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バイオマス発電ができる軽トラ、災害時に電力と温水を供給

   

芝浦工業大学気工学科の高見弘教授は2016年11月29日、災害時などに電気とお湯を供給できるハイブリッド電源車を開発したと発表した。軽トラックを改造しスターリングエンジンと太陽光パネル、蓄電池を搭載したもので、災害時などに役立つ移動できる電源としての活用を想定したユニークな車両だ。

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 車両は「災害などで被災しても電気とお湯があれば、必要最低限の生活レベルは確保できる」という開発コンセプトのもと、再生可能エネルギーを活用して電力とお湯を供給できる複数のシステムを組み込んでいる。まず、車両の上部には100W(キロワットの)太陽光パネルを合計6枚設置。夜間や天候不良時、急な大電力消費を想定し、太陽光で発電した電力を貯蔵できる48V(ボルト)110Ah(アンペアアワー)の蓄電池も搭載している。

 大きな特徴となっているがの、スターリングエンジンの搭載だ。これはシリンダー内のガスまたは空気を外部から加熱・冷却し、その体積変化でピストンを動かすことで熱エネルギーを運動エネルギーに変換する外熱機関。今回の車両では、ピストン駆動機構を持たず、パワーピストンを振動させて動力を取り出すフリーピストンタイプのものを採用している。木質チップなどのバイオマス資源を燃焼させて外から熱を加え、取り出した動力で出力1kWの発電機を駆動させる。さらに燃焼時の熱を活用し、同時にお湯も作るという仕組みだ。

 出力10kW未満のスターリングエンジン発電設備は、一般用電気工作物に区分される。しかし、ピストンスターリングエンジンに一般的な発電制御用コンバーターシステムを接続して発電を行おうとすると、コンバーターが出す高調波によってエンジンが不安定になるという課題があった。

 高見教授はかねてよりスターリングエンジンの研究に取り組んでおり、この問題を解決するコンバータを開発。このほど産学連携で軽自動車の荷台に収まるシステムを完成させた。現在、システムの一部を「フリーピストンスターリングエンジン発電装置」として特許申請を行っているという。

3キロのチップで200リットルの温水と電力

 3kg(キログラム)の木質バイオマスペレットを1時間燃焼することで、1kWh(キロワット時)の電力と、45度の温水を約200リットル作ることができるという。電気と同時にお湯も作ることができるため、非常時には照明や調理、シャワーなども利用できる。ガレキ撤去のための電動ノコや救命機器などの非常用電源としても使用可能だ。

 今回採用しているスターリングエンジンは、外部から熱を加えるだけで発電できるというメリットがある。現在は熱源として専用木質ペレットを燃焼させるシステムとなっているが、将来はガレキなど、その場で調達できる廃材を燃料として利用できるように改良を続けるという。

 この他にも操作の自動化や、雨天時にも安定稼働できるよう耐久性の向上などにも取り組む。同時に量産化に向けた連携先を模索していく方針だ。

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