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低炭素とレジリエンスを両立する持続可能なCO2フリー水素供給システムの設計

研究課題

研究課題/領域番号 17K00658
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 持続可能システム
研究機関秋田大学 (2019)
東北大学 (2017-2018)

研究代表者

古林 敬顕  秋田大学, 理工学研究科, 講師 (40551528)

研究分担者 中田 俊彦  東北大学, 工学研究科, 教授 (20260416)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード水素 / 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
研究成果の概要

日本の脱炭素社会に向けて、再生可能エネルギー由来のCO2フリー水素のポテンシャル及びCO2削減効果を評価するとともに、水素エネルギーを利用した地域エネルギーシステムを設計した。東北地方の対象地域をケーススタディとして、太陽光や風力の利用可能量からCO2フリー水素の賦存量分布を推計して、地域の水素供給システムを設計した。得られた結果を基に、CO2フリー水素を電力、熱、輸送用燃料として利用した場合のCO2削減効果、エネルギー効率及びコストをそれぞれ定量評価した。地域のエネルギー需要を地域の再生可能エネルギー及びCO2フリー水素で供給する、脱炭素化とレジリエンスを両立したシステムを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 中山間地域における持続可能な森林利用のための伐出工程機械化の生産性評価2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤高士,古林敬顕,根本和宣,中田俊彦
    • 雑誌名

      森林利用学会誌

      巻: 35 号: 1 ページ: n/a

    • DOI

      10.18945/jjfes.35.15

    • NAID

      130007801449

    • ISSN
      1342-3134, 2189-6658
    • 年月日
      2020-01-31
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 燃料電池自動車のシステム性能分析と運輸旅客部門への導入可能性評価2019

    • 著者名/発表者名
      内田 皓久, 古林 敬顕, 中田 俊彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 85 号: 872 ページ: 18-00122-18-00122

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00122

    • NAID

      130007637270

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design and Analysis of District Heating Systems Utilizing Excess Heat in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shin、Furubayashi Takaaki、Nakata Toshihiko
    • 雑誌名

      Energies

      巻: 12 号: 7 ページ: 1202-1202

    • DOI

      10.3390/en12071202

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Energy and CO<sub>2</sub> Benefit Assessment of Reused Vehicle Parts through a Material Flow Approach2018

    • 著者名/発表者名
      SATO Fernand Enzo Kenta, FURUBAYASHI Takaaki, NAKATA Toshihiko
    • 雑誌名

      International Journal of Automotive Engineering

      巻: 9 号: 2 ページ: 91-98

    • DOI

      10.20485/jsaeijae.9.2_91

    • NAID

      130007412553

    • ISSN
      2185-0984, 2185-0992
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cost and CO 2 reduction of biomass co-firing using waste wood biomass in Tohoku region, Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Furubayashi Takaaki、Nakata Toshihiko
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 174 ページ: 1044-1053

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2017.11.041

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕, 佐藤雄治, 中田俊彦, 河西英一
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 84 ページ: 1-17

    • NAID

      130006726282

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Induced technological change and the timing of public R&D investment in the Japanese electricity sector considering a two-factor learning curve2017

    • 著者名/発表者名
      Usui, T., Furubayashi, T. & Nakata, T.
    • 雑誌名

      Clean Technologies and Environmental Policy

      巻: - 号: 5 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1007/s10098-017-1333-1

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多様な再生可能エネルギーを考慮した持続可能な地域エネルギー需給の分析2020

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕
    • 学会等名
      第36回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 地域のエネルギーフロー分析に基づく再生可能エネルギーの導入影響評価2019

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕
    • 学会等名
      超異分野学会 富谷フォーラム201
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 多様な再生可能エネルギーを考慮した地域エネルギーフローの分析2019

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕
    • 学会等名
      第15回バイオマス科学会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of biomass energy system considering various renewable energies: Case study in Akita prefecture2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Furubayashi
    • 学会等名
      7th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy flow analysis for zero carbon society in Japan’s regional area: Case study in Akita2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Furubayashi
    • 学会等名
      EcoDesign2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕
    • 学会等名
      日本機械学会技術と社会部門講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      角田友明、古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      村形夏生、古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      高橋遼、古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      長野尚也、古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 導管熱密度を考慮した地域熱供給システムの設計2018

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕, 中田俊彦
    • 学会等名
      第34回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      清野若菜, 古林敬顕, 中田俊彦
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部大会第53期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 11.Design of the regional energy system in Japan for zero carbon and high resilience2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • 学会等名
      Sustainable Development of Energy, Water and Environmental System conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of district heating system based on linear heat density in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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