家庭用コージェネレーションシステムの最適設計・制御に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760438
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 田中 英紀 名古屋大学, 工学部, 助手 (00303660)
• Keywords: コージェネレーション / 家庭用コージェネ / ガスエンジン発電機 / 燃料電池 / PEFC / 最適設計 / 装置容量 / 運転制御

Research Abstract

現在、家庭用コージェネレーションシステム(家庭用CGS)の開発が本格化しているが、この分野における学術研究の成果の現状は、フィールドテストの結果や機器特性の把握、コンポーネント開発、機器設計・制御の適正化が図られない状態での導入効果の推定等に留まっており、実運用段階を想定した適正な設計・制御手法に関しては、検討が成されていない状況にある。
本研究では、このような課題に対する知見を得ることを目的に、主にシミュレーションを用いて、家庭用CGSの設計・制御手法の確立に関する検討を行うものであり、平成15年度は以下の成果を挙げた。
1.家庭用CGSの具体システムを定め、システム構成要素の容量設計と時々刻々のシステム挙動および年間エネルギー消費量解析のためのシステムシミュレーションプログラムを作成した。システムシミュレーションプログラムは、(1)発電機(ガスエンジン,燃料電池(PEFC)、(2)運転方法(定格運転,電力負荷追従運転など)、(3)余剰電力処理方法(逆潮流,電熱コイルによる熱変換)、(4)排熱利用先(給湯,床暖房)等、様々なオプションを選択できるよう整備した。
2.家庭用CGS機器を販売する企業より詳細な実験データを入手し、開発したシミュレーションプログラムの妥当性を確認した。
3.妥当性を確認したシミュレーションプログラムを用いて、GE,やPEFCを用いた家庭用CGSに対して、どのようなエネルギーバランス(発電効率と廃熱回収効率,総合効率)の発電装置であれば、最も効率が高くなるかという検討を行い、その定性的な特性を確認した。

Research Products

• [Publications] 田中英紀, 石橋良太郎, 足立拓哉, 奥宮正哉: "家庭用コージェネレーションシステムの計画・設計に関する研究 その1 発電機の運転手法・余剰電力の処理方法の検討"日本建築学会大会学術講演論文集. D2. 327-328 (2003)
• [Publications] 足立拓哉, 石橋良太郎, 田中英紀, 奥宮正哉: "家庭用コージェネレーションシステムの計画・設計に関する研究 その2 種々の住宅負荷形態に対するCGS導入効果の検討"日本建築学会大会学術講演論文集. D2. 329-330 (2003)
• [Publications] 石橋良太郎, 足立拓哉, 田中英紀, 奥宮正哉: "家庭用コージェネレーションシステムの計画・設計に関する研究 その3 家庭用CGSの容量設計法の提案"日本建築学会大会学術講演論文集. D2. 331-332 (2003)
• [Publications] 足立拓哉, 田中英紀, 奥宮正哉: "住宅用コージェネレーションシステムの設計・制御に関する研究 第3報 発電機のエネルギーバランスによるシステム性能"空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. I. 501-504 (2003)
• [Publications] 足立拓哉, 田中英紀, 奥宮正哉: "住宅用コージェネレーションシステムの容量選定に関する研究 システム容量の適正化によるエネルギー性能改善についての検討"日本建築学会東海支部研究報告集. 497-500 (2004)