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成果報告書詳細
管理番号20170000000063
タイトル平成27年度―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 竹の新素材加工工場に併設したバイオマスの熱・電併給カスケード利用による地域再生自立システム”ゆめ竹バレー”の事業性評価(FS)
公開日2017/4/8
報告書年度2015 - 2016
委託先名バンブーエナジー株式会社 中外炉工業株式会社
プロジェクト番号P14024
部署名新エネルギー部
和文要約熊本県玉名郡南関町の「ゆめ竹バレー」内に建設する竹加工工場(バンブーマテリアル(株)(以下BM社))および、原料1次処理工場(バンブーフロンティア(株) (以下BF社))に併設して建設予定のバンブーエナジー(株) (以下BE社)の事業計画を行い、バイオマスによるエネルギー供給の事業可能性を評価した。
BM社とBF社合わせて、電力3,167kW、熱6,441kWのエネルギーが必要となる。BM社では、竹およびバークを主原料とした新建材、ナンカンボードとBamWoodを生産するが、主原料に不向きな残材、枝葉をBF社で選別し、この竹とバークをBE社に設置したバイオマス燃焼炉で燃焼し、熱および電力をBM社に供給する。しかし竹は燃焼時に灰が低温で溶融しクリンカを形成し燃焼を困難にすることが一般に知られている。本事業性評価の中で竹とバークの混焼試験を行い、竹80:バーク20でもクリンカの発生がないことを確認し、目標である竹30:バーク70をクリアできることがわかった。BE社のエネルギー供給システムについては検討の結果、熱媒油を使用するORC熱電併給システムを採用し、1,016kWの電力供給と4,051kWの熱媒油供給、2,800kWの温水供給をバイオマスで行うこととした。本事業性評価では、平成27年度総務省地域経済循環創造交付金で行った原料調達に関する調査の結果も加味して検討を行い、十分な事業性を有することがわかった。主な検討内容を以下に示す。
(1)燃料バイオマスの水分率
竹は短期間の保管により、30%程度まで水分率は低下するがバークはほとんど低下しないことがわかったため、竹の水分率は30%、バークの水分率は50%を前提にこの混合物を燃料とすることで設備の基本設計を行った。また熱電併給設備から余剰熱が生じることから、燃料ストックヤードのロードヒーティングの効果を実証で検証することとした。
(2)燃焼パターンの最適化
マテリアル工場のエネルギー需要から、バイオマスによるエネルギー供給は設備容量の最大とし、不足分を電力会社からの買電と化石燃料で補うシステムとした。これにより、エネルギー供給が安定すると共に、エネルギー需要の変動は柔軟に対応することが可能となる。
(3)熱電供給比率の最適化
マテリアル工場は乾燥需要が大きく、熱源として高温の熱媒油を使用することで乾燥効率が最大化する計画となった。このためバイオマス燃焼炉→蒸気に熱交換→熱媒油に熱交換するBTGシステムより、直接熱媒油に熱交換するORCシステムの方が有効であることがわかった。当初予定していたBTG システムの熱電供給比率からORCシステムに合致するよう熱供給比率を上げた結果、発電量は若干減少するものの熱電併給設備のイニシャルコストが低減でき、かつ設備全体から生み出すエネルギーの有効利用が図れることがわかった。
(4)燃焼灰の有効利用による灰処分コストの低減
竹・バークの燃焼灰が抗菌・防疫剤として有効なことがわかったため、灰は産廃処理ではなく、廃棄費用がかからない前提で事業計画を行った。実証試験でその有効性が確実となれば、有償販売の可能性も追求することとした。
(5)エネルギー販売コストの低減
エネルギー施設からマテリアル工場への電気の販売価格は電力会社からの産業用電力価格から基本料金を除いた11.8円/kWh、また熱については直近の重油価格の下限である5円/kWhと低価格の設定とした。化石燃料に十分対抗できる価格設定であり、マテリアル工場から見ると将来的な価格変動リスクがなく事業計画は安定する。
英文要約We developed a business plan for Bamboo Energy Co., Ltd. (hereinafter abbreviated as BE), which is to be constructed together with the bamboo processing plant (Bamboo Material Co., Ltd.) (hereinafter abbreviated as BM) and the primary material processing plant (Bamboo Frontier Co., Ltd.) (hereinafter abbreviated as BF) in "Yume Take Valley" in Nankammmachi, Tamana-gun, Kumamoto Prefecture, and then evaluated for the feasibility of biomass energy supply.
A total of 3,167 kW of electric energy and 6,441 kW of heat energy are required for both BM and BF. While BM manufactures Nankan board, a building material made from bamboo and bark as main material, and BamWood BF selects the remainder material and branches and leaves which are unsuitable for the main material, such bamboo and bark are burned in the biomass boiler installed in BE, and the generated heat and electricity are supplied to BM. However, it is generally known that bamboo ash is molten at low temperature and forms clinker at the time of combustion, thereby making combustion difficult. A mixed fuel combustion test of bamboo and bark in this research & development project proved that no clinker is generated even with 80% of bamboo and 20% of bark, which cleared the target of 30% of bamboo and 70% of bark. As a result of the examination about the energy supply system of BE, we adopted the ORC cogeneration system which uses thermal oil, and determined to supply 1,016 kW of electricity, 4,051 kW of thermal oil and 2,800 kW of warm water, using biomass. In this research & development project, we examined in addition to the result of the investigation on the material procurement using the FY 2015 regional economy circulation & creation grant by the Ministry of Internal Affairs and Communications, and proved that it has sufficient business potential.
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