コジェネの改善に役立つR曲線解析とは？

R-曲線（R-Curve）解析は、エネルギーシステムの省エネの余地を把握するための解析手法で、図-1 のように横軸にR 値、縦軸に統合エネルギー効率をとります（出典：NEDO成果報告書「平成23年度～25年度　国際エネルギー消費効率化等技術・システム実施事業　基礎事業　タイ工業団地のピンチテクノロジー等の工場間エネルギー利用解析による省エネ診断事業」、及び、NEDO実用化ドキュメント「複数工場間で熱を共有し、コンビナート全体での省エネを実現」）

縦軸の総合エネルギー効率は、工場全体エネルギーシステムを操業するために投入した全燃料量（Qfuel1＋Qfuel2）に対する工場全体での熱と電力使用量（Qheat＋W）の割合です（図－2）。Qfuel2は購入電力量と買電分の効率（受電端効率）から求まります。

横軸の熱電比（R）は、工場全体での熱需要に対する電力・動力需要の比率（R＝W／Qheat）であり、R値が大きいと電力需要の比率が大きいことを示し、R値が小さいと蒸気（熱）需要の比率が大きいことを示しています。

総合エネルギー効率は工場全体としての効率を示しており、例えば、全て高効率モーターで操業していても、使用電力が全て買電ならば、買電分の受電端効率が36.9％（我が国の場合）と低いので、全体エネルギーシステムの効率は低く評価されます。

R-曲線（R-Curve）解析では、工場の使用電力（購入電力と自家発電）とコージェネレーションによる熱供給（蒸気）から、現状におけるR 値を算出します（図-1 破線）。さらに、発電に使用する燃料量等から統合エネルギー効率を算出し、ボイラーとタービンを導入した場合（図-1 赤線）、さらにガスタービン複合システムを導入した場合（図-1 青線）などの理想のエネルギー効率を割り出し、それに対して現状のエネルギー効率がどの程度であるかを算出します。

たとえば理想のエネルギー効率に対して現状の統合エネルギー効率が低すぎるというのであれば、熱利用を増やすことで熱電比を下げ（図-1で左方向に移動し）統合エネルギー効率を高めるか、もしくは、新たにガスタービン複合システムを導入することで（図-1で上方向に移動し）統合エネルギー効率を上げるなど、現状を分析したうえで、今後どのような対策が可能かといった検討が可能となります。

回答者

技術士（衛生工学）　加治　均

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