日本エネルギー学会誌

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論文

資源有効利用を考慮したバイオマスエネルギーシステムの定量評価

古林敬顕, 中田俊彦

2016 年 95 巻 1 号 p. 111-122
発行日: 2016/01/20
公開日: 2016/01/29

DOIhttps://doi.org/10.3775/jie.95.111

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本研究は，マテリアルフロー及びエネルギーフローに基づいて，資源の有効利用を考慮したバイオマスエネルギーシステムの評価指標を構築することを目的とする。システムの構成要素は，資源の栽培・収集，前処理（バイオ燃料製造），エネルギー変換，廃棄物処理の４つとして，資源及び燃料はバイオマス資源，バイオ燃料，化石燃料を対象とする。従来の評価指標であるエネルギー収支比(EROI) は，単位量あたりの化石燃料を消費して得られるバイオ燃料のエネルギー量で定義され，バイオ燃料を製造するために消費したバイオマス資源の量を考慮していない。本研究ではマテリアルフローを考慮して，バイオマス資源のエネルギー量を基準として，バイオマス資源を加工して得られるバイオ燃料のエネルギー量と，バイオマス利用の過程で消費される化石燃料のエネルギー量の差を，資源有効利用率と定義する。また，エネルギー変換の影響を考慮して，バイオマス資源をエネルギー利用することに伴い代替される化石燃料の量を，化石燃料代替係数と定義する。木質バイオマスを対象としたケーススタディを行い，マテリアルフローに基づいて評価，比較した結果，EROIと，資源有効利用率及び化石燃料の削減量は，傾向が異なる場合があることを明らかにした。

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微細藻類バイオマス燃料油利用の産業連関的評価：２つの事業モデルを中心に

中野諭, 鷲津明由

2016 年 95 巻 1 号 p. 123-138
発行日: 2016/01/20
公開日: 2016/01/29

DOIhttps://doi.org/10.3775/jie.95.123

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本研究の目的は，産業連関分析を用いて，微細藻類バイオマス燃料油生産システムの建設時と運転時における経済および環境面への波及効果を計算することである。われわれは2 種類の生産システムを比較した。一つは国内の休耕田を活用した簡易フォトバイオリアクター（PBR）による小規模施設であり，もう一つは比較的日照時間の長い海外で広い開放池を用いる大規模施設である。小規模施設建設時の経済的誘発の大部分は，PBR に必要なプラスティック原材料の生産から誘発されている。海外の大規模施設を建設するときには，土木工事と水にかかる費用が極めて高い。施設運転時の誘発効果の大部分は電力コストによる。微細藻類の成長率や脂質含有率の違いに対するプラントの採算性について，感度分析を行った。採算性の改善には，微細藻類の脂質生産性の改善と残渣の肥料や飼料への高付加価値化が必要である。しかし残渣の高付加価値化は，残渣を付加価値の低い固形燃料として利用する場合に比べて，CO₂誘発が大きいという結果になる。

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吸気圧力及び当量比が HCCI 機関の低温酸化反応及び燃焼に及ぼす影響

松石宗大, 阿部泰英, 飯島晃良, 庄司秀夫, 三沢一仁, 小島啓, 中間健二郎

2016 年 95 巻 1 号 p. 139-143
発行日: 2016/01/20
公開日: 2016/01/29

DOIhttps://doi.org/10.3775/jie.95.139

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HCCI 機関の課題である高負荷運転領域の拡大手法の一つに過給が挙げられる。本研究では吸気圧力による当量比の変化がHCCI 燃焼の低温酸化反応及び主燃焼にどのような影響を与えるかについて，分光学的手法及び素反応数値計算を用いて詳細に調べた。実験及び数値解析を行った結果，主燃焼は当量比を下げると緩和する。一方低温酸化反応は吸気圧力増加による当量比の低下によって活発になることが確認された。

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低品位炭火力発電プラントの熱効率改善

神原信志, 野口隆行, 渡辺健司, 奥山裕貴, 牧野英一郎

2016 年 95 巻 1 号 p. 144-151
発行日: 2016/01/20
公開日: 2016/01/29

DOIhttps://doi.org/10.3775/jie.95.144

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水分を多く含む低品位炭を使用する微粉炭火力発電プラントの熱効率改善が求められている。本報では，インドネシアに実在する316 MW 褐炭火力発電プラントを例に，スチームチューブドライヤ（STD）を付加して褐炭を予備乾燥した場合の熱効率を推定した。石炭性状とタービンヒートレートから給炭量を予測し，熱収支に基づいたプロセスシミュレーションによって送電端熱効率を推算する新たな手法を構築した。全水分35％の褐炭をSTD により11.4％に乾燥すると，STD の消費電力と消費蒸気を勘案してもボイラ効率は4.2％（絶対値）改善され，送電端発電効率は1.8％（絶対値）改善されることが予測された。送電端発電効率の向上には，ミル消費電力やファン消費電力の低減も寄与している。STDの付加は，給炭量とCO₂排出量の低減に寄与する。

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ノート

小規模農地における短期伐採可能なエネルギー作物ヤナギの収穫方法の提案

森本英嗣, 佐藤茂, 小井土賢二

2016 年 95 巻 1 号 p. 152-155
発行日: 2016/01/20
公開日: 2016/01/29

DOIhttps://doi.org/10.3775/jie.95.152

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近年，日本では食料生産機能を発揮せずに放置されている農地が各地に広がっている。本研究は，農地の有効活用のひとつとして森林由来の木質バイオマスと性質が類似し，短期伐採収穫が可能な作物であるヤナギの生産に着目した。現在提示されている生産マニュアルでは，いくつかの生産方法が提案されているが，収穫プロセスにおいては先進国（欧米）で使用されているような大型機械が導入されている。そこで本研究は，小規模農地で実施する場合の新たな収穫方法を提案するため，農家や林家が除草作業で使用する刈り払い機での伐採と小型破砕機によるチップ化を宮城県川崎町内にある２つのほ場（ほ場A，ほ場B）で実験的に実施した。評価の指標として，作業量（人工/10 a），面積当たりの消費エネルギー量（MJ/10 a），収穫量当たりの消費エネルギー量（MJ/dry-t），そして筆者が新たに考案した投入量（MJ･人工/10 a，MJ･人工/dry-t）を用いた。それら算出結果から，提案する収穫方法が既に提案されている収穫プロセス（北海道開発局，2010）のうち，サトウキビハーベスタを用いる収穫方法よりも少ない投入量で実施可能であることを示した。

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