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2011-04-07

原発に変わる新たな手法 ガスタービン発電

 原子力発電で放射能飛散という致命的な状況が発生し、関東地方が電力不足の状態に陥っています。新たな代替発電としてLNG(天然ガス)を燃料とするガスタービン発電が有効との意見があります。今泉大輔さんによると、三菱が2009年に開発したものを使えば、1年以内に建設完了し稼働できるとのこと。








関東の計画停電を救う発電用ガスタービン2011/03/25
エネルギー

今朝の日経新聞では、東京電力が発電量の不足を早期に補うために、天然ガスによるガスタービン発電を10基前後、260万kW(キロワット)分を新設すると報じられていました。このガスタービンについて、いくつか補足情報を書きます。

ガスタービンは三菱重工が得意としています。同社の原動機事業本部は、同社の売上の約1/3を占めますが、営業利益については同社全体の8割を稼ぐ、非常に利益率のよい部門です。この原動機事業本部の稼ぎ頭だと思われるのが発電用ガスタービン。すなわち、今回、東京電力が新設を急ぐ天然ガスによる発電機です。

そもそもガスタービンとは、航空機や船舶などに用いられているエンジンで、航空機のジェットエンジンもガスタービンの一種だそうです。歴史的にはこうした輸送用途で用いられていたものが、発電用に転用されて、発電用ガスタービンというジャンルの製品が存在しています。

発電用ガスタービンは発電効率がよい、別な言い方をすれば、投入する単位当たりエネルギーから得られる電力量が大きいという特徴があります。コンバインドサイクル発電と言って、ガスタービンで発電を行う際に得られる排気が持つ熱を再利用し、それで蒸気を発生させて蒸気タービンを回し、そこからも発電を行います。こちらにその模式図があり、わかりやすいです。いわば一粒で二度おいしい発電方式であるため、発電効率が高いのです。

三菱重工は2009年に世界最大規模、最高効率の発電用ガスタービンを開発したことが報じられています。これによって得られる発電容量は460MW(メガワット)。標準的な原子力発電所は1基で1,000MW(100万kW)と考えればよいですから、およそ原発1基の半分の発電容量を持つという、非常に大規模な発電用ガスタービンだと言うことができます。なお、発電用ガスタービンやコンバインドサイクル発電は、1つの装置というよりは、多数の部材からなるプラントとして実現します。

計画から稼働まで10年以上かかることも珍しくない原子力発電に比べて、発電用ガスタービンは建設期間が短いそうです。今朝の日経では4ヶ月から1年で稼働が可能だと書いていました。

天然ガス…日本では陸路のパイプラインで輸入することができないので、液化天然ガス(LNG)ということになりますが、天然ガスによる発電は発電コストが石油よりは安く、経産省の資料によると、原子力と比較してもさほど見劣りしません。こちらをご覧ください。

また、石炭と比べると、排出する二酸化炭素の量は半分程度であり、低炭素化を推進する意味でも、天然ガスは有力な選択肢です。例えば米国ではエネルギー源別発電で見れば石炭が半分近くを占めますが、これを天然ガスにすべて置き換えることができれば、米国に期待されている二酸化炭素排出削減のかなりの割合が達成されると言われています。天然ガスについては、弊ブログのこちらの投稿も参照(調べてみました:シェールガスが注目される理由←シェールガスも天然ガスの一種です)。

発電用ガスタービンでもっとも大きな市場シェアを持つのはGEです。4割以上を取っています。同社はジェット機用エンジンを手がけていますから、その延長で発電用タービンも作るのでしょうね。世界では100億ドル〜150億ドル規模の市場があります。

東京電力は夏頃までに総発電容量を現在の3,850kW(福島第1原発や他の火力が失われたことによる)から5,000万kWに引き上げる考えだと報じられています。発電用ガスタービンによって増強される予定の260万kWはその内数なのか、アドオンなのか不明ですが、建設期間が短くて済むのはありがたいことです。

http://blogs.itmedia.co.jp/serial/2011/03/post-473a.html








2011年3月8日

東京ガス、オーストラリアの非在来型ガスプロジェクトに参画し日本初の購入契約
http://eco.nikkeibp.co.jp/article/news/20110308/106058/








長いですがわかりやすくすると、アメリカで天然ガスがめっちゃ取れる様になった。もう原子力とか石油とか必要ない、これからは天然ガスの時代、ということです。





第110回「米国のもう一つのエネルギー「ルネサンス」」

(2010.02.22)

 米国では、この数年間(前ブッシュ政権の初期から)「原子力ルネサンス」について多くの議論が行われ、あるいは、期待を集めてきた。原子力ルネサンスは、30年間に及ぶ新規原子力発電所の建設が無い状況に終わりを告げ、1960-70年代の第一次原子力ブームのときに建てられた老朽化した原子力発電所を、安全・効率的で、経済性に優れた原子炉で置き換えようとする動きである。オバマ政権が誕生してからは、米国の原子力ルネサンスの将来は不透明であった。電力会社は、ある程度の数の新規プラントを建設するのに必要となる巨大な資金を調達しなければならない、という困難に直面していた。しかし、最近になってオバマ政権は新たな原子力政策を支持するようになり、原発建設に向けた政府保証枠を現行(185億ドル)の3倍(540億ドル)に拡大する方針を打ち出すとともに、ジョージア州で計画されている2基の原発建設に対して83億ドルの保証供与を決めるなど、資金問題にも解決の兆しが見えてきた。この良く知られた原子力ルネサンスの動きの影で、この10年の間に、米国のみならず世界の将来にも深く関係するもう一つのエネルギールネサンスが静かに米国内で拡がっていた。

 それは天然ガス埋蔵量の大幅な増加である。このもう一つのルネサンスの本質を理解するために、天然ガスに関する次の事実を考慮したい。
 天然ガスは、米国の一次エネルギー消費のおおよそ24%を占め、石油の38%に次いで2番目である(原子力は8.4%、石炭は22.5%)。DOEのEnergy Information Administrationによれば、1998年末の時点で米国は164兆立方フィート(Tcf)の天然ガス確認埋蔵量(proven reserves)を持っていたが、1999年始から2008年末までの10年間に193Tcfの天然ガスを生産してしまった。しかし、この間の生産によって国内埋蔵量を枯渇させるどころか、2008年末の時点での米国の確認埋蔵量は245Tcfと逆に増加しているのである。つまり、この10年間の間に新たに274Tcfの埋蔵量が確認されたということである。2009年においては、永らく天然ガス生産のリーダーであったロシアさえも凌ぐほどとなっている。さらに、非政府組織であるPotential Gas Committee(産学の専門家の集団)の2009年レポートによれば、2008年時点での予想埋蔵量(possible reserves)は2,074Tcfと2006年の予測から35%も増えており、これは米国の必要量の90年分以上に相当するものである。
 この驚くべき天然ガス埋蔵量の増加の背後に何があったのか。この10年間に、一連の技術的な革新によって、米国の企業は従来とは違った資源(その中でもっとも重要なのはシェールガス鉱床)からガスを抽出できるようになった。シェール(頁岩)は、米国中で見られる微粒子の堆積岩である。シェール層が岩の中に天然ガスを閉じ込めていることは長く知られてきた。しかしながら、頁岩は非多孔性があるため、地層に垂直孔を掘ってガスを地表まで引き出すという、伝統的な方法ではガスを取り出すことは不可能であった。一連の着実な実験と改良を通じて、米国の企業は「暗号を解読」し、競争力のあるコストでシェール資源を開発できる二つの技術を完成し結合した。一つは、水平掘削(Horizontal drilling)である。最初に地表から垂直に掘り下げた後に側方からドリルで掘ることにより、シェール層領域を拡げて開ける方法である。もう一つは水圧破砕(Hydraulic fracturing)である。水と砂を混ぜた液体を岩に打ち込むことにより、人工的なひび割れを生じさせ、ガスを自由に浮上させてガス井に入るようにするものである。これらの技術革新の結果、1998年から2007年の米国での(シェール資源を含めた)非在来の資源からの天然ガス生産は65%近く増えて、全米でのガス生産量の半分を占めるに至っている。
 米国の天然ガス埋蔵量が実際に増えていることだけではなく、ガス資源開発に超党的な政治の支援があることは、特筆すべき点である。共和党は、エネルギー安全保障を政策の重要課題と位置づけ、長い間、国内の石油・ガス採掘事業を支持してきたが、不安定で非友好的な中東の政権や、戦略上のライバルであるロシアに強くコントロールされる海外化石燃料への依存を減らすという点で、シェール資源という新しい発見を歓迎している。同時に、民主党は一般的に米国の炭素排出量削減に関心を持っており、単位エネルギー当たりで石炭の56%、石油の71%しかCO2を排出しない天然ガスに、オープンな姿勢をとっている。天然ガスへの超党的な支持の一つの兆しとして、昨年、24の州にまたがる23名の民主党下院議員と28名の共和党下院議員から成る天然ガス部会(Congressional Natural Gas Caucus)を、この資源の活用拡張のために設置したことが挙げられる。オバマ政権もまた、新しいガス資源への強い支持を表明している。事実、昨年11月の中国訪問の際には、胡錦濤総書記(国家主席)と共に、米国の持つ技術を中国の持続的なシェール資源開発に活用することを目的として、新しい米中シェールガス資源イニシャティブを宣言した。
 安定したベースロードのエネルギー源に適した石炭や原子力とは異なり、ガス火力発電は需要に応じて迅速に出力の上げ下げができる。したがって、風力や太陽光といった、風速や日照という自然変動に出力がひどく依存する再生可能エネルギー源を補填するのに、天然ガスプラントは適している。すなわち、新しい天然ガス革命は、米国で再生可能エネルギー源を拡張するカギとなる役割を担っている。同時に、再生可能エネルギーは化石燃料に比べて依然として法外にコストが高い状態であるが、多くの米国人が天然ガスを「橋渡し燃料」と呼ぶように、次世代のエネルギー源(太陽光、風力、バイオ)が既存エネルギー源とコスト競争力を持つようになるまでの今後数十年間に必要となるクリーンで経済的なエネルギーを提供できると考えている。

 日本でもシェールガスへの注目は高まっているようである。今月の16日の日経新聞一面では、三井物産が54億ドルを投じて米国ペンシルバニア州のシェールガスプロジェクトに参画することが報じられている。

 私たち三菱総合研究所は、我が国、特に原子力産業界にいくつかの大きな影響を与えると思われるこれらの開発について、注意深く観察していきたい。日本の液化天然ガス(LNG)輸入量は全世界の40%を占め、世界的に見ても日本は断然大きな消費者である。すでに米国のガス生産の増加は、ロシアの北米への天然ガス輸出計画をキャンセルさせ、日本に引き続き(米国での新しい供給が無かった場合と比べて)安い価格で天然ガスを供給することとなった。天然ガス開発が、日本の原子力エネルギーへの依存を実質的に変化させるとは考えにくいが、天然ガス利用の増大が、日本の原子力産業の期待の大きい米国の原子力ルネサンスを減速させる可能性はある。結果的に、日本の原子炉メーカが新規原子力発電所建設に大きな市場を見出せなくなる恐れがある。しかしながら、天然ガスブームが米国のウラン需要を下げることにより、日本の原子力発電事業者や消費者にとって利益となることも同時に考えられる。今後とも、日本の原子力産業への影響の視点から、原子力以外のエネルギー源の動向を複眼的に見ていきたい。

http://ssu.mri.co.jp/columns/articles/vol110




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