石炭ガス化複合発電

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石炭ガス化複合発電(せきたんガスかふくごうはつでん)(Integrated coal Gasification Combined Cycle, IGCC)とは、石炭をガス化して利用する発電方式。ガス化方式によって酸素吹きと空気吹きの2方式がある。

概要[編集]

コンバインドサイクル発電ガスタービン蒸気タービンを組み合わせ発電する方法)を使うことで、従来の石炭火力発電より高い熱効率で発電することが出来る。具体的には、1,400℃~1,500℃級IGCC商用機の場合、従来の超臨界圧石炭火力発電(SC)や超々臨界圧石炭火力発電(USC)等の石炭(微粉炭)火力発電よりも高く、将来の先進超々臨界圧石炭火力発電(A-USC)と同等の、送電端で低位発熱量基準48~50%程度の熱効率での発電が可能となる。これにより従来の石炭火力より20%少ない(石油火力とほぼ同等)CO2排出量で石炭発電が可能となり、LNGコンバインドサイクル発電と同等のSOxNOx・煤塵排出量で発電が可能となる。また従来の石炭火力発電では使うことが出来なかった低品位炭が利用できるため、燃料費のコスト削減や燃料調達先の多様化によるエネルギーセキュリティの向上が期待できる[1]

日本では、経済産業省の支援の下で電力会社9社等の11法人が中心となって共同で開発に取り組んできた。1986年度(昭和61年度)から1996年度(平成8年度)までにパイロットプラント試験、1997年度(平成9年度)から2001年度(平成13年度)までに要素研究や設計研究を行い、2001年度から2012年度(平成24年度)までに株式会社クリーンコールパワー研究所が、常磐共同火力株式会社勿来発電所構内において、将来の商用機の二分の一の規模で発電効率・燃焼温度・発電量が少ない、42%・1,200℃・25万kW級の実証機の実証試験に取り組んだ(運転試験は2007年度から)[2]。この開発で大きな役割を果たしたのが三菱重工業で、結果として三菱重工は、世界で初めて空気吹き・酸素吹き双方の石炭ガス化技術の開発に成功した企業になった[3]

2013年4月1日から、クリーンコールパワー研究所を吸収合併した常磐共同火力株式会社が、実証機を転用した勿来発電所10号機の商用運転を開始した[4]

酸素吹きと空気吹きの違い[編集]

石炭をガス化するとき 酸素を使うと生成ガスに窒素が混入しないため中カロリーの合成ガスC1化学原料)ができる。空気を使うと生成ガスに窒素が混入して純度の低い低カロリーガスができる。

■空気吹き石炭ガス化のメリット

  • 【電気を食う酸素製造工程が要らない】
    • 空気を電動圧縮機で高圧に圧縮して高温にしたあと水冷して、急膨張させると元の温度より下がる。そうやって温度を下げると、空気中の酸素はマイナス183℃前後で液化して、空気中の酸素と窒素を分離できるが その工程が電気を食う
    • 但し、LNGを気化するときの冷熱を利用すると 液体酸素製造に必要な電力を1/10にカットできる
    • 将来的に水の電気分解による水素製造が大規模商業化すると膨大な酸素が副産物で発生するので、液体酸素が非常に安価になる可能性が高く、その場合空気吹きガス化のメリットは大幅に減る

■酸素吹き石炭ガス化のメリット

  • 【電気余剰時は人造石油や水素製造で稼げる多能生産設備に設計可能】 
    • 酸素吹き 石炭ガス化ガスで発生する合成ガスC1化学の化学原料になる
    • 石油会社に人造石油、アンモニア工場に水素を「固定価格買取り」させる法律を通すことが前提であるが、再生可能エネルギーや 原発が電気を生産しすぎ、電気が余剰である場合、ガスタービン発電機を停止して余剰になる酸素吹き石炭ガス化ガスをFT触媒に通しフィッシャー・トロプシュ法で人造石油を生産して稼いだり、水素を製造して稼げるために「バックアップ電源の休業損失問題」が発生しにくい
    • また石炭が枯渇高騰して石炭ガス化複合発電が太陽光発電よりコスト高になる時代になっても、石油価格が石炭価格に比べて十分に高いならば発電所を石炭液化工場に転用して稼ぐことができ 環境変化への適応力が優れていて投資が無駄になりにくい。

参考文献[編集]

脚注[編集]

  1. ^ エネルギー政策の目玉、新技術「IGCC」とは、PRESIDENT Online 2012年11月4日
  2. ^ 実証計画概要、クリーンコールパワー研究所
  3. ^ 挑戦者たちのストーリー 石炭ガス化技術篇、三菱重工
  4. ^ IGCC(石炭ガス化複合発電)”. 常磐共同火力株式会社 (2013年4月1日). 2013年4月2日閲覧。