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成果報告書詳細
管理番号20170000000085
タイトル平成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 里山エコリゾートのためのスローテクノロジー統合型の地域木質熱利用システムの事業性評価(FS)
公開日2017/5/11
報告書年度2016 - 2016
委託先名学校法人東海大学 株式会社東急リゾートサービス
プロジェクト番号P14024
部署名新エネルギー部
和文要約 蓼科東急リゾートタウンの敷地に保有するカラマツ等の間伐材を用いたバイオマス熱利用を対象にして、域内エネルギー自給自足システムの事業性評価を行った。1)カラマツ間伐(現地調査)、2)既存化石燃料ボイラーと温水配管の熱損失(実測調査・数値計算)、3)カラマツ薪を利用した蓄熱式薪ヒーター(暖房実験・燃焼試験・数値計算)、4)太陽熱によるチップ乾燥(数値計算)、5)断熱強化施設における燃料節約(数値計算)についてエネルギーやコストの検討を行った。その結果、以下のことが明らかになった。
1) カラマツは敷地全体の材積では約半分を、面積では約3割を占めるほど密集している。年間生長量855m3を下回るように間伐し全体蓄積量を維持する森林経営計画を策定し、間伐補助金を活用し、間伐費を1,293円/tとし、敷地内に燃料製造施設を設置し、林業機械には補助金を利用してチップ化費用を7,469円/tとすることで、チップ調達単価を約8,800円/tに抑えられる。カラマツの湿量含水率は現地で調査したところ生木で50%WB、伐採後3か月程度の丸太で30%WBである。
2)蓼科アネックスはプールと温泉施設により昼夜問わず年間で熱需要が大きく、既存ボイラーが古く、設置スペースがあるため、バイオマスボイラー導入に適している。チップ供給可能量とのバランスからチップボイラーは最大熱出力130kWが妥当である。実測値に基づき昇温配管の断熱を現状のグラスウール30mmからポリスチレンフォーム100mmに変更すると熱損失は56%削減される。薪ヒーターのような分散型加熱装置も保有する事業者の場合、温水配管の断熱強化によりボイラーでのバイオマス利用量が減り、延いては外部から購入する薪のコストが削減されるので、その削減額10ー12年分で配管の断熱コストを回収可能になる。
3)蓄熱式薪ヒーターの採用により油脂成分が多く煙道火災リスクのあるカラマツ薪を用いても、不完全燃焼物質指標である総PM排出量が2.85g/hで米国環境省基準より低く、かつ室内の作用温度が16ー26℃でほぼ快適域に収まる。クリーンで快適な分散型木質熱暖房が実現できる。
4)茅野市は日照時間が長く、太陽熱乾燥に適した場所であることから、太陽熱乾燥を計画すると年間約1,700m3(丸太700m3に相当)のチップ乾燥には72m2の集熱パネルが必要であり、重油焚き乾燥に比べて年間約9万円のランニングコスト削減が見込まれる。
5)設定温度20℃のエアコン暖房にも関わらず、現状で空気温16℃以下の“デッドスペース”になっている客室窓際が、外壁外断熱と窓断熱(内窓設置)の併用によって、宿泊室では室温18ー20℃に改善される。夏季には日射遮蔽、夜間換気によりエアコンなしで室温が22ー28℃になる。断熱改修を行うと暖房用電力使用量は16ー51%削減される。現状では熱需要に対する再生エネルギー依存率はゼロであるが、チップボイラーを導入すれば51%になり、さらに建物断熱を行うと加熱用一次エネルギーが1割弱削減されるとともに再生エネルギー依存率は56%に向上する。
6)重油単価47.2円/Lでも天然乾燥であれば9.9年の投資回収年数になった。チップ化するためには、あらたに木質燃料製造作業が発生するが、雇用が創出され、地域への経済波及効果も見込める。域内での木質燃料調達と建物・配管の断熱により、域外支出である化石燃料費730万円/年、冷暖房用電気代120万円/年、薪代23万円/年を域内に還流させることになる。
英文要約Title:Feasibility study on local heating system with wood biomass for Satoyama eco-resort integrating passive and low-energy technologies (FY2016) Final Report

This paper describes results of the feasibility study on self-sufficient energy supply system applying into Tateshina Tokyu Resort’s facilities with wood biomass (Japanese larch). Though high ratio of oil component in Japanese larch can be a cause of flue fire risk, if such a negative point is overcome by means of passive and low-energy technologies, abandoned larch can be effectively utilized as wood biomass energy.
The authors executed 1) field survey on thinning Japanese larch planted in the resort area, 2) field measurement of existing oil-fired boilers’ thermal outputs and numerical analysis of piping heat loss, 3) experiment and numerical simulation in terms of space heating with a domestic masonry heater and its exhaust gas analysis, 4) numerical analysis on solar drying of wood chip, 5) numerical simulation in terms of reducing space heating and cooling energy by means of building skin insulation, focusing on energy efficiency and cost.
Followings were found.
1) Unit price of wood chip can get down to 8,800 YEN/ton by means of subsidies for forestry machinery and thinning. Measured water content of Japanese larch in Tateshina was 50%w.b. in the state of raw trees and 30%w.b. in the state of log three months after overcutting.
2) Heat loss from hot water piping for connected to an indoor pool can be reduced in 56% by means of piping insulation improvement from glass wool 30mm to polyethylene foam 100mm. This can avoid external purchase of log and the piping insulation cost can be recovered by its log cost reduction for ten to twelve years.
3) The domestic masonry heater can provide with thermal comfort with its total PM emission being under USEPA criteria. Decentralized space heating with wood energy can be realized by this heater in the resort area.
4) It is necessary to install solar heat collector with 72m2 in order to dry wood chip of 1,700m3. Solar drying can make cost 90,000YEN/year lower than drying with oil boiler.
5) Thermal insulation of the accommodation building (Tateshina Hotel Annex) can reduce electric bill for space heating in 16% to 51% and electric bill for space cooling in 100%. Dependence ratio of renewable energy can be raised from 0% to 51% due to the installation of chip boilers. On the top of that, building skin insulation can raise that from 51% to 56%.
6) Even if unit price of heavy oil is 47.2YEN/L, payback period can be lower than ten years (9.9 years) due to adoption of natural drying. Wood chip manufacture on site actually requires additional labor. On other words, that can create new employment within the resort area and can positively affect Tateshina’s local economy. Self-supplying wood fuel and thermal insulation of the accommodation building can make existing expense outgoing from the resort area for hot water heating with fossil fuel of 7,300,000YEN/year, space heating and cooling in accommodation rooms with electric power of 1,200,000 YEN/year, log for log-heater of 230,000YEN/year return to the resort.
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