| 研究課題/領域番号 |
19H02657
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
松原 幸治 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20283004)
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| 研究分担者 |
Bellan Selvan 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (50785293)
長瀬 慶紀 宮崎大学, 工学部, 教授 (90180489)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
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| キーワード | 太陽エネルギー / 集光型太陽熱発電 / 伝熱 / 流動層 / 粒子レシーバ / 顕熱蓄熱 / 化学蓄熱 / 流動層式粒子ソーラーレシーバ / 集光型太陽集熱 / 粒子流動層 / 太陽熱発電 / 流動層式集熱器 / 蓄熱 / 実験 / 数値シミュレーション / 太陽集熱 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
最新の集光型太陽熱発電（CSP）は、溶融塩を熱媒体として約560℃での集熱と蓄熱を行なっている。発電効率を大きく向上させるためには、より高温でのソーラーレシーバ（集熱器）と蓄熱システムの開発が必要であり、900℃以上の熱取得ができれば、相変化を用いない、高効率な炭酸ガスタービンを使用できるようになる。
本研究では、固体微粒子の定常流と組織的循環を利用したパーティクルレシーバ／リアクタとビームダウン集光装置を組み合わせた高温型顕熱蓄熱／化学蓄熱システムを開発する。太陽シミュレータを利用して集熱量と反応量を測定し、ビームダウン太陽集光装置での実証試験に向けて高効率集熱器／反応器を構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、集光型ソーラー発電の高効率化に向けて高温型粒子流動層式ソーラーレシーバの研究開発を行った。最初、粒子の定常流に集光を直接照射して加熱粒子を排出する、新型の流動層式レシーバを製作し、太陽シミュレータで実験を行った。実験によって、最高634℃の粒子を定常的に外部に取り出すことができた。ただし、エネルギー収支を検討したところ、粒子の流動化のために加える空気が持ち出す熱が大きな割合を占めることが判明した。このため、空気をエアレシーバで加熱し、この加熱した空気と粒子を熱交換するための二塔流動層を設計した。この二塔流動層についてはコールドモデルを作成して、安定に流動する条件を実験的に導いた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現状の太陽熱発電所では、溶融塩を熱媒として最高560℃で集熱して水蒸気タービンで発電を行っている。発電効率の向上のためには太陽集熱の温度を上げる必要があるが、溶融塩は熱分解するため高温で用いることが困難である。このような現状を踏まえて、高温でも安定な固体微粒子を集熱物質として用いることで高温型集熱を実現する基本技術について実験的に研究した。本研究によって、連続的に供給される粒子を600℃以上まで集光で加熱してこれを外部に取り出すことができた。またエアレシーバと組み合わせる二塔流動層の可視化実験を行った。これらのように、高温型レシーバの実用化に繋がる知見を積み重ねたことに学術的意義がある。
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