2014 年度実施状況報告書

ソーラーアシストによる農業用ハウス暖房用バイオマス燃料焚きボイラーシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号	26450357
研究機関	大島商船高等専門学校
研究代表者	川原秀夫大島商船高等専門学校, その他部局等, 教授 (80300622)
研究分担者	西村龍夫山口大学, 理工学研究科, 教授 (90136135)
研究期間 (年度)	2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード	再生可能エネルギー / 太陽熱エネルギー / 木質バイオマス
研究実績の概要	農業用ハウスの暖房燃料は、一般的に石油等を使用するケースが多く、昨今の原油価格の高騰でハウス農家は経営が圧迫されつつある。特に、トマトやピーマン、バラといった栽培温度の高い作物を生産しているハウス農家では、消費する石油量も多く、燃料費の高騰に苦しんでいる。また、地球温暖化対策の観点から、二酸化炭素排出量の削減は喫緊の課題であり、ハウス栽培を行うハウス農家においても対応が求められている。近年、環境保全型農業と再生可能エネルギーの組み合せによる地域づくりが盛んになり、ハウス用熱源として木質バイオマスを燃料とした熱源装置が利用され始めている。本申請課題は、ソーラーアシストを利用した農業用ハウス暖房用の木質バイオマス燃料焚きボイラーシステムの開発に主眼を置く。木質バイオマスを農業用ハウス暖房の熱源として利用する場合、燃焼利用（直接燃焼、混焼、固形燃料化等）が有望視されている。一方、木質バイオマスエネルギーは他の化石燃料に比べて、生産コストがかかるという問題がある。そこで本研究では、近年価格低下で注目されている太陽光集熱パネルと木質バイオマス燃料焚きボイラーを組み合せて、太陽熱エネルギーによるボイラーの燃料消費および二酸化炭素排出量の低減を目的とした新たなシステムを提案し、その評価を行う。平成２６年度は現状のビニールハウス栽培における熱源システムについて調査（燃料代，熱源システムの課題等）を行い、問題点を明らかにした。それにより、今回の実験で行うシステムの大きさを決定した。次に、本研究における熱源システムに使用する太陽集熱パネルを設置するための配管系統の組立を行った。設置する太陽集熱パネルの大きさから異なる日射量（季節毎）におけるパネル表面温度を予測し、集熱効率について検討を行った。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由当初の予定では平成２６年度に太陽集熱パネル購入し、実機を使用して表面温度の計測、集熱効率について検討する予定だったが、太陽集熱パネルまでの配管系統の立案／組立に時間を要してしまった。しかし、この時間を使って、太陽集熱パネルが日射量の違いによって表面温度がどのように変化して、内部の温水／水蒸気量の発生量に違いでるかについてシミュレーションによって予測することができた。この結果により、平成２７年度には早急に太陽集熱パネルを購入・設置し、予測した最適値になるようにパネルの傾斜角度／位置等を調整し、確認実験を行う予定である。
今後の研究の推進方策	平成２７年度は太陽集熱パネルを配管系統に設置し、シミュレーションで予測した最適値になるようにパネルの傾斜角度／位置等を調整し、確認実験を行う予定である。また、太陽集熱パネルと駆動熱源器の間に蒸気エゼクターを設置して、減圧時のエネルギーによって太陽集熱パネル内部を吸引し、パネル内を減圧することによって低圧蒸気を生成できるかどうかについて検討を行う。さらに、太陽集熱パネルと蒸気エゼクターの配管系統に熱源である貫流ボイラーの蒸気配管を接続し、貫流ボイラーから発生した蒸気が蒸気エゼクターの駆動熱源としたソーラーアシスト熱源システムの有効性について検討する。
次年度使用額が生じた理由	当初の予定では平成２６年度に太陽集熱パネル購入し、実機を使用して表面温度の計測、集熱効率について検討する予定だったが、太陽集熱パネルまでの配管系統の立案／組立に時間を要してしまった。しかし、この時間を使って、太陽集熱パネルが日射量の違いによって表面温度がどのように変化して、内部の温水／水蒸気量の発生量に違いでるかについてシミュレーションによって予測することができた。この結果により、平成２７年度には早急に太陽集熱パネルを購入・設置し、予測した最適値になるようにパネルの傾斜角度／位置等を調整し、確認実験を行う予定である。
次年度使用額の使用計画	平成２７年度は太陽集熱パネルを購入し配管系統に設置し、シミュレーションで予測した最適値になるようにパネルの傾斜角度／位置等を調整し、確認実験を行う予定である。また、太陽集熱パネルと駆動熱源器の間に蒸気エゼクターを設置して、減圧時のエネルギーによって太陽集熱パネル内部を吸引し、パネル内を減圧することによって低圧蒸気を生成できるかどうかについて検討を行う。さらに、太陽集熱パネルと蒸気エゼクターの配管系統に熱源である貫流ボイラーの蒸気配管を接続し、貫流ボイラーから発生した蒸気が蒸気エゼクターの駆動熱源としたソーラーアシスト熱源システムの有効性について検討する。