• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2012 Fiscal Year Research-status Report

水素パイプラインによる住宅分散型電源と電池連系システムの導入効果に関する実証研究

Research Project

Project/Area Number 24560724
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionThe University of Kitakyushu

Principal Investigator

高 偉俊  北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (20288004)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords水素 / パイプライン / 住宅 / 分散型電源 / 電池連系システム / 導入効果 / 実証研究 / 燃料電池
Research Abstract

本年度では海外、日本における水素パイプラインによる定置用燃料電池の実態を調査し、日本における民生用燃料電池向けの水素インフラの問題点を明らかにする。その問題を分類し整理する。水素パイプラインによる水素エネルギー利用の位置付けを明確にした。
また本年度では北九州市東田にあるエコハウスに太陽光電池、ガス燃料電池、水素燃料電池の分散型エネルギーシステムが導入された場合のそれぞれの経済性を考慮した最適容量又は年間コストについて理論研究を行った。構築したモデルを用いて、福岡県北九州市八幡東区東田2-2-6 にある木造2 階建ての住宅を対象として分析を行った。
研究では感度分析によって最適な発電容量を決定した。感度分析は、各発電設備の最適導入容量に対して電力料金、売電価格、炭素税、ガス料金、水素価格が変動した時にどの程度の影響を与えるか調べる手法である。研究対象の住宅に太陽光発電(PV)、ガス燃料電池(FC)、水素燃料電池(FH) の各々を導入した時の感度分析によってグラフを作成した。経済性に関わる要因として、電力料金、ガス料金、売電価格、初期投資、炭素税、水素価格を取り上げ、それらの要素が各発電設備にどのような経済的影響が与えられるのかを検証した。
電力料金が変動する時、FCは電力料金が50 円/kWhになれば、初期投資260 万円/kWのままでも導入効果があること分かった。電力料金が変動する時、FHは電力料金が50円/kWhになれば、初期投資180 万円/kWまで下げれば、導入効果があること分かった。水素価格の影響について、水素価格が20 円/m3 になれば、初期投資220 万円/kW まで下がると、導入効果があることが分かった。そのほかの要素についても、現段階ではFC、FH は経済性がほとんどないことが分かった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

第一段階の目標「基本調査及びデータベースシステムの構築」については土地利用データ、種類別バイオマスの賦存量、製鉄所や化学工場の規模と立地、それから地域の電・熱源(太陽・風力発電、未利用エネルギー等)データを利用して、水素パイプラインによる3 電池連系システム導入のための情報システムを構築することができた。
第二段階の目標「水素パイプラインによる電池連系システムの計測」については、現地エコハウスの運転設置が遅れているため、現在はこの夏に行う予定である。
そのため、平成25年度を予定している「第三段階 設計と評価システムの開発」のシステム評価を先行して、理論研究を行った。水素パイプラインの供給特性、自然エネルギーの利用ポテンシャル、蓄電池の充放電特性及びエネルギーの消費構造などに基づいて、創エネと蓄エネによる自立型エネルギーシステムの統合モデルを構築した。 また 電池を連動して利用するエネルギー供給システムの設計とその最適化を目指し、省エネルギー性、環境保全性、事業性の面からその導入可能性と効果を綜合的に評価できる手法の開発に取り掛かっている。

Strategy for Future Research Activity

第二段階水素パイプラインによる電池連系システムの計測が遅れているが、現在市の許可をとり、夏には実施する予定をしている。北九州水素タウンにおいて、水素パイプラインによる純水素型燃料電池、太陽光発電、蓄電池を連動して利用する水素燃料電池実証住宅を設置している。三つの電池を同時に運転させるとき、外部購入電力量が最小となるような最適連系システムを構築すると共に、系統電力停電時における自立できる電力・熱供給システムも検討する。
この計測によって、水素パイプラインによる純水素型燃料電池の運転状況及び3 電池連動による自立型エネルギーシステムの流れを全面的詳細的に把握し、水素パイプラインによる電池連系システムを評価するための基本データを獲得する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

現状にある計測ポイントにさらに電気・熱の供給と需要の状況を把握するために電磁流量計(本研究申請設備備品)を追加し、電力量計測とともに、燃料電池、太陽光発電及び蓄電池の電力バランスを、データロガー(本研究申請設備備品)を用いて、計測する。また、水素パイプラインによる水素供給の安全性・効率性を評価するため、リースで計測器を借り、パイプラインの流量、圧力、温度、密度を計測する。この計測は継続的に実施する。研究補助として本学の学生をアルバイトとして採用する。

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Analysis of Influences of Residential Energy Prices Change on Development of Residential Distributed Energy System2012

    • Author(s)
      Yongwen Yang,Renfei Yang,Jianxing Ren,Weijun Gao
    • Journal Title

      Applied Mechanics and Materials

      Volume: Vols. 209-211 Pages: 1852-1857

    • DOI

      doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.209-211.1852

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Developments of Electricity dynamic Prices in Various Countries2013

    • Author(s)
      Yao Zhang,Weijun Gao
    • Organizer
      Natural Science Symposium on Regional Cooperation in Environmental and Energy Technologies,AFC
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] Economic Optimization and Sensitivity Analysis of Distributed Energy Resource Systems in the Residential Building2013

    • Author(s)
      Xingzhi Shi,Taku Michishita,Weijun Gao
    • Organizer
      Natural Science Symposium on Regional Cooperation in Environmental and Energy Technologies,AFC
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] Review of the State-of-the-art of Micro-grids Integrating Renewable Technologies in Japan2013

    • Author(s)
      Hongbo Ren,Qiong Wu,Jianxing Ren,Weijun Gao,
    • Organizer
      Natural Science Symposium on Regional Cooperation in Environmental and Energy Technologies,AFC
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] 住宅における分散型エネルギーシステムの導入効果及び経済性の要因分析に関する研究2013

    • Author(s)
      道下巧,高 偉俊,施 行之
    • Organizer
      日本建築学会九州支部研究報告第52号
    • Place of Presentation
      大分市
    • Year and Date
      20130302-20130303
  • [Presentation] 北九州市の住宅におけるライフスタイルと住環境およびエネルギー使用に関する環境 第1:調査の概要と八幡西区の結果2013

    • Author(s)
      ディディットノヴィアント,高 偉俊
    • Organizer
      日本建築学会九州支部研究報告第52号
    • Place of Presentation
      大分市
    • Year and Date
      20130302-20130303
  • [Presentation] Evaluation of Energy Saving Performance of Hydrogen Co-Generation System In the Detached Houses2013

    • Author(s)
      Lianping XU,Weijun Gao,Xingzhi SHI
    • Organizer
      The 8th Yellow Sea Rim International Exchange Meeting on Building Environmental and Energy(YSRIM 2013)
    • Place of Presentation
      Suzhou, China
    • Year and Date
      20130125-20130128
  • [Presentation] Integration of Distributed Energy Resource and System----Combined Natural Gas Cogeneration System and Storage Battery2013

    • Author(s)
      Xingzhi Sh,Weijun Gao,
    • Organizer
      The 8th Yellow Sea Rim International Exchange Meeting on Building Environmental and Energy(YSRIM 2013)
    • Place of Presentation
      Suzhou, China
    • Year and Date
      20130125-20130128
  • [Presentation] Review on People's Lifestyle and Energy Consumption in Asia, Comparison Study of Indonesia, Thailand and China,2012

    • Author(s)
      Didit Novianto,Weijun Gao,Chanachok Pratcayawuthirat,Jin Yanqi
    • Organizer
      The 9th in international Conference of Asia Institue of Urban Environment
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      20121117-20121119
  • [Presentation] 地域分散型電源・熱源及び供給システムの統合化に関する研究その35 分散型エネルギーシステムにおける省エネルギー性、経済性、環境保全性を考慮した多目的最適化手法の開発2012

    • Author(s)
      施 行之,高偉俊
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集(東海)2012年9月,1013-1014
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20120912-20120914

URL: 

Published: 2014-07-24  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi