実証実験に基づく自然エネルギー・燃料電池活用型住宅用複合システムの開発と総合評価

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550587
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 窪田 英樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90002930)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 持田 徹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40002050) ; 横山 真太郎 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90002279) ; 濱田 靖弘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40280846) ; 長野 克則 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80208032)
• Keywords: 住宅用エネルギーシステム / 固体高分子形燃料電池 / 太陽エネルギー / 地下熱利用 / コージェネレーション

Research Abstract

自然エネルギーと燃料電池を活用した住宅用複合型エネルギーシステムのあり方について検討することを目的とした実証実験と解析を行い,以下の知見が得られた.
(1)固体高分子形燃料電池試験機の実測値に基づく熱効率,部分負荷効率を与え,各種の運転条件を設定し,一次エネルギー削減率が最大となる運転方法を抽出した.これに基づいた電力・給湯システムの実規模実験を行い,一次エネルギー削減率が20%前後となることを示した.
(2)0-1混合整数線形計画法を適用し,燃料電池コージェネレーションシステム最適容量解析プログラムを作成し,数値解析により燃料電池の最適容量を算出した結果,温暖地,寒冷地のいずれにおいても0.8〜1kWの範囲となった.また,逆潮料金7.2円/kWh以上であれば熱主電従運転により経済的効果が得られることを示した.
(3)自然エネルギー・燃料電池活用型複合システムの数値解析を実施し,適正な運転方法を抽出した.これに基づいた実規模実験を行い,太陽エネルギーとの複合利用を図ることにより60%以上の一次エネルギー削減効果を達成した.
(4)太陽エネルギー・燃料電池の複合利用の解析を行い,システムの適正な規模について検討した.温暖地,寒冷地のいずれにおいても燃料電池の最適容量は1kW前後という結果となった.
(5)住宅における熱電比の季時別変動に対して,自然エネルギー・ヒートポンプ燃料電池を複合的に利用するシステムの考え方を提示するとともに,暖房・融雪を含む寒冷地型の実規模実験を行い,導入効果が高いことを示した.

Research Products

• [Publications] 後藤隆一郎: "実証実験に基づく自然エネルギー・燃料電池活用型住宅用複合システムの開発と総合評価(第1報)燃料電池による電力・給湯システムの実験"空気調和・衛生工学会北海道支部第37回学術講演会論文集. 69-72 (2003)
• [Publications] 伊藤 健: "実証実験に基づく自然エネルギー・燃料電池活用型住宅用複合システムの開発と総合評価(第2報)燃料電池の運転特性と導入効果に関する解析"空気調和・衛生工学会北海道支部第37回学術講演会論文集. 73-76 (2003)
• [Publications] 小杉智紀: "実証実験に基づく自然エネルギー・燃料電池活用型住宅用複合システムの開発と総合評価(第3報)太陽エネルギー・燃料電池の複合利用の実験"空気調和・衛生工学会北海道支部第37回学術講演会論文集. 77-80 (2003)
• [Publications] 小杉智紀: "実証実験に基づく自然エネルギー・燃料電池活用型住宅用複合システムの開発と総合評価(第4報)太陽エネルギー・燃料電池の適正規模と導入効果に関する解析"空気調和・衛生工学会北海道支部第37回学術講演会論文集. 85-88 (2003)
• [Publications] 濱田靖弘: "実証実験に基づく自然エネルギー・燃料電池活用型住宅用複合システムの開発と総合評価(第5報)暖房・融雪システムの実験と評価"空気調和・衛生工学会北海道支部第37回学術講演会論文集. 81-84 (2003)
• [Publications] 羽田 豊: "低粘性二次冷媒を導入した省エネルギー型搬送システムに関する研究"空気調和・衛生工学会北海道支部第37回学術講演会論文集. 213-214 (2003)