排熱(廃熱)を有効利用するための各種最新技術とその応用例

〜 排熱発電、エンジンからの廃熱回収、スターリングエンジンによる排熱回収 〜

3名の講師陣が排熱(廃熱)有効利用における最新技術を解説する講座

・排熱(廃熱)を有効利用し、エネルギー効率の向上を実現するための特別講座!

講師の言葉

第1部

 エンジンや燃焼炉などの高温熱源では、エネルギーの平均的な利用効率が30%未満と低く、大半が排熱として廃棄されている。こうした排熱を再利用して発電する方法として注目されているのが、熱を直接電力に変換する熱電素子である。近年のナノテク技術により、熱電素子の発電効率は飛躍的に向上し、実用化への環境が整いつつある。 
 排熱発電の実用化を支えるもう一つの技術が、パワーエレクトロニクスである。熱電素子からの電力は低電圧・直流出力であるため、100V電源として活用するためには、昇圧し交流化する必要がある。効率の良い変換回路を開発するため、シミュレーションと活用したパワーデバイスと回路の検討が有効である。排熱発電と電力変換回路について解説し、排熱発電の現状を明らかにする。

第2部

 エンジンからの廃熱の特性ならびにその回収利用による車両効率向上技術について概説したうえで、エンジン排気熱を利用した燃料改質により化学的な廃熱回収と燃料着火性の制御を同時に可能とすることで高効率のHCCI燃焼を実現するシステムの研究例について詳しく紹介します。

第3部

 現状、実用(軍用を含む)スターリング機関は、その加熱部に直接バーナ火炎を当てる、パラボラで太陽集熱させるなど800℃以上の高温で動作させる仕様であり、排熱回収にて高出力・高効率を得るのは難しい。スターリング機関を排熱で駆動するには排熱回収部となる加熱部熱交換器の多段化、エンジン構成、掃気量、圧縮比等を排熱回収用に設計する必要があるが、そのような試みは数少ない。
 溶解保持炉・熱処理炉・ガス化炉など工業炉には高温の小型分散排熱源が多く、これら排熱回収にはスターリング機関が規模・効率・採算的に有利と言われている。有機ランキン・バイナリ機関、熱電素子など他の排熱利用方式と比較して、現在実証中の排熱回収スターリング機関の省エネ効果・採算性を説明する。

セミナー詳細

開催日時
  • 2016年12月09日(金) 10:30 ~ 17:30
開催場所 日本テクノセンター研修室
カテゴリー 化学・環境・異物対策
受講対象者 ・排熱の再利用、とくに排熱発電に関心のある技術者 ・IoTなどのセンサー電源に、排熱発電を活用しようと検討している技術者 ・排熱発電からの電力を、交流100V電源とし活用しようと検討している技術者 ・排熱発電を実用化するためのパワーエレクトロニクス回路に関心のある技術者 ・低損失な電力変換回路に関心のある技術者 ・排熱発電用熱電素子及び電力変換回路のシミュレーションに関心のある技術者 ・小型分散排熱利用で動力や電力の回収を考えている方 ・小型分散バイオマス・コージェネ事業を検討されている方
予備知識 ・排熱回収に関心があると理解が深まります
修得知識 ・排熱発生の現状、熱電素子の特性と性能、熱電発電のシミュレーション、実用化の現状 ・排熱発電の実用化のためのDC-DC変換器とエネルギー損失、低損失デバイスGaNデバイスの特徴、 ・エンジンからの廃熱の特性ならびにその回収利用による車両効率向上技術についての概要。廃熱回収とHCCI燃焼を組合せた高効率エンジンシステムの研究例 ・排熱回収スターリング・トリジェネ実証例
プログラム

第1部 実用化迫る排熱発電とそれを支えるパワーエレクトロニクス

1.排熱発電がもたらすサステイナブルなエネルギー基盤
  (1). 膨大な排熱を有効活用するには
      a. 排熱の現状
      b. 排熱を直接電力に変える熱電素子の原理
  (2). 発電性能を急速に高めた熱電素子
      a. 熱電素子開発の歴史
      b. 低温動作(100〜200℃)の熱電素子
      c. 高温動作(300〜400℃)の熱電素子
      d. 新型構造の熱電素子
      e. 市販の熱電素子
  (3). 排熱発電の発電特性と実用化に伴う課題

2.排熱発電の実用化を支えるパワーエレクトロニクス
  (1). 排熱発電の実用化に必要な電力変換
      a. 市販の熱電素子で100Wクラスのシステムを設計すると
      b. 交流100Vへの電力変換に必要な回路
      c. 電力変換に伴う電力損失
  (2). 熱電素子と電力変換回路のシミュレーション
  (3). GaNデバイスを使った低損失変換器

3.排熱発電の実用化に向けた動き
  (1). これまでの実用化の試み
  (2). 期待されている応用展開
  (3). 東京工科大学での実験

第2部 エンジンからの廃熱回収による熱効率向上技術

1. エンジンの熱バランスと廃熱の特性
  (1). エンジンの熱効率と熱バランスの基礎
  (2). エンジンの運転条件と廃熱の関係
  (3). エンジン廃熱を能動的に制御する手法の例

2. 自動車における廃熱利用技術の概説
  (1). 回生ブレーキによるエネルギー回収
  (2). 熱機関サイクルによる廃熱回収
  (3). 熱電変換技術による廃熱回収
  (4). 蓄熱および熱の形態での利用
  (5). 化学的な廃熱回収

3. 排気熱を利用した燃料改質による化学的な廃熱回収の例
  (1). 炭化水素やアルコールの改質による水素生成と反応熱
  (2). 予混合圧縮着火(HCCI)燃焼の利点と課題
  (3). メタノール改質による水素とDMEの生成と排気熱回収
  (4). 水素とDMEを用いたHCCI燃焼エンジンの着火制御
  (5). 燃料改質による排気熱回収とHCCIによるエンジン効率向上による高い総合効率

第3部 排熱回収用スターリングエンジンの技術と開発動向

1. 熱機関について
  (1). 熱機関の分類と適用分野
     a. 内燃機関
     b. 外燃機関
     c. 容積型と速度型機関
     d. 規模と適用先
  (2). 熱機関の物理
     a. 熱効率の定義と重視すべき指標
     b. カルノー効率の復讐
     c. エントロピー・エクセルギ―の感覚的理解
  (3). 外燃機関と熱交換器
     a. 外燃機関と熱交換器
     b. 排熱回収と熱交換器
     c. 熱交換器の設計概要

2. 排熱から動力・電力へ
  (1). 排熱の規模と件数
     a. パレート曲線
     b. スケールメリットとは
  (2). スターリング機関の適用
     a. 現状スターリング機関の設計
     b. 排熱回収型スターリング機関に求められるもの
     c. 排熱回収スターリング機関の設計・適用例
  (3). 排熱から得る動力・電力
     a. 排熱量は成り行き
     b. 排熱発電と系統連系
     c. 発電電力は自家消費がおすすめ

3. 排熱回収スターリング・トリジェネ実証例紹介
  (1). 堆肥燃焼熱利用トリジェネ
     a. 実証プラント説明
     b. 省エネ効果・環境効果
     c. 採算性評価
  (2). アルミ溶解保持炉排熱発電
     a. 実証プラント説明
     b. 省エネ効果・環境効果
     c. 採算性評価

4. スターリングエンジンの量産普及と予想
  (1). 世界の動向
  (2). 日本の動向と規制緩和
  (3). まとめ・予想

キーワード 排熱発電 パワーエレクトロニクス エンジン 廃熱回収 熱効率 回生ブレーキ 熱機関サイクル 熱電変換技術 排気熱 スターリングエンジン 熱交換器 スターリング・トリジェネ
タグ 環境熱交機器・熱電変換
受講料 一般 (1名):48,600円(税込)
同時複数申込の場合(1名):43,200円(税込)
会場
日本テクノセンター研修室
〒 163-0722 東京都新宿区西新宿2-7-1 小田急第一生命ビル(22階)
- JR「新宿駅」西口から徒歩10分
- 東京メトロ丸ノ内線「西新宿駅」から徒歩8分
- 都営大江戸線「都庁前駅」から徒歩5分
電話番号 : 03-5322-5888
FAX : 03-5322-5666
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