成果報告書詳細
管理番号20160000000914
タイトル平成27年度ー平成28年度成果報告書 バイオマスエネルギーの地域自立システム化実証事業 地域自立システム化実証事業 アクアイグニス多気ORCユニットを活用した木質バイオマスコジェネレーションシステムの事業性評価(FS)
公開日2016/12/23
報告書年度2015 - 2016
委託先名バイオマス熱電併給株式会社 E2リバイブ株式会社
プロジェクト番号P14024
部署名新エネルギー部
和文要約本事業では、三重県多気町にオープン予定の温浴リゾート施設「アクアイグニス多気」において、バイオマスボイラ及びORC(Organic Rankine Cycle)ユニットを用いた中小規模の木質バイオマスコジェネレーションシステム導入の事業性評価(FS)を行った。
バイオマス原料の調達については、間伐材等由来の原料に加え、全体の7割程度を林地開発材や製材端材などの一般木材由来の原料とすることで、木材・パルプ産業や周辺のバイオマス発電所などの既存流通に影響を及ぼすことなく、年間25,000tの木質バイオマスを安定的に調達するための計画を策定した。間伐材等由来の原料については、製材工場に対するB材を主体とする安定供給体制を新たに構築する中で、合わせて低質材を安定的に調達する仕組みを構築した。
エネルギー変換技術についての検討では、課題とされるORCシステムの電気事業法の技術基準への適合性の分析や消防法の規制調査を行った。その結果、及びプラント用地、燃料、熱負荷条件等を踏まえ、設備、及び施設全体の基本計画の策定、基本設計を行った。
エネルギー利用についての検討では、核となる熱供給先である温浴施設の浴槽規模、客入り見込み等のデータを活用し、季節別、曜日別、時間帯別の熱需要の特性分析を行った。またORCシステムを軸に、バックアップボイラや貯湯槽との組み合わせによる熱供給パターンを策定した。分析の結果、施設全体の年間の熱負荷は32GWhとされ、そのうちの79%にあたる26GWhをORCシステムで賄うことができることが分かった。電力については、リゾート施設内に対する自営線供給による売電や系統断絶時の特定供給の可能性についての検討を行ったが、いずれも電力会社との契約、保安、コストの観点から難しいことが分かった。
実証事業に向けた事業性評価では、規模、燃料、エネルギー供給方法などによるケーススタディを行い、設備規模を発電出力985kW、FIT売電で年間フル出力運転とし、燃料消費量は既述の通り年間25,000tの計画とした。貸借対照表、損益計算書、キャッシュフロー計算書からなる財務モデルを展開し、キャッシュフロー分析の結果、税引き前プロジェクトIRRは2.7%となった。設備の日本規格対応等によるイニシャルコストの増加負担、24時間監視体制による人件費負担など、欧州とは異なる要件によりORCシステム本来のコスト優位性を発揮できないことから、採算性の面からは事業性は低い結果とされた。一方、DSCR(20年平均)は1.63でキャッシュフローの観点からは事業は継続可能な計画とされている。燃料の規格幅や小規模での発電効率といった技術の優位性、熱電合わせた高いエネルギー効率、CO2削減効果、また事業としてのモデル性、地方創生への効果、リゾート施設のブランディングの観点からはシステム導入の意義が高く、引き続き事業化に向けて取組を推進していく。また事業では、他の発電技術や熱利用ボイラと比較したORCシステムの優位性や国内での普及の課題についても整理した。
英文要約Title: Feasibility Study on Wood Based Biomass Cogeneration System Utilizing Aqua Ignis Taki ORC Unit (FY2015-FY2016)

We conducted a feasibility study of a small to medium scale, wood based biomass cogeneration system utilizing a biomass boiler and an ORC (Organic Rankine Cycle) unit in Spa Resort “Aqua Ignis Taki”, planned to open in Taki town, Mie Prefecture.
We established a plan to stably collect 25,000 tons of woody biomass per year without affecting the existing distribution such as the wood and pulp industries and biomass plants. This was achieved by utilizing wood materials from development and lumber remnants, both of which consisted of about 70 % of the woody biomass, in addition to lumber from forest thinning, for which we built up a new system of stable collection of low-quality materials as well as stable supply of materials, mainly for plywood, to lumbermills.
We investigated the compatibility of the ORC system to technical criterion of Japanese Electricity Business Act and the scope of Fire Service Law. Based on the result of these investigations, the plant site, fuels, thermal load conditions and so on, we developed a master plan and a basic design of equipment and the facility itself.
We analyzed heat demand on a seasonal, day of week and hourly basis by using data of bathtub size, the number of potential customers and so on. We examined heat supply patterns of the ORC system in combination with backup boilers and/or heat storage tanks. Our analysis showed that thermal load of the spa was 32 GWh and 79 % of it, that was 26 GWh, was able to be supplied by the ORC system. We also studied the capability of power selling to the spa with microgrid and special supply in case of a blackout, both of which were found difficult in terms of contract with power companies, safety and costs.
We conducted case studies with several patterns of scales of the ORC unit, fuels, and heat supply methods and planned 25,000 tons of annual biomass consumption to generate 985 kW at full capacity including FIT selling. We built a financial model consisting of a balance sheet, a profit and loss and a cash flow statement, estimating 2.7 % of pretax project IRR. The feasibility of the ORC system was considered low from a profitability standpoint because it was unable to take advantage of low-cost due to a different situation from Europe such as increase in initial cost for meeting the Japanese standard of equipment and labor cost for constant monitoring while it was considered sustainable from the viewpoint of cash flow as DSCR (the average for the last 20 years) was 1.63. In any case, the ORC system is highly significant from the perspective of advantages in technology such as various fuel standards and efficient small-scale power generation, high efficiency of cogeneration system, reduction of CO2 emission, potentiality as a business model, revitalization of local economies and branding of the spa, and thus we will continue to aim to launch this business model to service. We also clarified advantages of the ORC system and challenges to become widespread in Japan.
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