東芝・中部電力・新東海製紙、島田工場で10MWh級の岩石蓄熱を実証

電気を熱へ変え、必要な時間に蒸気として使う

岩石蓄熱は、電気を電池へ蓄えるのではなく、電気ヒーターで岩石を加熱して熱として蓄える方式です。島田工場では、工場内のバイオマス発電による電力を利用し、蓄えた熱を蒸気発生器へ送り、製紙工程の乾燥用蒸気として使います。

電気の供給状況と工場の熱需要が同じ時間に一致しなくても、いったん熱へ変えて時間をずらせる点が特徴です。ただし、電気から熱への変換効率、放熱損失、既設ボイラとの運転分担、実際のCO₂削減量は今回の発表では示されていません。

エネルギーマネジメントが蓄熱・放熱の時刻を決める

設備は、電力の需給状況、蓄熱状態、工場の熱需要を基に、いつ蓄熱し、いつ放熱するかを計算します。その計画に従い、蒸気発生器、電気ヒーター、送風機を自動制御する構成です。岩石へ熱を蓄えられるだけでは、工場の生産計画と電力の供給状況に合わせた運転にはなりません。エネルギーマネジメントシステムとの一体設計が実証の中心です。

東芝エネルギーシステムズは運転計画、シミュレーション、自動制御を担当し、蓄熱槽内の温度分布を短時間で予測する縮約モデルも使います。中部電力は700℃級の蓄熱槽に使うコンクリート構造の健全性確認と市場調査、新東海製紙は設備の運用と工場での熱利用を担います。

工場で検討するなら、電力と蒸気を同じ時間軸で測る

製紙、食品、化学など蒸気需要が大きい工場では、再エネ電力の余剰時間と蒸気需要の時間がずれることがあります。岩石蓄熱を比較する場合は、年間合計の電力・燃料使用量だけでなく、時間帯別の電力供給、蒸気流量、圧力・温度、生産計画を重ねて、充放熱できる時間と量を確認します。

既設ボイラをすぐに置き換えられるとは限りません。電気ヒーターに必要な受電容量、既設蒸気配管との接続、起動時間、保守停止、予備設備、設置面積、安全対策、制御通信まで含めて設備構成を決めます。電力を熱へ変えるため、契約電力や電力単価も運転費へ影響します。

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  時間帯別の電力供給量と蒸気需要をそろえる
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  必要な蒸気圧力・温度と蓄熱槽の放熱能力を確認する
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  既設ボイラとの負荷分担、予備力、切替手順を決める
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  受電設備、電気ヒーター、配管、制御、保守を同じ範囲で見積もる

実証開始と、効果が確認済みであることは分けて読む

今回確認できるのは、本格的な実証運転を開始したこと、約10MWhの設備規模、3社の役割、製紙工程での蒸気利用です。往復効率、年間稼働率、CO₂削減量、燃料削減量、設備費、運転費、投資回収年数、商用化時期は公表されていません。

3社は、蓄熱性能、設備健全性、CO₂削減効果、経済性などを検証するとしています。工場への適用可能性を判断するには、今後示される実測結果と算定条件を確認する必要があります。