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Press Release

15業種の工場設備の排熱実態調査報告書を公表

―200℃未満を中心とした未利用熱活用技術の開発、導入で省エネに貢献―
2019年3月4日
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合

NEDOと未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)は、未利用熱活用技術の産業分野などへの適用と普及促進の方策立案による省エネ化を促進するため、熱利用量の多い15業種を対象に未利用熱の排出・活用状況に関するアンケートを実施し、全国1273事業所の回答から得られた分析結果を報告書として本日公表しました。

報告書では、15業種の業種別、温度帯別、設備別の未利用熱の排出・活用に関する実態が明らかになったほか、200℃未満の未利用熱量(排ガス熱量)が未利用熱量合計の76%を占めていることも判明し、今後、これら未利用熱の活用技術が開発、導入されることで、国内の産業分野の省エネに大きく貢献できることが分かりました。

1.概要

産業分野のエネルギー利用は、1970年代の2度の石油危機を大きなきっかけとして省エネルギー化が積極的に進められ、その後、生産量は増えながらも、エネルギー使用量はほぼ同程度で推移しています。一方、産業分野のエネルギー利用の約5割は工業炉やボイラーなどの加熱用途で占められ、排熱も多い中、経済性をはじめ、さまざまな理由で排熱の回収・再利用が不十分な生産現場も見られます。

産業分野のさらなる省エネ化を促進するには、工場など生産現場での排熱の回収・再利用につながる部素材・機器・システムの研究開発者、プラントエンジニア、生産現場のエネルギー管理者などが生産現場のエネルギー利用情報を共有することが重要です。しかし、工場には蒸気ボイラーのような汎用性の高い設備だけでなく、各工場の事情に合わせた独自性の高い設備も少なくありません。また、生産工程は企業のノウハウが凝縮されており、秘匿性が高く、エネルギー利用状況も公開されにくい状況です。

今般、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)は、同組合員である国立研究開発法人産業技術総合研究所(以下、産総研)、一般財団法人金属系材料研究開発センターとともに、「未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発※1」事業で、調査チーム(産総研 省エネルギー研究部門 総括主幹 平野聡ほか)を設置し、未利用熱活用技術の産業分野などへの適用および普及促進の方策立案による省エネ化を促進するために、熱利用量の多い15業種を対象に未利用熱排出・活用状況に関するアンケートなどを実施し、全国1273事業所の回答から得られた分析結果を報告書として本日公表しました。

2.産業分野の排熱実態調査の結果概要

エネルギーの使用の合理化に関する法律(省エネ法)に規定される第一種エネルギー管理指定工場のうちの4138事業所、および第二種エネルギー管理指定工場※2のうちの345事業所を対象として、2014年から2016年にかけて調査票を配布し、1273事業所(第一種1057事業所、第二種216事業所)から回答を得ました。

回答結果に基づいて、工場への投入エネルギーと排ガスの状態で廃棄されている未利用熱との相関関係を業種別に求め、その近似式と2015年度の製造業の業種別エネルギー消費量の統計値を用いて、未利用熱量(排ガス熱量)の全国値を推定※3しました。図は、業種別・温度帯別の排ガス熱量の全国推定値を示しており、溶解や熱処理を伴う鉄鋼業、非鉄金属業、輸送機械業は500℃以上の高温の排ガスも多いことや、焼却を伴う清掃業やその他の製造業からは150~249℃に集中する形で比較的高温の排ガスが排出されていることがわかります。これら15業種の排ガス熱量の合計は743ペタ・ジュール※4年毎(PJ/y)になり、そのうちの76%に当たる565PJ/yは200℃未満の排ガス熱量が占めています。

したがって、200℃未満を中心とした未利用熱を有効に活用する技術が開発、導入されれば、国内の産業分野のエネルギー消費量削減に大きく貢献できることが分かります。

  • 業種別・温度帯別の未利用熱量(排ガス熱量)の全国推定値(化学、電力は右軸)を表した図
    図 業種別・温度帯別の未利用熱量(排ガス熱量)の全国推定値(化学、電力は右軸)

このほか、旧通商産業省のニューサンシャイン計画「広域エネルギー利用ネットワークプロジェクト」の一環として、一般財団法人省エネルギーセンターが実施した工場群のエネルギーシステムに関する調査研究(2000年度)の結果との比較を行いました。その結果、2015年の15業種全体の排ガス熱量は、2000年から約14%低下しており、2015年までの15年間に1割程度の省エネルギーが達成されていることが推測されました。

3.報告書の構成および公開情報

本報告書は、下記の章・項目から構成されています。

第1章 産業分野の未利用熱の排出状況

  • 1.1 調査背景
  • 1.2 調査方法
  • 1.3 調査結果
    • 1.3.1 アンケート配布、回収状況
    • 1.3.2 未利用排ガスエネルギーの温度帯別傾向
    • 1.3.3 未利用排ガスエネルギーの設備別傾向
    • 1.3.4 日本全体の未利用熱
    • 1.3.5 日本全体の未利用排ガスエクセルギー
    • 1.3.6 都道府県別の未利用排ガスエネルギーの推計
    • 1.3.7 産業技術や製造プロセスの変化動向に関する意見
    • 1.3.8 新技術を導入する際の優先評価項目
    • 1.3.9 新技術を導入する際の条件
  • 1.4 調査のまとめ
  • 1.5 参考文献

第2章 産業分野の未利用熱の活用状況

  • 2.1 調査背景
  • 2.2 調査方法
  • 2.3 調査結果
    • 2.3.1 アンケート配布、回収状況
    • 2.3.2 従来型の排熱利用設備の導入状況
    • 2.3.3 未利用熱活用設備の導入の可能性
    • 2.3.4 未利用熱利用のための障害、要求
    • 2.3.5 熱輸送状況
  • 2.4 調査のまとめ
  • 2.5 参考文献

第3章 調査体制

第4章 産業分野の未利用熱の排出状況調査

  • 4.1 未利用熱の排出状況調査のアンケート書類
  • 4.2 生産設備別の排ガスエネルギー
  • 4.3 生産設備別の排ガスエクセルギー
  • 4.4 発電設備別の排ガスエネルギー
  • 4.5 発電設備別の排ガスエクセルギー
  • 4.6 モデル分析
  • 4.7 2000年の調査結果の修正値
  • 4.8 日本全体の未利用排ガスエネルギーの変化
  • 4.9 新技術を導入する際の優先評価項目(業種別)
  • 4.10 新技術を導入する際の条件(業種別)
  • 4.11 参考文献

第5章 産業分野の未利用熱の活用状況調査

  • 5.1 未利用熱の活用状況調査のアンケート書類
  • 5.2 未利用熱活用技術への関心度

本報告書は、以下のウェブサイトからダウンロード可能です。

4.今後の予定

NEDOは、今回の報告書を活用して、工場のエネルギー利用状況などを製造プロセスごとに実計測するなどの方法により詳細に調査し、モデルケースでのケーススタディを実施することにより、具体的な省エネルギー効果や環境影響性、未利用熱活用技術の導入メリットや普及拡大させるための方策を明確にします。これらの活動を通じて、200℃未満を中心とした未利用熱の有効活用技術の産業分野などへの適用および普及促進を目指します。

【注釈】

※1 未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発
  • プロジェクトリーダー:小原春彦氏(産総研 企画本部 副本部長)
  • 事業概要:未利用熱エネルギーに関する革新的な活用技術の研究開発を行います。
  • 事業期間:2013年度~2022年度(うち2013年度~2014年度は経済産業省にて実施)
※2 第一種および第二種エネルギー管理指定工場
工場などにおいてエネルギーの年度の使用量が原油換算で1,500kℓを超える場合は、エネルギーの使用の合理化を特に推進する必要があることから、エネルギー管理指定工場等として指定されます。年度のエネルギー使用量が原油換算で3,000kℓ以上の工場・事業場は、「第一種エネルギー管理指定工場等」に指定されます。また、エネルギー使用量が原油換算で1,500kℓ以上3,000kℓ未満の工場・事業場は、「第二種エネルギー管理指定工場等」に指定されます。(出典:経済産業省関東経済局WebサイトよりNEDO作成)
※3 未利用熱量(排ガス熱量)の全国値を推定
未利用熱量(排ガス熱量)は、年間稼働時間、排ガス温度、単位時間あたりの流量のアンケート回答値から算出しました。なお、温度は把握していますが流量の実績値については把握管理していないとの回答が多かったため、省エネ法の基準空気比を参考に空気比を仮定し、ガス流量の推定式を用いて排ガス熱量を算出しました。また、石油・石炭業、鉄鋼業、清掃業を除く12業種の業種別の排ガス熱量の全国値は、各業種の投入エネルギー量(除く電力)と排ガス熱量の関係を最小二乗法で線形回帰し、求めた回帰式に「総合エネルギー統計」(資源エネルギー庁、2018年4月24日改訂版)から得られた2015年度の各業種へのエネルギー投入量を代入することで推算しました。石油・石炭業および鉄鋼業については、主要事業所からのアンケート回答がなかったため、文献および業界団体や特定企業などへのヒアリング情報によって全国値を推定しました。
(出典:「総合エネルギー統計」(資源エネルギー庁、2018年4月24日改訂版))
※4 ペタ・ジュール
PJ(ペタ・ジュール)はエネルギー量の単位で、千兆(10の15乗)ジュール。1ジュール≒0.239 カロリー。例えば0℃の水1リットルを100℃まで沸騰させるには418kJ(キロ・ジュール)=418,000Jが必要です。4人家族の家庭が1年間に使用するエネルギーが、全国平均で43GJ(ギガ・ジュール)=43,000,000,000Jです。
(出典:経済産業省資源エネルギー庁「平成22年度エネルギー消費統計結果概要」)

5.問い合わせ先

(本ニュースリリースの内容についての問い合わせ先)

NEDO 省エネルギー部 担当:近藤、小笠原 TEL:044-520-5281
未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合 担当:宇都、箕浦 TEL:03-3592-1284

(その他NEDO事業についての一般的な問い合わせ先)

NEDO 広報部 担当:坂本、佐藤、藤本 TEL:044-520-5151 E-mail:nedo_press@ml.nedo.go.jp