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太陽熱発電のための潜熱利用型の高密度蓄熱システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K05398
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
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
研究機関新潟大学

研究代表者

籏町 剛  新潟大学, 工学部, 技術専門職員 (40456356)

研究分担者 郷右近 展之  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20361793)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード高温太陽熱 / 相変化材料 / 溶融塩 / 潜熱蓄熱 / 太陽熱発電 / 蓄熱
研究開始時の研究の概要

世界の太陽日射量の豊富なサンベルト地域で大型タワー型太陽集光システムによる太陽熱発電が実用化されている。このシステムでは日中に過剰な太陽集熱を蓄熱することで、24時間稼働の太陽熱発電システムとなっている。しかし、現在の硝酸塩系の蓄熱材料では600℃が限界であり、発電効率の向上には高温で作動する高密度の蓄熱材料が必要である。そこで本研究では従来の顕熱蓄熱よりも蓄熱密度の高い太陽熱発電のための潜熱蓄熱システムを開発する。

研究成果の概要

海外のサンベルト地域では大型太陽集光システムで得られる高温太陽集熱によるCO2フリーの太陽熱発電が実用化している。本研究では固体/液体相変化材料を蓄熱体として採用した太陽熱発電のための融解凝固利用による潜熱利用型の高密度潜熱蓄熱システムの開発を目的とした。硝酸塩系溶融塩蓄熱材を基軸に蓄熱材の調製・セラミックハニカム化する手法を確立し、高温空気を流通する小型蓄熱システムを新たに設計・製作・運転試験を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生可能エネルギーの導入拡大は低炭素社会の創出に加え、エネルギー関連の新産業創出・雇用拡大の観点からも重要であり、その普及が協力に推進されている。再生可能エネルギー最大の問題点は経時変動に起因する不安定性と中長期にわたるエネルギー貯蔵であり、蓄エネルギーは再生可能エネルギーの利活用を推進するにあたって必須の技術と考えられる。太陽熱発電は海外のサンベルトにおける発電技術であるが、潜熱蓄熱技術は太陽熱発電に限定されず、日本国内における低コストの蓄エネルギー技術として有効活用できると推察される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Two-Step Thermochemical CO2 Splitting Using Partially-Substituted Perovskite Oxides of La0.7Sr0.3Mn0.9X0.1O3 for Solar Fuel Production2022

    • 著者名/発表者名
      H Sawaguri, N Gokon, K Hayashi, Y Iwamura, D Yasuhara
    • 雑誌名

      Frontiers in Energy Research

      巻: 10 ページ: 872959-872959

    • DOI

      10.3389/fenrg.2022.872959

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase Change Material of Copper?Germanium Alloy as Solar Latent Heat Storage at High Temperatures2021

    • 著者名/発表者名
      Gokon Nobuyuki、Jie Chew Shun、Nakano Yuya、Okazaki Shogo、Kodama Tatsuya、Hatamachi Tsuyoshi、Bellan Selvan
    • 雑誌名

      Frontiers in Energy Research

      巻: 9 ページ: 696213-1

    • DOI

      10.3389/fenrg.2021.696213

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal charge/discharge performance of iron?germanium alloys as phase change materials for solar latent heat storage at high temperatures2020

    • 著者名/発表者名
      Gokon Nobuyuki、Jie Chew Shun、Nakano Yuya、Kodama Tatsuya、Bellan Selvan、Cho Hyunseok
    • 雑誌名

      Journal of Energy Storage

      巻: 30 ページ: 101420-101420

    • DOI

      10.1016/j.est.2020.101420

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermochemical two-step CO2 splitting using La0.7Sr0.3Mn0.9Cr0.1O3 of perovskite oxide for solar fuel production2020

    • 著者名/発表者名
      Sawaguri Hiroki、Gokon Nobuyuki、Ito Naoki、Bellan Selvan、Kodama Tatsuya、Cho Hyun-seok
    • 雑誌名

      Aip Proceedings

      巻: 2303 ページ: 170013-170013

    • DOI

      10.1063/5.0028681

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermochemical H2O splitting using LaSrMnCrO3 of perovskite oxides for solar hydrogen production2020

    • 著者名/発表者名
      Gokon Nobuyuki、Hara Kazuki、Ito Naoki、Sawaguri Hiroki、Bellan Selvan、Kodama Tatsuya、Cho Hyun-Seok
    • 雑誌名

      Aip Proceedings

      巻: 2303 ページ: 170007-170007

    • DOI

      10.1063/5.0028720

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical compatibility of Cu-Ge alloy with container materials for latent heat storage system2020

    • 著者名/発表者名
      Gokon Nobuyuki、Jie Chew Shun、Bellan Selvan、Kodama Tatsuya、Hatamachi Tsuyoshi、Cho Hyunseok
    • 雑誌名

      Aip Proceedings

      巻: 2303 ページ: 190014-190014

    • DOI

      10.1063/5.0028722

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] La0. 7Sr0. 3Mn0. 9X0. 1O3 ペロブスカイト酸化物を用いた二段階熱化学サイクルによる CO2 分解2022

    • 著者名/発表者名
      澤栗大樹, 安原大智, 林広佑, 岩村禎一, 郷右近展之
    • 学会等名
      日本エネルギー学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] LaSrCrMn 系ペロブスカイト酸化物の A, B サイトイオン置換による二段階水熱分解反応の反応性向上に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      安原大智, 澤栗大樹, 岩村禎一, 郷右近展之
    • 学会等名
      日本エネルギー学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 次世代太陽熱発電のためのナノ粒子混合によるマンガン酸化物系化学蓄熱材料のサイクル性に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      大橋 史弥, 郷右近 展之
    • 学会等名
      日本太陽エネルギー学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Thermochemical Two-step H2O/CO2 Splitting Using La0.7Sr0.3XO3-d of Perovskite Oxides for Solar Fuel Production2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Iwamura, Nobuyuki Gokon, Hiroki Sawaguri, Hyun-seok Cho, Tatsuya Kodama, Selvan Bellan
    • 学会等名
      SolarPACES2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature Impacts on Reactivity of La0.7A0.3Mn0.9Cr0.1O3-d of Perovskite Oxides in a Thermochemical Two-step H2O/CO2 Splitting2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Sawaguri, Nobuyuki Gokon, Hyun-seok Cho, Tatsuya Kodama, Selvan Bellan
    • 学会等名
      SolarPACES2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Heating Rate on Thermochemical Pyrolysis of Spent Coffee Ground in a Windowed Internally-Circulating Fluidized Bed Reactor2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sasada, Nobuyuki Gokon, Hiroshi Seto, Tatsuya Kodama, Selvan Bellan
    • 学会等名
      SolarPACES2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 太陽熱発電の蓄熱システム高度化のための金属系潜熱蓄熱体に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      岡崎匠吾,中野裕也,CHEW SHUN JIE,郷右近展之,籏町剛,児玉竜也,Selvan Bellan
    • 学会等名
      日本エネルギー学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 次世代太陽熱発電のためのCaMnO3系ペロブスカイト酸化物による化学蓄熱に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      林 広佑,籏町 剛,Selvan Bellan,郷右近 展之
    • 学会等名
      日本太陽エネルギー学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] LaSrCrMn系ペロブスカイト酸化物を用いた二段階熱化学サイクルによるH2O/CO2分解2020

    • 著者名/発表者名
      澤栗大樹、原和紀、伊藤直樹、児玉竜也、籏町剛、郷右近展之
    • 学会等名
      日本エネルギー学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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