燃料電池とガスタービンを組み合わせたハイブリッド発電システムの実証を開始

―トヨタ元町工場でエネルギー効率や運転性、耐久性を検証・評価―

2017年4月26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
理事長 古川 一夫

NEDOは、トヨタ自動車（株）を助成先として円筒形の固体酸化物形燃料電池（SOFC）とマイクロガスタービン（MGT）を組み合わせた「加圧型複合発電システム」（ハイブリッド発電システム）を同社元町工場（愛知県豊田市）に設置し、実証を開始しました。実証運転では、このハイブリッド発電システムを工場の自家発電設備として使用し、エネルギー効率や運転性、耐久性を検証・評価し、SOFCの実用化に向けたシステムの開発および初期導入の加速を目指します。

• 図1 ハイブリッド発電システムの外観

1．概要

水素などを燃料とし、高いエネルギー効率を持つ燃料電池は、エネルギー消費量や環境負荷の低減に大きく貢献することや燃料電池分野の市場拡大に向けて、業務用燃料電池の適用が期待されており、経済産業省が策定した「水素・燃料電池ロードマップ」において2017年の市場導入が目標に掲げられています。このような背景のもと、NEDOは業務用の固体酸化物形燃料電池（SOFC）^※1システムの実証試験を実施し、その導入効果の検証および実用化へ向けた課題抽出を行うことにより、これらシステムの開発および初期導入が加速されることを目的としたプロジェクト^※2を2013年度より実施しています。

本プロジェクトにおいて、NEDOは、トヨタ自動車株式会社を助成先として、円筒形のSOFCとマイクロガスタービン（MGT）^※3を組み合わせた「加圧型複合発電システム」（以下、ハイブリッド発電システム）を同社元町工場（愛知県豊田市）に設置し、実証を開始しました。実証運転では、このハイブリッド発電システムを工場の自家発電設備として使用し、エネルギー効率や運転性、耐久性を検証・評価することにより、SOFCの実用化に向けたシステムの開発および初期導入の加速を目指します。

2．ハイブリッド発電システムの概要

ハイブリッド発電システムは、天然ガスを改質して取り出した水素と一酸化炭素を使い、燃料電池とマイクロガスタービンのそれぞれで発電する二段階の発電機構を採用しており、定格出力は250kWです。加えて、発電で生じる排熱をエネルギーとして活用するコージェネレーション（熱電併給）を採用しています。

二段階の発電により、高い発電効率（55％）^※4を達成するとともに、コージェネレーション採用により、総合効率（65％）を高めており、低炭素社会実現に向けた有効な技術と位置付けています。

• 図2 ハイブリッド発電システムのフロー図

• 〔1〕天然ガス（CH₄）を、燃料電池内で改質し、水素（H₂）と一酸化炭素（CO）を取り出す
• 〔2〕マイクロガスタービンから送り込まれた加圧空気中の酸素（O₂）と、水素・一酸化炭素の化学反応によって、燃料電池で発電する
• 〔3〕燃料電池での発電に使用しなかった排燃料（水素など）と高温・高圧排気をマイクロガスタービンへ送る
• 〔4〕マイクロガスタービンで、排燃料を燃焼させ、タービンを回して発電する
• 〔5〕燃焼によって生じる排ガスから、排熱を回収する

【用語解説】

※1 固体酸化物形燃料電池（SOFC）

SOFCはSolid Oxide Fuel Cellの略称で、電解質としてイオン伝導性セラミックスを用いており、作動温度は700～1000℃。燃料には水素の他に天然ガスなどが利用可能。

※2 プロジェクト

「固体酸化物形燃料電池等実用化推進技術開発／固体酸化物形燃料電池を用いた業務用システムの実用化技術実証／円筒形SOFC－マイクロガスタービンハイブリッドシステムの市場投入に向けた技術実証」（2013年度～2017年度）

※3 マイクロガスタービン（MGT）

MGTはMicro Gas Turbineの略称で、ガスタービンの中で、小型のものをマイクロガスタービンといい、発電量が小さい一方、コストと設置面積を抑えられる特徴を持つ。

※4 高い発電効率（55％）

発電した電力量から所内電力（発電に必要な補器の動力）を差し引いた電力量に相当。

3．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 新エネルギー部 担当：横本 TEL：044-520-5261

（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、髙津佐、藤本 TEL：044-520-5151 E-mail：nedo_press@ml.nedo.go.jp