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成果報告書詳細
管理番号20180000000428
タイトル平成26年度ー平成29年度成果報告書 水素社会構築技術開発事業 水素エネルギーシステム技術開発 水素(有機ハイドライド)による再生可能エネルギーの貯蔵・利用に関する研究開発
公開日2018/6/27
報告書年度2014 - 2017
委託先名千代田化工建設株式会社 国立大学法人横浜国立大学
プロジェクト番号P14026
部署名次世代電池・水素部
和文要約下記の4つの研究開発項目を遂行した。
(1) 「水素(有機ハイドライド)による風力発電エネルギー貯蔵の研究開発」
出力変動を伴う風力発電が電力系統に大量に接続された際、給電指令所からのLoad Frequency Control(LFC)信号の一部(模擬)を水電解装置に印加して水素を製造し、生成量が変動する水素を精製し、更に有機ハイドライドとして安定的に貯蔵するシステムおよび要素技術の研究開発。千代田化工が建設済みの実証プラントに加え、新たに実証プラントを増設して実証試験を行った。
なお、LFC信号は横浜国立大学にてシミュレーションを行って作成した。
(2)「水素(有機ハイドライド)で貯蔵したエネルギーの高効率利用の研究開発」
(2)ー1:脱水素反応(吸熱反応)にSOFCの排熱を有効利用するシステムおよび要素技術。SOFCの廃熱を脱水素システムに供給し、脱水素システムからSOFCへ水素を供給するシステムについて実験と机上検討を行った。
(2)ー2:有機ハイドライドから取り出した(=脱水素反応させた)水素をSOFC向けに精製するシステム。SOFC向けに必要な水素の純度を実験的に確認し、その精製システムを机上検討した。
(3)「電力グリッド安定化の研究開発」
水電解装置による水素変換を電力グリッドとの接続の中で活用することを想定して、グリッド安定化に資する制御手法を提案し、さらに開発した要素技術の評価を行った。
(4)「水素製造における風力発電エネルギー推計の高度化」
NEDO水素利用先導研究開発事業にて国内1カ所・海外1カ所に設置済の超音波風向風速計と矢羽式風向計・風杯型風速計から得られる観測データを比較検討し、両者の差が発生する原因を詳細に解析することで、現有の基準では考慮できない風力の影響を算入した安全で最適な風車設計指針等を得た上で、高風況地における高精度の風力発電エネルギー推計の高精度化を図った。
英文要約Chiyoda Corporation ("Chiyoda") and Yokohama National University ("YNU") carried out the R&D as below.
(1)R&D on wind energy storage by hydrogen (organic chemical hydride)
While considering mass wind power with variable output is connected to the electric power grid, Load Frequency Signal (simulated) from grid control center was loaded to electrolyser to produce hydrogen with fluctuating flow rate, which was fed to the hydrogenation process to produce methylcyclohexane, which was then stably stored.
A new demonstration plant with electrolyser etc were added to the existing demonstration plant of chemical hydride which was beforehand built by Chiyoda.
YNU made a simulator of electric grid including mass wind power generation and Load Frequency Control (LFC) signal. LFC signal was
(2)R&D on high efficiency utilization of energy stored as hydrogen (organic chemical hydride).
(2-1) R&D on the system and elemental technologies on utilization of Solid Oxide Fuel Cell’s waste heat for dehydrogenation (endothermic reaction)
(2-2) R&D on purification of hydrogen from dehydrogenation process for utilization by Solid Oxide Fuel Cell.
(3)R&D on electric grid stabilization
It is expected that electrolyzers which can convert power into hydrogen can be used to stabilize power systems with renewable energy sources in terms of frequency regulation. Control method of the electrolyzer was developed and its effectiveness was evaluated through numerical simulations based on power system models for automatic generation control.
(4)Sophistication of wind power generation estimation in hydrogen production
High-precision data of two places in Japan and overseas were observed by using the ultrasonic anemoscope and the vane/wind-cups anemometer. By analyzing the cause of the difference between the two, the safe and optimum design guidelines for wind turbine in high wind conditions was considered, including the influence of wind power which can not be taken into account by existing standards. High precision wind energy estimation for hydrogen production in the high wind speed region was made.
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