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建築設備への水素エネルギー導入技術を開発
－ 水素の生成と貯蔵機能を有する5kW級のエネルギー供給に成功 －
2006年10月31日
高砂熱学工業（石田栄一社長）と産業技術総合研究所（吉川弘之理事長）は、空調を中心とする建築設備への水素エネルギー利用システムの研究を、共同で進めてまいりましたが、このほど開発に一定の成果が得られましたことをお知らせします。
現在、業務用ビルではさまざまな省エネルギー対策が講じられていますが、エネルギー自由化や環境意識の高まりなどから、一層の有効活用が必要になっています。
高砂熱学工業は、エネルギー貯蔵密度が水の約100倍と高い水素（水素吸蔵合金による水素貯蔵を想定）に着目し、1994年から段階的に、その特性を利用したエネルギー供給システムの開発に取り組んでまいりました。このシステムは、水素を貯蔵する「水素吸蔵合金」を中心に、水電解と燃料電池とを組み合わせたもので、単純な組み合わせでは達成できなかった高効率化を、産業技術総合研究所と共同で、水電解装置（産総研で開発した製造方法を使用）や水素吸蔵合金の最適化によって実現し、このほど水素の生成と貯蔵機能を有する5kW級の電気・熱エネルギーの供給システムの開発に成功しました。
このシステムを応用することにより、電気、ガス、石油、風力、太陽光など多様なエネルギーを水素として水素吸蔵合金に貯蔵し、冷熱、温熱、電気など多様なエネルギーを発生させることが可能です。建築設備に導入することで、省エネだけでなく、自らがエネルギーの生成、貯蔵、供給機能を持つことで、ライフラインが途絶えた災害時にも必要最低限のエネルギー供給が可能となる、すなわち建物機能の強靭化を実現することができます。
当システムは現在実用化の研究段階で、近い将来の建築設備への導入を目標としております。
高砂熱学工業は、中期経営計画(2005～07年度)の基本方針のひとつ「省エネルギーのための空調を主とした熱源エネルギーの最適化技術の提供」を柱に、空調設備の企画～設計～施工～検証～運用のワンストップサービスを進めております。
水素利用技術の建築設備への導入は、従来の熱エネルギーだけでない幅広いエネルギーを有効活用するサービスを提供することになります。これにより、当社はビルのエネルギー全般のソリューション提供企業として、ビルを自立・自律性の高い強靭なものとし、顧客や地域社会に貢献していけるものと考えております。
水素利用システムの概要
当システムは、下記の水素の特徴を生かした「水素吸蔵合金」に水素を蓄え、水電解と燃料電池を組み合わせて、エネルギーを発生、供給させるものです。
エネルギー媒体としての水素の特徴
- （1）高いエネルギー貯蔵密度
水素は1m³当たり2,700kWh（水素吸蔵合金による水素貯蔵を想定）ものエネルギーを貯蔵できます。ビルの省エネ空調システムとして利用されている水蓄熱の水が30kWh/m³、氷蓄熱の氷120kWh/m³と比べ格段に高く、エネルギー媒体として高い効率を持っています。 - （2）入出力エネルギーの多様性
水素に貯蔵するためのエネルギー源は、電気、石油、ガスだけでなく、風力、太陽光などにも及びます。貯蔵されたエネルギーは、冷熱、温熱だけでなく、電気や水素としても取り出すことができ、将来的に幅広い用途への供給が可能です。 - （3）長期間のエネルギー貯蔵性
放電ロスの発生により常時の充電が必要なバッテリーと異なり、水素は長期間貯蔵しても放電ロスのような現象がないため、長期間のエネルギー貯蔵に最適です。
エネルギー媒体としての比較
水素利用システムのしくみ
- （1）水電解
系統電力や太陽光から得られる電気エネルギーを利用し、水を水素と酸素に電気分解する。 - （2）水素貯蔵
電気分解された水素を水素吸蔵合金に蓄える。水素放出に伴う吸熱により、冷熱を供給できる。 - （3）燃料電池
水素吸蔵合金から水素が放出されて燃料電池に供給され、電気と熱が発生する。これを建築設備のエネルギーに利用する。 - ※システム稼動の過程で発生する水、酸素、熱等はすべて循環利用が可能
水素吸蔵合金とは
- 水素を金属内部に取り込み、水素を吸収・放出できる合金です。水素を吸収・放出するとき放熱・吸熱します。また、合金の組成を変えることで、放熱・吸熱する温度や圧力を調整することもできます。
水素エネルギー貯蔵設備を中心とした建物用水素利用システムの概要
水素利用システムの用途
- ビルの中で、再生可能なエネルギーを安定的に貯蔵・発生させることで、次のようなことができる可能性を秘めています。
- 熱源設備への活用
・水素吸蔵合金のヒートポンプ運用による冷熱源機の削減
・非常用電源/無停電電源としての兼用
・時間/日/週単位の電力負荷の平準化 - 自動車用動力への活用
・水素自動車への水素供給
・電気自動車への充電 - （水・空気浄化への活用
酸素による水/空気の清浄化・脱臭処理、さらに、地域のビル群をネットワーク化し、用途により異なるビルの熱負荷を全体として平準・効率化することができます。
エネルギー供給機能を有する業務用建築設備の最終導入イメージ
以上
独立行政法人産業技術総合研究所 概要
2001年4月に旧通商産業省（現経済産業省）工業技術院に所属していた15研究所と同省計量教習所を独立行政法人化すると共に、統合・組織変更を行い、現在に至る。わが国の産業技術水準を向上することによって社会の発展に寄与していくことを目的とし、基本的には産業すべてにわたる分野を研究対象とする。総職員数は約3,200名。そのうち約2,500名が研究者で、そのほかにも企業や海外からの研究者も約1,500名おり、公的研究機関としては日本最大の規模を誇る。
この資料に関するお問い合わせ先
高砂熱学工業株式会社 業務本部総務部広報課 井野、鷲尾
〒101-8321 東京都千代田区神田駿河台 4-2-5
TEL (03) 3255-8212 FAX (03) 3251-0914
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