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» 2016年11月17日 09時00分 UPDATE

蓄電・発電機器:世界初CO2を100%回収できる火力発電、米国で2017年に実証運転 (1/2)

米国テキサス州で建設中の「超臨界CO2サイクル火力発電システム」の実証運転が2017年に始まる。東芝と米国の3社が共同で開発を進めているシステムで、発電時に排出するCO2を循環させて高効率に発電できる世界初の技術を実装する。東芝は中核の発電機の製造を完了して米国に出荷した。

[石田雅也,スマートジャパン]

 化石燃料の産業復興を目指すドナルド・トランプ氏が米国の大統領に就任しても、火力発電に伴うCO2(二酸化炭素)の排出量を削減する取り組みの重要性は変わらない。米国の石油・天然ガス産業の中心地テキサス州で、CO2を100%回収できる火力発電プラントの建設計画が着々と進んでいる。

 「超臨界CO2サイクル火力発電システム」と呼ぶ最先端の発電技術を世界で初めて運転させる計画だ。開発メンバーは東芝のほか、米国最大の電力・ガス会社であるエクセロン(Exelon)、大手プラント建設会社のCB&I(Chicago Bridge & Iron)、超臨界CO2サイクル火力発電の技術を開発したベンチャー企業のネットパワー(NET Power)の4社である。このうち東芝はシステムの中核になる発電機と燃焼器の開発・製造を担当する。

 4社は2017年内にパイロットプラントを完成させて実証運転を開始する予定だ。東芝は発電能力が25MW(メガワット)のタービン発電機の製造を完了して、米国に向けて11月1日に出荷した(図1)。この発電機を使った実証運転の結果をもとに、商用レベルの250MW(25万キロワット)級の火力発電システムを開発することが次の目標である。

図1 「超臨界CO2サイクル火力発電システム」のパイロットプラント向けタービン(画像をクリックすると拡大)。出典:東芝

 超臨界CO2サイクル火力発電システムは燃料のガス(天然ガスか石炭ガス)と酸素を燃焼させてタービン発電機で発電する。この点は従来のガス火力発電と同様だが、発電に伴う排気ガスを冷却してCO2と水に分離することができる。さらにCO2を高圧の状態で回収して燃焼器に送り、ガスや酸素とともに燃焼させて発電に利用する仕組みだ(図2)。

図2 「超臨界CO2サイクル火力発電システム」の構成。出典:東芝

 東芝によると、現在のガス火力発電で主流になっているガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクル方式(ガスタービン複合発電)と同等の高い発電効率になる。コンバインドサイクルと比べて1つのタービンで発電機を構成できるため、プラント全体の規模が小さくなって発電コストを低減できるメリットがある(図3)。しかもCO2を分離・回収する設備が不要になる。

図3 火力発電コストの比較。IGCC:石炭ガス化複合発電、CCS:CO2回収・貯留。出典:東芝
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