから評価します。