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産業分野

ガスタービンとは

写真2点  ガスタービンは内燃機関の一種で、高温の気体の流れによりタービン(羽根車)を回転させることで、動力または推進力を発生させることができる熱機関です。主に発電、船舶、航空機に使用されています。
 そして、それを利用したガスタービン発電は、他の発電システムに比べると小型で高出力が得られることに特徴があります。そのうえ、石炭火力発電に比べ、CO2やNOxなどの排出量の抑制が行いやすいというメリットもあります。
 また現在、天然ガスを燃料とする発電システムのうち、最も熱効率が高いものとして、「ガスタービンコンバインドサイクル発電システム(GTCC)」が期待されています。同システムは、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた発電方式でガスタービンや蒸気タービン単体に比べて10%以上も熱効率が高いという結果が出ています。
 ガスタービン単体の高効率化はGTCCのさらなる高効率化にもつながり、現在の日本の電力需要や地球温暖化防止策に大きく寄与することが期待されます。

NEDOのガスタービン技術開発

 NEDOでは、これまでガスタービンの高効率化に関する技術開発を複数実施してきました。
 実施例の1つとして、三菱重工業(株)、(独)物質・材料研究機構が取り組んでいる「高効率ガスタービン用タービン翼部材の研究開発」があります。このプロジェクトでは、1700℃(燃焼機出口ガス温度)級ガスタービン(世界最高水準)の実現に不可欠な要素技術であるタービン翼部材の開発を行い、超耐熱合金の材料組織を適正に制御できる鋳造技術、および、タービン翼部材の量産時においても安定した品質の確保を可能とする製造技術の確立にめどをつけました。
 一般的にガスタービンの熱効率向上には、燃焼ガス温度を高くすることが効果的であり、これまでもナショナルプロジェクトにおいて1500℃級、1600℃級ガスタービンの技術開発を行い、実用化してきました。現在は、経済産業省においても1700℃級ガスタービンの実用化に向けた実証技術開発プロジェクトをNEDO 事業と並行して実施しています。
ガスタービン写真  もう1つの例としては、(株)日立製作所が取り組んでいる「高効率ガスタービン用アドバンスド遮熱コーティングの実用化研究開発」があります。このプロジェクトでは、ガスタービン単結晶翼用の耐熱温度950℃級遮熱コーティング(世界最高水準)の開発を行い、商用運転中の中容量ガスタービン(五井コーストエナジー(株)五井発電所)に適用し、本技術の実用化にめどをつけました。
 ガスタービンの効率化には、燃焼ガス温度を高くするほかに、高温部材の冷却空気の削減も効果的です。この技術を適用することで、従来のものに比べて、燃焼ガス温度の高温化、部品の冷却空気削減が可能となりガスタービンを高効率化することができます。
 NEDOは、これら以外にもガスタービンの高効率化に関する技術開発を現在も複数実施しており、今後も助成事業などを通してガスタービンの要素技術開発を中心に、さらなる高効率化を目指して支援をしていく予定です。

ガスタービン写真

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定期広報誌「Focus NEDO」第49号より