コージェネレーションシステムとは

コージェネレーションシステムとは天然ガスやLPガス、電気や石油などを燃料に発電し、排出した熱も回収して利用するエネルギー効率の良い発電設備です。

発電方法は、タービンやエンジンなどの内燃機関や燃料電池を使用する方法と蒸気タービンやボイラーを使用する方法があります。

温水や蒸気の形で熱源や給湯、冷房や暖房など空調に排熱利用します。

コージェネレーションシステムの呼び方

コージェネレーションシステムは経済産業省ではコジェネと呼びます。一般的にはコージェネと略されることもあります。

英語ではCogeneration SystemまたはCombined Heat ＆ Powerです。日本語には熱電供給、排熱発電と訳します。coは共通や共同の意味があり、同時に2つのエネルギーを生産、供給する仕組みです。

コージェネレーション方式の商品は、省エネルギーの「エコ」がついているのが特徴です。

コージェネレーションシステム3つの種類

コージェネレーションシステムには発電に利用するエネルギー源の違いで3種類あります。

家庭用など小型設備で使用されるガスタイプと、工場など大型設備向けの蒸気タービンタイプ、家庭用に普及してきた燃料電池タイプです。また、家庭や工場以外で利用されているタイプが自動車で、エンジンを回転させるエネルギーで車内の冷暖房用の発電をしています。

3種類の特徴や動力源などを簡単に紹介します。

コージェネレーションシステムの種類1：ガスを利用する場合

発電するためにガスを利用するタイプで、ガスエンジンやガスタービン、ディーゼルエンジンなどさまざまな方式が採用されています。

発電時に発生する熱エネルギーを活用したコージェネレーションシステムです。大規模システムは天然ガス、家庭用には都市ガスやLPガスを利用します。方式の違いはありますが、利用エネルギーの総合効率が高く家庭用に多く普及しています。

ガスエンジン

ガスエンジンの使用燃料は、LPガスや都市ガスです。

自動車と同じレシプロエンジンによる発電です。エンジンの冷却水の熱と回収した排ガスの熱を利用し、中型や大型は温水と蒸気を取り出します。また、小型は温水で取り出し、多くの用途に使用できます。

自動車メーカーが開発したコージェネレーション設備を使用した工場では発電と、温水や蒸気を容器の洗浄に利用していて、発電効率の良さが特徴です。

ガスタービン

ガスタービンの発電用燃料は、LPガスや都市ガス、重油や軽油、灯油などです。

ガスの排熱ボイラーを使って全て蒸気で回収し、回収される蒸気は高圧で出力も大きく、地域冷暖房や工場の動力源に使用します。他に、小型で発電効率の高いマイクロガスタービンを使用したシステムもあります。

レシプロエンジンは往復運動、ガスタービンは回転運動の違いがありますが、長時間の連続運転が可能です。

ディーゼルエンジン

ディーゼルエンジンの燃料は、重油や軽油、灯油です。

ディーゼルエンジンで発電し、排熱を回収して蒸気や温水を作り出す仕組みで、大型商業施設の電力と空調に使用します。空調の吸収冷温水機・冷凍機はナチュラルチラーと呼ばれます。

大型船舶に利用されるディーゼルエンジンは非常用発電機としても普及していて、安定した発電量が長所です。

コージェネレーションシステムの種類2：蒸気タービンを利用する場合

ボイラーと連動した蒸気タービンを回転させて発電し、蒸気や温水を利用します。

ヨーロッパの地域暖房を中心に世界中で導入されている方式です。新興国では石炭の消費を抑え、価格の安定に役立っていて、排熱は温度と湿度を分離制御するデシカント空調やアンモニア吸収式冷凍機などに利用します。

ボイラーは重油や石炭など化石燃料を使用しますが、火力発電所よりエネルギー効率をアップ可能です。

コージェネレーションシステムの種類3：燃料電池を利用する場合

燃料電池を利用したシステムで、総合効率の高さが特徴です。

バイオマスや灯油、ガスから水素を作り、空気中の酸素と結合させて発電し、発生する蒸気や熱を温水で回収します。

振動や騒音が少なく、家庭用コージェネレーションシステムに導入されています。また、燃料電池の種類の違いで、固体参加物形と固体高分子形があります。

固体酸化物形

固体酸化物形（PEFC）は電解質にセラミックを使用し、燃料電池の中でも発電効率の高さが特徴です。

発電機器内で水素と酸素から直流電気を発生させ、インバータで交流に変換します。動作温度が高く、排熱利用にも効果を発揮します。

また、触媒に白金を使用せず低コストです。そのため、小規模発電から家庭用の電源など幅広く利用されていますが、予熱が必要で起動するまでの時間が長く、出力密度の低さが課題です。

固体高分子形

固体高分子形（PEFC）は電解質に固体高分子膜を使用します。

起動・停止が簡単です。発電した電力を照明や空調に使用し、発生した熱を温水に利用できる高効率の家庭用発電システムに採用されています。他に温水の不足に備えてガス式のバックアップ給湯器を併設した機種もあります。

なお、触媒に白金を使用するので高価格が欠点です。燃料電池として軽量小型化され、自動車や携帯電話などに活用されています。

コージェネレーションシステムのメリット4つ

コージェネレーションシステムのメリットは環境保全への貢献や省エネルギーなどです。

発電時に発生した熱エネルギーを利用して使用する燃料を抑え、排出ガスも減少させる地球にやさしいエネルギーシステムです。家庭用の電力を賄えるので、電力会社の発電所の電力使用量を削減し、電力の安定供給に貢献します。

電力会社の電気を使用しないので電気代が少なくなるという経済的なメリットもあります。

コージェネレーションシステムのメリット1：環境保全への貢献

コージェネレーション方式は、廃熱を有効に利用して、CO2の排出を削減します。

コージェネレーション設備はエネルギーを効率よく使用するので、カスケード利用と言われます。また、コージェネレーションユニットで作る電気エネルギーと、排熱を利用した熱エネルギーを無駄なく利用できます。

CO2など温室効果ガスの削減による低炭素社会の構築で、環境保全に貢献します。

コージェネレーションシステムのメリット2：省エネルギー

コージェネレーション設備は複数の省エネルギーを実践しています。

工場や家庭で電気を発電するため、送電ロスがありません。発電と排熱利用により、必要なエネルギーを作るための化石燃料を削減します。

消費側の発電は電力会社の発電する電力需要を減らし、コージェネレーション方式と比較して効率の悪い発電施設の稼働を抑えられます。

コージェネレーションシステムのメリット3：非常時にも電力を供給できる

コージェネレーションシステムには停電対応型もあり、災害時にも電力供給が可能です。

都市ガスは、耐震性が高い中圧導管を使用したガス供給システムもあります。停電対応型の設備と併用すると、長期間停電した場合も電力需要に対応できる発電量を確保可能です。

災害時の電力供給が不安定な状態でも、電力と熱エネルギーを利用した給湯や空調システムは安心して利用できます。

コージェネレーションシステムのメリット4：ランニングコストを抑えられる

工場や家庭などコージェネレーションシステムを導入すると、電気料金やガス料金などランニングコストを抑えられます。

使用する電力を発電するので電力会社から購入せずに、支払う電気料金を減らせます。また、ガスコージェネレーション契約に、ガス料金の割引コースを設定している企業もあります。

エネルギー利用に対するランニングコストを抑えられ、設置費用を早く回収することが可能です。

コージェネレーションシステムの導入先

コージェネレーションシステムは大型商業施設やホテル、工場や地域冷暖房、マンションなどで導入されています。

火力発電にコンバインドサイクル方式のコージェネレーションを採用し、供給の不安定な太陽光や風力などの再生可能エネルギーを補う役割を担います。

農業の利用例は、寒冷地の農業用ハウスの環境制御です。マイクロガスタービン方式の設備を暖房と照明、地温管理に活用しています。

一般家庭にも徐々に普及している

家庭用コージェネレーションシステムは補助金制度を活用して、徐々に普及しています。

補助金制度は終了しましたが、法定耐用年数を経過した買い替え需要と製品価格の値下がりにより、導入する家庭が増えています。災害時の電力供給に対する意識の高まりやランニングコストを抑える点も魅力です。

手がけるメーカーの増加で選択肢が増えたことや、充実したメンテナンスも普及を促進する要因です。

コージェネレーションシステムの導入を検討してみよう

コージェネレーションシステムは小型タイプも充実し、一般家庭でも導入のチャンスです。

コージェネレーションシステムは、エネルギー効率が高く、ガス料金などで電気料金を減らせる利点があります。災害時のエネルギー確保も各家庭で対応する問題です。

熱電比の高い地域や商用施設だけでなく、カタログの内容を比較して家庭用の導入を検討してみましょう。