日本で稼働中の木質バイオマス発電所
稼働中３発電所と計画中のものをとりあげ発電方式、発電効率、発電所の課題を検討しました。
吾妻・木質バイオマス発電所
発電方式：蒸気タービンによる汽力発電方式
主燃料：木質チップ：（群馬県内および近隣県の木質チップ業者から購入）
年間使用量：約13万ｔ
発電規模：13,600ｋＷ（発電端出力）
年間送電量：8,500万ｋＷｈ（約24,000世帯分の年間電力使用量に相当）
営業運転開始：2011年10月
大分・木質バイオマス発電所
事業内容 ：木質チップのみで発電中
発電量 ：12,000kw（約22,700世帯分）
燃料使用量： 年間約10万tの木質チップ
燃料ストック量 ：約12,000t（2007年2月現在）
稼働時間 ：24時間
商業運転開始： 平成18（2006）年11月
主な設備：流動床ボイラー、蒸気タービン発電設備
川崎・木質バイオマス発電所
発電規模33,000 kW（バイオマス専焼設備としては国内最大）
燃料木質バイオマス（計画使用量18万トン/年）
主要設備発電設備 （循環流動層ボイラー、タービン発電機、冷却塔方式）、
大気環境設備（排煙脱硫設備、排煙脱硝設備、除塵装置）、排水処理設備
2011（H23）2月竣工 営業運転開始
震災がれきでバイオマス発電計画
農林省、被災地に建設計画 （2011年6月11日記事）
東日本大震災で生じたがれきを燃料に使う「木質バイオマス発電」の普及に農林水産省が乗り出す。被災地に出力１万キロワット級の発電所を５カ所程度建設する計画。
発電で生じる熱を給湯や暖房に利用するシステムも加え、効率的なエネルギー利用を目指す。環境省の推計では、がれき全体で２５００万トンに及び、うち７割が木質系の廃棄物とみられる。農水省は、約５００万トンが利用でき、数年は発電できるとみている。
考察１：木質バイオマス発電の効率推定
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項目
原料使用量
|
単位 t/年 |
吾妻 約13万 |
大分 約10万
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川崎 約18万 |
＊１）原料木質チップ発熱量（20%含水率)＝3,456Kcal/kgを仮定
＊２）稼動時間：吾妻発電所の送電量（Kwh)/出力(Kw)=6250(hr)=260日と仮定
考察２：
ａ．木質バイオマス発電方式
方式－１：燃焼ボイラー ＋ スチームタービン発電
→既存の木質バイオマス発電方式(前述3発電所）
方式－２：燃焼（部分酸化）ガス化 ＋ ガスタービン発電
→500～600℃まで熱し、可燃ガスを生成（木材の約80％）。
酸素不足の中でCO、バイオマスに含まれる水分からは H２発生
→参考：発酵によるガスの抽出方法も研究
方式－３：スチーム・ガス化 ＋ ディーゼルエンジン発電
→ NFK炉による超高温スチーム・ガス化炉＋発電
ｂ.木質バイオマスのガス化
木質チップの元素組成：岩手県工業技術センター研究報告第12号（2005)
| /ｗｔ ％ |
灰分 0.4 |
C 51 |
H 6.1 |
O 42.3 |
N 0.1 |
S 0.1 |
H/C=6.1/51=0.12 (wt比）＝1.44(mol比）
木質チップ： CnHm とすると m/n=1.44
木質チップのガス化後（合成ガス）の量論組成＜方式-2と3＞
＜O２＞ ガス化： CnHm + （x）O2 → （n）CO ＋ （m/2) H２
H２/CO= 1.44/2 =0.72 (mol比） ＝ 0.051(wt比）
＜H2O＞ガス化： CnHm + (n) H２O → (n)CO + (m/2 +n) H２
H２/CO= 1.44/2+ 1=1.72 (mol比） ＝ 0.123(wt比）
Ｃ.合成ガスの発熱量試算
COの標準燃焼熱（25℃、１atm)： 2,416 Kcal/kg (LHV)
H2 の標準燃焼熱（25℃、１atm)： 28,900 Kcal/kg (LHV)
木質バイオマスのガス化＜方式-2 と3の比較＞
＜O2＞ガス化後の合成発熱量（標準状態） ＝3,677 Kcal/kg
＜ H２O＞ガス化後の合成発熱量（標準状態）＝5,317 Kcal/kg
• 参考：CH４ の＜ H２O＞ガス化
CH４ + H２O →CO ＋ 3 H２ H２/CO = 3（mol比） ＝0.214 (Wt比） 合成発熱量（標準状態）＝7,090 Kcal/kg
Ｃｆ ：CH４のLHV ＝12,000Kcal/kg
木質バイオマス発電の課題
㈱ファーストエスコ資料（2009年12月10日）より抜粋｛岩国、白川、日田のウッドパワー発電所の運営｝
（１）木材チップ価格高騰：
1000円/ton@2007年 → 3000～4000円/ton@2009年
2007年以降に製紙・セメント・電力企業などがCO2排出削減の為に木材チップを補助燃料とした混焼を拡大した結果、需要超過
（２）燃料材不足：
各発電所の必要燃料材は、11～12万ton/年だが、実際の 調達量は70～80%しか確保できない。従って設備稼動率は60%程度に落ちている。
（３）電力・RPS取引価格問題：
電力価格：電力業者間の取引と同一条件の価格
RPS価格：4～5円/Kwh ⇒全量固定価格買取制度の導入要
＊）RPS (Renewable Portfolio Standard)法：
「電気事業者による新エネルギ等の利用に関する特別措置法」
新エネルギーから発電される電気を一定割合以上利用することを義務づけ、再生エネルギー（太陽光、風力、中小水力、バイオマス、地熱）の普及を促進する。