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2015 年度 実績報告書

ガスタービンでの冷熱回収によるCO2ハイドレート発電機の運用条件拡大に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26889061
研究機関函館工業高等専門学校

研究代表者

川合 政人  函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 助教 (70511278)

研究期間 (年度) 2014-08-29 – 2016-03-31
キーワードガスハイドレート / 未利用エネルギー回収 / 冷熱回収
研究実績の概要

本研究の目的はCO2ハイドレートから放出される高圧の解離ガスによってガスタービンを駆動し発電を行う,自然エネルギーと廃熱を熱源とする発電装置(以下,CO2-H発電機とする)の開発を行うことである.本研究ではこれまでに,CO2ハイドレートの基礎的な生成および解離特性を調査し,CO2ハイドレートを動力源としてガスタービンを運転した際に得られる出力特性を明らかにしてきた.
本装置は寒冷地において有効な自然エネルギー由来の発電装置となることが期待できる.しかし,CO2-H発電機の実用を目指すにあたって,低温熱源が確保できない夏季の運用方法が検討課題となっていた.
本研究期間では特に,ガスタービン(膨張機)で生じる冷熱をCO2ガスハイドレートの生成に利用することによって,本装置の運転可能条件の拡大を試みる.本研究期間では次の4項目を実施する.(1)CO2ハイドレート生成と解離によるCO2ガスの吸収・放出特性の把握,(2)ガスタービンでの冷熱回収特性の把握,(3)CO2-H発電機の設計指針の構築,(4)CO2-H発電機の試作と設計指針の検証
上記のうち,平成27年度は(1)と(2)の未完了部分と(3)を実施した.まず未完了部分の一点目である「生成と解離反応で消費する熱量の測定」を行うための実験システムを構築した.もう一点の未完了部分であった「冷熱回収機能の実装」については実験装置の制約から実施することはできず,今後の課題として残った.(3)については,バッチ運転方式について検討を行うための数値シミュレーションモデルの構築を行い,寒冷地において実現可能な発電システムの構成を明らかにした.
(4)については,本装置の作動圧力に適合するタービンを独自に製作する必要性が明らかになったため,今後継続して研究を実施する予定である.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] CO2ハイドレート発電機の動的モデルによる出力制御方法に関する基礎的研究2016

    • 著者名/発表者名
      川合政人,小原伸哉,奥田学,清水良平,菊地祥庸,石川恭介,三河大祐,高畠正光,川合僚
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: Vol. 82, No. 835 ページ: 15-00555

    • DOI

      10.1299/transjsme.15-00555

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 電力負荷変動に対するCO2ハイドレート発電機の応答特性2015

    • 著者名/発表者名
      川合政人,小原伸哉,奥田学,清水良平,菊池祥庸,石川恭介,川合僚,高畠正光,三河大祐
    • 学会等名
      平成27年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道)
    • 年月日
      2015-11-07 – 2015-11-08
  • [学会発表] CO2ハイドレート発電機のエネルギー貯蔵特性2015

    • 著者名/発表者名
      川合政人,小原伸哉,奥田学,清水良平,菊池祥庸,石川恭介,川合僚,高畠正光,三河大祐
    • 学会等名
      日本機械学会 2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16

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公開日: 2017-01-06  

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