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2011 年度 実績報告書

バイオマスエネルギーシステムの最適設計に向けたシステムズアプローチ手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21612001
研究機関東北大学

研究代表者

中田 俊彦  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20260416)

キーワードバイオマス / エネルギーシステム / 再生可能エネルギー / エネルギー作物 / バイオフュエル / 木質バイオマス / 畜産バイオマス / 国際輸送
研究概要

本研究では、(1)対象地域のバイオマスエネルギー資源賦存量と利用可能技術の調査、(2)地域エネルギーシステムの経済性と運用特性を評価するエネルギー経済モデルの開発、(3)得られたデータをエネルギー経済モデルを用いて解析することによって、地域の気象、自然、エネルギー需要特性にふさわしい総合エネルギーシステムを設計、(4)バイオマス資源を地域社会にて利活用するエネルギーシステム設計手法を構築、(5)バイオマス利活用に伴う実用上の課題利活用促進のためのバイオマス利用技術の目標性能を明らかにした。はじめに、東南アジアの開発途上国を対象として、廃水処理に嫌気性発酵槽を導入することを想定し、クリーン開発メカニズム(CDM)の影響を考慮したバイオガス回収利用システムを設計した。削減したCO_2排出量を排出権クレジットとして考慮し、開発途上国における温室効果ガス削減費用を算出した。これにより、温室効果ガス削減に伴う外部不経済生を内生化する手法を構築した。つぎに、バイオ燃料と、電気自動車等の次世代自動車の導入が運輸部門に与える影響を、エネルギー経済モデルによって解析した。次世代自動車の導入量の増加にしたがって価格が減少する習熟効果を考慮し、2050年までの車種構成の変遷を導出した。これにより、エネルギー経済モデルを用いてバイオ燃料の導入影響を評価する手法を開発した・さらに・国内の木質バイオマスを石炭火力発電所に輸送し、混焼発電するシステムを設計した。地域に賦存する資源を混焼用燃料に加工する工場の立地をケースごとに分け、スケールメリットと原料輸送距離のトレードオフを定量的に明らかにした。また、加工、輸送に伴うCO_2排出量、バイオマス資源に固有なカーボンニュートラルの性質等を定量化して、バイオマス利活用に伴う環境影響を評価する手法を構築した。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Design of decentralized energy systems for rural electrification in developing countries considering regional disparity2012

    • 著者名/発表者名
      D.Silva Herran, T.Nakata
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 91 ページ: 130-145

    • DOI

      10.1016/j.apenergy.2011.09.022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimum design of district heating : application of a novel methodology for improved design of community scale integrated energy systems2012

    • 著者名/発表者名
      Sayyed M.Sanaei, T.Nakata
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 38 ページ: 190-204

    • DOI

      10.1016/j.energy.2011.12.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of energy utilization in Iran's industrial sector using energy and exergy analysis method2012

    • 著者名/発表者名
      Sayyed M.Sanaei, T.Furubayashi, T.Nakata
    • 雑誌名

      Applied Thermal Engineering

      巻: 36 ページ: 472-481

    • DOI

      10.1016/j.applthermaleng.2011.11.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 東アジア地域におけるバイオエタノールの国際供給の最適化2011

    • 著者名/発表者名
      高橋渓、古林敬顕、中田俊彦、國光洋二
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 90巻 ページ: 963-971

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地域特性を考慮した微細藻類由来バイオマス燃料生産システムの性能評価2011

    • 著者名/発表者名
      大下紘史, 古林敬顕, 中田俊彦
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 90巻 ページ: 1047-1056

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potentials of GHG reductions from wastewater treatment for the CDM2011

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

      SCIENCE CHINA Technological Sciences

      巻: 54 ページ: 1649-1654

    • DOI

      10.1007/s11431-011-4382-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Analysis of the Effects of Public R&D Expenditures on the Introduction of Photovoltaics with Technological Learning2011

    • 著者名/発表者名
      S.Hayamizu, T.Furubayashi, T.Nakata
    • 雑誌名

      34th IAEE International Conference

      巻: 1 ページ: 1-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of energy system models for designing a low-carbon society2011

    • 著者名/発表者名
      T.Nakata, S.Diego, M.Rodionov
    • 雑誌名

      Progress in Energy and Combustion Science

      巻: 37 ページ: 462-502

    • DOI

      10.1016/j.pecs.2010.08.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 技術進歩を内生化したエネルギー経済モデルの開発とCO2回収貯留技術の導入可能性評価2011

    • 著者名/発表者名
      楠朋也、古林敬顕、中田俊彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 77 ページ: 1672-1680

    • DOI

      10.1299/kikaib.77.1672

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of an optimal waste utilization system : A case study in St.Petersburg, Russia2011

    • 著者名/発表者名
      M.Rodionov, T.Nakata
    • 雑誌名

      Sustainability

      巻: 3 ページ: 1486-1509

    • DOI

      10.3390/su3091486

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ロシアのサンクトペテルブルグにおける最適な一般廃棄物処理システム設計と導入による影響評価2011

    • 著者名/発表者名
      ロジオノフ ミハイル、中田俊彦
    • 雑誌名

      エネルギー・資源学会

      巻: 32 ページ: 17-23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feasibility study of CCS introduction considering technological and economic dimensions-Energy system design based on technological learning2011

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

      International Gas Turbine Congress

      巻: 1 ページ: 1-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inventory analysis of biogas utilization system in the wastewater treatment for the CDM2011

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

      IASTED International Conference, Power and Energy Systems and Applications

      巻: 756(051) ページ: 231-238

    • DOI

      10.2316/P.2011.756-051

    • 査読あり
  • [学会発表] 資源と技術の多様性を考慮したバイオマスエネルギーシステムの設計2012

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第47期総会・講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-03-13
  • [学会発表] 次世代自動車及びバイオ燃料の導入影響分析2012

    • 著者名/発表者名
      高橋和也、古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第28回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-01-31
  • [学会発表] 廃水処理に対するCDMを考慮したバイオガス利活用システムの導入影響評価2012

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第28回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-01-31
  • [学会発表] 研究開発による技術習熟を考慮した太陽光発電コストおよび普及量の予測2012

    • 著者名/発表者名
      速水新之介、古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      第28回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-01-30
  • [学会発表] アジア地域における国際輸送を考慮したオイルパーム残渣利活用システムの設計および導入可能性評価2012

    • 著者名/発表者名
      赤尾貢佑、古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      日本エネルギー学会第7回バイオマス科学会議
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2012-01-18
  • [学会発表] 複数の資源と技術を考慮したバイオマス利活用システムの設計2012

    • 著者名/発表者名
      古林敬顕、中田俊彦
    • 学会等名
      日本エネルギー学会第7回バイオマス科学会議
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2012-01-18
  • [学会発表] Design integration of biomass energy system for on-site utilization2011

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • 学会等名
      The 8th Biomass-Asia Workshop
    • 発表場所
      Hanoi, Vietnam
    • 年月日
      2011-11-29
  • [学会発表] Feasibility Study of CCS Introduction Considering Technological and Economic Dimensions-Energy System Design Based on Technological Learning2011

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Usui, Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • 学会等名
      International Gas Turbine Congress 2011
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] Inventory analysis of biogas utilization system in the wastewater treatment for the CDM2011

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • 学会等名
      The IASATED International Conference on Power and Energy Systems and Applications (PESA 2011)
    • 発表場所
      Pittsburgh, USA
    • 年月日
      2011-11-09
  • [学会発表] Quantitative Analysis of the Effects of Public R&D Expenditures on the Introduction of Photovoltaics with Technological Learning2011

    • 著者名/発表者名
      Shinnosuke Hayamizu, Takaaki Furubayashi, Toshihiko Nakata
    • 学会等名
      34th IAEE International Conference
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2011-06-20

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公開日: 2013-06-26  

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