環境負荷を低減する、世界初の大型水素エンジンで発電し船舶も

この国のエネルギー政策において、化石燃料への依存を減らしCO2を削減することは重要な課題であり、水素を燃料にする計画が進められている。既製の燃料電池(自動車用/定置発電用)に加えて、水素の用途を拡大する研究開発や実証が国を挙げての取り組みとなっている。

戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)におけるテーマのひとつ「エネルギーキャリア」にて、高出力に加えて高い熱効率と窒素酸化物(NOx)の低減を同時に実現することで、水素を10ⅯW級の大型発電用エンジンへ適用し、船舶用や中・小型定置発電用エンジンへの展開も計画・研究を行ってきたという。

産総研、岡山大学、東京都市大学、早稲田大学の研究グループは、試験用小型エンジンを用いた基礎実験で、水素燃料の優れた燃焼特性を活用した新しい燃焼方式を確立し、世界初となる高熱効率・低NOxを実現できる火花点火水素エンジンの開発に成功した。水素を大型発電用や船舶用エンジンの燃料にすることで、地球温暖化防止や大気環境保全への貢献が期待される。

水素エンジンは従来、天然ガスエンジンに比べて出力および熱効率が低く、高負荷運転時に多くのNOxが生成された。そこで、過濃混合気点火燃焼方式(PCC燃焼)を採用した、同研究グループは、燃焼室壁面近傍での燃焼を減らすこと、希薄混合気で水素濃度を制御し、噴流の形状と点火までの時間を最適化してNOxの生成を減らすこと、そして、排気再循環(EGR)を組み合わせ、小型単気筒エンジンで熱効率54%(現世界最高峰の発電用天然ガス大型エンジンを凌駕する性能)を達成した。

NOxを自治体規制値の1/10以下、CO2と微粒子物質の排出をなくす。ゼロ・エミッションの実現に一歩近づいたという。今回の技術で、産総研はさらに冷却損失を軽減させるなどして、従来の水素エンジンでは比類無い高出力(平均有効圧力1.46MPa)を実現したとのことだ。

大型発電用、高出力・高熱効率・低NOx水素エンジンの燃焼技術を開発

カテゴリー: エネルギー   

清水 美孝

清水 美孝Author

株式会社ジェイスピン ジェネラルパートナー/代表取締役。外資系・国内ハイテク企業を中心にマーケティングおよびパブリックアフェアーズ分野のコンサルティングサービスを提供。

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