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ニュースリリース

焼却炉での熱電発電 実用化に向けた本格的な実証実験に着手

2010年2月3日

昭和電工株式会社
株式会社プランテック

~世界最高クラス出力の熱電発電モジュールによる中温域(300~600℃)での熱電発電~

 昭和電工株式会社(社長:高橋 恭平、本社:東京都港区、以下 昭和電工)と環境プラントエンジニアリング企業の株式会社プランテック(社長:勝井 征三、本社:大阪市西区、以下 プランテック)は、昭和電工がこのほど開発した中温域(300~600℃)での高変換効率が特長の熱電素子および熱電変換モジュールを使用し、廃棄物焼却炉の廃熱による熱電発電の実用化に向けた本格的な実証実験に着手しました。すでに約4ヶ月(3000時間)の連続運転に成功しており、本年2月からは、耐久性を向上させた新型モジュールにより、新たな実証実験をスタートします。

1、熱電発電について

 熱電発電は熱エネルギーを直接電気に変換する発電方法で、熱電素子の両端の温度差から生じた電位差により電気が流れる現象を利用しています。日本国内で供給されるエネルギーの約7割は未利用のまま熱エネルギーとして大気中に放出されると言われています。この莫大な未利用のエネルギーを有効活用する新技術として、熱電発電は焼却炉や自動車、船舶、装置などのメーカーから早期の実用化を望まれています。また、CO2排出削減のための環境技術としても期待されています。
 熱電発電の実用化については温泉やディーゼルエンジンなどの低温域(100~300℃)での開発が先行しています。一方、より高出力が期待できる中温域での熱電発電については、低温域に比較し、開発が遅れていました。国内に数千件の施設が存在する廃棄物焼却炉から発生する廃熱は中温域であり、今回の実証実験を中温域の熱電発電の実用化に向けた一歩としていく考えです。

2、廃棄物焼却炉における実証実験の主な概要

 今回新たにスタートする実証実験は、プランテックが施工した焼却炉に昭和電工が開発した熱電発電モジュールを設置して実施されます。

(1)昭和電工 熱電発電モジュールの開発

 熱を電気に変換する熱電素子を板状または円筒状に複数組み合わされたものがモジュールとなります。これまで昭和電工は、レアアース事業で培った希土類焼結磁石用合金製造技術、合金の粉末化技術を用い、希土類や鉄、コバルト、アンチモンなどの材料を用いた熱電素子の開発を進めてまいりました。今回開発した素子は資源的な制約の少ない希土類を使用しており、高い競争力を持ちます。また、モジュールの製造に関しては、自動車のエアコン向け熱交換器の設計、製造により培った熱設計技術や接合技術を活用しております。
 高出力の発電を実現するためには熱電素子材料の高導電性と低熱伝導性の両立が求められます。今回、焼結磁石用合金の製造技術であるストリップキャスト法(※1)の応用により材料を急冷凝固し、半導体としての性質を持つ構造であるフィルドスクッテルダイト相(※2)を効率よく生成させ、これを焼結することで高性能な素子を開発いたしました。加えて、モジュール製造においても当社独自の接合技術を適用することにより、500℃近い温度でも発電効率を損なうことなく、高い電気出力を得ることが可能になりました。実験室での測定で高温度側が600℃、低温度側が50℃の場合、熱電変換効率(※3 )6.2%、また出力密度(※4)2.4W/cm2が得られ、最大出力は21.6Wを達成しました。これは熱電変換モジュールとしては、現時点で世界最高クラスとなります。

(2)プランテック 熱電変換モジュールの焼却炉への施工

 プランテックは、国内外で百数十件におよぶ焼却施設の納入実績を有し、その豊富な経験から熱電変換モジュールの焼却炉への施工ならびに、耐久性やメンテナンス性の向上対策など、実証実験における施工上の開発を担当します。
 従来、廃棄物の焼却施設では、大規模施設を除き、廃熱エネルギーの回収手段としての発電設備はありませんでした。本開発を通じて多数の施設に設置できる新たな熱回収技術を提供すべく、実用化に向けて検証を行ってまいります。

 昭和電工とプランテックは今後ともCO2削減や資源枯渇などの地球規模の環境問題の解決への貢献を目指し、熱電発電モジュールの高出力化や耐久性の向上などの実用化に向けた更なる性能の向上を進めてまいります。

以上

  • ※1ストリップキャスト法:
    希土類焼結磁石用合金の製造過程で溶解した原料金属を水冷ロール上で急冷する方法。
  • ※2フィルドスクッテルダイト相:
    さいころ型(立方晶)の結晶構造のこと。
  • ※3熱電変換効率:
    熱エネルギーをどれだけ電気エネルギーに変換することが出来るかを示した割合。%で表示される。
  • ※4出力密度:
    電池が単位面積当たりでどれだけのパワー(W:ワット)を持つかを示す。

【ご参考】

1、写真


今回開発した高出力熱発電モジュー ル(30mm角×高さ4mm)

2、会社概要

■ 昭和電工株式会社

会社名 昭和電工株式会社
本社所在地 東京都港区芝大門1-13-9
設立 1939年6月
社長 代表取締役社長 高橋恭平(たかはし きょうへい)
資本金 121,904百万円(2008年12月31日現在)
従業員数 11,756人(連結)(2008年12月31日現在)
事業内容 石油化学、化学品、無機、エレクトロニクス、アルミニウム等

■ 株式会社プランテック

会社名 株式会社プランテック
本社所在地 大阪府大阪市西区京町堀1-6-17
設立 1967年10月
社長 代表取締役社長 勝井征三(かつい せいぞう)
資本金 100百万円(2008年10月31日現在)
従業員数 100名(2008年10月31日現在)
事業内容 廃棄物発電・熱回収プラント、ろ過式集じん装置、高度排ガス処理設備、リサイクル設備、各種環境装置関連全般

◆ 報道機関お問い合せ先:
昭和電工株式会社 IR・広報室 03-5470-3235
株式会社プランテック 営業本部(広報) 06-6448-0141