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Design of CO2 free hydrogen supply system achieving both low carbon and resilience

Research Project

Project/Area Number 17K00658
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Design and evaluation of sustainable and environmental conscious system
Research InstitutionAkita University (2019)
Tohoku University (2017-2018)

Principal Investigator

Furubayashi Takaaki  秋田大学, 理工学研究科, 講師 (40551528)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中田 俊彦  東北大学, 工学研究科, 教授 (20260416)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords水素 / エネルギーシステム / 再生可能エネルギー / 脱炭素社会 / サプライチェーン / CO2フリー水素 / 脱炭素 / CO2フリー / 低炭素 / レジリエンス
Outline of Final Research Achievements

This study aims to design a regional energy system considering CO2 free hydrogen. The target area is regional municipals in Tohoku region. First of all, the renewable energy potential such as solar PV and wind power was analyzed using geographical information system. The CO2 free potential was estimated from renewable energy potentials and electricity demand in target area. The energy efficiency, CO2 reduction, and cost to utilize hydrogen into electricity generation, heat production, or transportation fuel are analyzed. Finally, the regional energy system, which renewable energy in target area and CO2 free hydrogen meet energy demand, was designed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

国内の水素に関する研究の多くは、燃料電池や貯蔵に関する技術的課題の解決を至上命題としており、水素の製造、輸送、貯蔵、利用まで考慮したシステム研究の事例はほとんどない。そのため、本研究の学術的意義や社会的意義として、CO2フリー水素の賦存量分布を示し、各地域の地域特性を考慮した利用可能量を示したこと、製造だけでなく輸送を考慮した水素供給システムの設計手法を構築したこと、電力、熱、輸送用燃料を対象として、CO2フリー水素を利用する価値を定量評価したこと、低炭素化とレジリエンスを両立する持続可能な地域エネルギーシステムを設計したことが挙げられる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Productivity assessment of harvesting mechanization for sustainable forest utilization in mountainous areas.2020

    • Author(s)
      佐藤高士,古林敬顕,根本和宣,中田俊彦
    • Journal Title

      Journal of The Japan Forest Engineering Society

      Volume: 35 Issue: 1 Pages: n/a

    • DOI

      10.18945/jjfes.35.15

    • NAID

      130007801449

    • ISSN
      1342-3134, 2189-6658
    • Year and Date
      2020-01-31
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Well-to-wheel analysis and a feasibility study of fuel cell vehicles in the passenger transportation sector2019

    • Author(s)
      内田 皓久, 古林 敬顕, 中田 俊彦
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 85 Issue: 872 Pages: 18-00122-18-00122

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00122

    • NAID

      130007637270

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Design and Analysis of District Heating Systems Utilizing Excess Heat in Japan2019

    • Author(s)
      Fujii Shin、Furubayashi Takaaki、Nakata Toshihiko
    • Journal Title

      Energies

      Volume: 12 Issue: 7 Pages: 1202-1202

    • DOI

      10.3390/en12071202

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Energy and CO<sub>2</sub> Benefit Assessment of Reused Vehicle Parts through a Material Flow Approach2018

    • Author(s)
      SATO Fernand Enzo Kenta, FURUBAYASHI Takaaki, NAKATA Toshihiko
    • Journal Title

      International Journal of Automotive Engineering

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 91-98

    • DOI

      10.20485/jsaeijae.9.2_91

    • NAID

      130007412553

    • ISSN
      2185-0984, 2185-0992
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cost and CO 2 reduction of biomass co-firing using waste wood biomass in Tohoku region, Japan2018

    • Author(s)
      Furubayashi Takaaki、Nakata Toshihiko
    • Journal Title

      Journal of Cleaner Production

      Volume: 174 Pages: 1044-1053

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2017.11.041

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  • [Journal Article] 施設配置問題を考慮した持続可能な木質バイオマスサプライチェーンの設計2018

    • Author(s)
      古林敬顕, 佐藤雄治, 中田俊彦, 河西英一
    • Journal Title

      日本機械学会論文集

      Volume: 84 Pages: 1-17

    • NAID

      130006726282

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  • [Journal Article] Induced technological change and the timing of public R&D investment in the Japanese electricity sector considering a two-factor learning curve2017

    • Author(s)
      Usui, T., Furubayashi, T. & Nakata, T.
    • Journal Title

      Clean Technologies and Environmental Policy

      Volume: - Issue: 5 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1007/s10098-017-1333-1

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      Takaaki Furubayashi
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      7th Asian Conference on Biomass Science
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  • [Presentation] Energy flow analysis for zero carbon society in Japan’s regional area: Case study in Akita2019

    • Author(s)
      Takaaki Furubayashi
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      EcoDesign2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脱炭素社会に向けた秋田県のエネルギーフロー分析および持続可能性評価2019

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      古林敬顕
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  • [Presentation] 熱導管ネットワークの拡張を考慮した地域熱供給システムの性能解析2019

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      古林敬顕、中田俊彦
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  • [Presentation] 地域資源・エネルギー需給の分析に基づく脱炭素社会に向けたエネルギーシステムの最適設計2019

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      角田友明、古林敬顕、中田俊彦
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      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
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  • [Presentation] 交通手段選択の分析に基づく、持続可能な社会に向けた地域内旅客運輸システムのエネルギー消費の構造分析2019

    • Author(s)
      村形夏生、古林敬顕、中田俊彦
    • Organizer
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
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  • [Presentation] 部分均衡エネルギー・経済モデルによる2050年脱炭素社会に向けた持続可能エネルギーシステムの統合デザイン2019

    • Author(s)
      高橋遼、古林敬顕、中田俊彦
    • Organizer
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] セクターカップリングを考慮した脱炭素型地域エネルギーシステムの設計2019

    • Author(s)
      長野尚也、古林敬顕、中田俊彦
    • Organizer
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
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  • [Presentation] 導管熱密度を考慮した地域熱供給システムの設計2018

    • Author(s)
      古林敬顕, 中田俊彦
    • Organizer
      第34回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
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  • [Presentation] 地域エネルギー需給の空間情報分析と福島県のエネルギーシステム設計への応用2018

    • Author(s)
      清野若菜, 古林敬顕, 中田俊彦
    • Organizer
      日本機械学会東北支部大会第53期総会・講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 11.Design of the regional energy system in Japan for zero carbon and high resilience2017

    • Author(s)
      Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • Organizer
      Sustainable Development of Energy, Water and Environmental System conference
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Design of district heating system based on linear heat density in Japan2017

    • Author(s)
      Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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