[일본] 전력, 열, 수소까지 자급자족: 대도시의 에너지를 분산형으로
혁신지향성이 강한 오사카에서는 전력회사에 의존하지 않는 분산형 에너지 공급체제의 구축이 추진되고 있다. 전력 및 열의 자급자족을 추진하는 대규모 스마트 커뮤니티를 연안 매립지에 전개하는 계획이다. 그리고 칸사이국제공항을 중심으로 수소에너지의 제조, 소비까지 일본의 선두를 달리고 있다.
오사카시의 중심부에서 10km 정도 서측의 연안지대에 세 개의 큰 인공섬이 있다. 이 세 개의 인공섬에 최신 기술을 도입하여 에너지의 자급자족을 추진하는 프로젝트가 시작되었다. 유메시마(夢洲)에서 추진하는 프로젝트로 이전에 산업폐기물의 최종처분장이었던 구역을 재개발하여 지역의 에너지 공급원이 되는 메가솔라를 건설하였다. 15만 평방미터에 이르는 광대한 부지에 발전능력 10MW의 메가솔라가 2013년 11월에 운전을 개시히고 있다. 연간 발전량은 1,000만 kWh를 넘을 것으로 예상하고 있으며, 청정한 에너지를 지역에 공급해 나간다.
이것과 병행하여 인근 사키시마(咲洲)에서는 미래형의 도시기능을 목표로 한 사업이 추진되고 있다. 지구 내의 빌딩 사이를 전력과 열이 전달되는 독자적인 시스템을 전개하여 스마트 커뮤니티를 형성할 계획이다. 오사카부의 사키시마 청사를 중심으로 지구 내를 운행하는 철도를 따라 자영의 전력선과 열전도관을 매설하여 복수의 빌딩 사이에서 전력과 열을 융통하는 시도이다. 이 중 열을 융통하는 “써멀 그리드시스템”의 실증시험이 두 개의 빌딩을 대상으로 2014년 8월부터 시작되었다.
써멀 그리드시스템에서는 냉수와 온수를 연속적으로 흐르게 함으로써 각 빌딩의 공조 열원으로서 이용할 수 있다. 빌딩 사이를 연결하는 “써머 루프”와 냉온수의 루트를 전환시키는 “써멀 루터(rooter)”로 구성된다. 이 시스템을 오사카시립대학이 개발하였다.
실증실험을 2015년 1월까지 수행하면서 에너지절약 효과를 검증한다. 사키시마 지구의 네 군데 빌딩에 도입한 경우에는 이산화탄소 배출량으로 환산하여 약 40%의 에너지절약 효과를 발휘할 예정이다. 실증 결과를 기초로 2016년도에 사키시마 지구에서 실용화를 목표로 하는 등 해외에서도 써멀 그리드시스템을 공급할 계획이다.
세계 최첨단의 프로젝트로서 칸사이국제공항에서 시작한 “수소 그리드 공항”도 큰 주목을 받고 있다. 공항의 내외에서 이용하는 수송차량에 수소에너지를 도입하여 이산화탄소 배출량을 저감할 계획이다. 2014년도 중에 수소를 연료로 이용한 연료전지 포크리프트의 도입을 개시하여 2016년도에 수소버스를 오사카국제공항과의 사이에 운행할 예정이다. 이미 공항 내에는 발전능력 11.6MW의 메가솔라가 2014년 2월부터 가동하고 있다. 이 메가솔라 전력을 사용하여 수소를 제조하는 것도 검토 중이다. 수소를 추가한 새로운 체계로 재생가능 에너지의 자급자족을 추진한다.
오사카부 내의 선진적인 대응은 하수처리장에서도 볼 수 있다. 효고현에 가까운 북부 이케다시(池田市)가 국토교통성의 실증사업 중 하나로서 실시하는 “하수 슬러지 에너지 전환시스템”이다. 최근에는 전국 각지의 하수처리장에서 슬러지를 이용한 바이오매스 발전설비가 확대되기 시작하였지만, 이케다시의 프로젝트는 통상적인 것과 다른 발전방식을 채용하였다.
하수 슬러지를 이용하는 발전설비에서는 슬러지를 발효시켜 가스화하여 연소시키는 방법이 일반적이다. 이것에 비해 이케다시가 도입한 시스템은 탈수한 슬러지를 연소시켜 고온의 열을 발생시키면서 연소 시의 배연을 처리하는 공정에서 발생하는 저온의 열을 조합시킨다. 지열발전 및 해양온도차발전 등으로 사용되고 있는 바이너리 발전과 동일한 방식이다.
이 시스템은 2014년 2월에 완성하여 이케다시의 하수처리장에서 실증운전 중이다. 발전과 슬러지 처리에 필요한 전력도 저감할 수 있기 때문에 연간 340만 kWh의 전력량에 해당하는 도입효과가 있다. 바이오매스를 이용한 에너지의 자급자족 프로젝트의 선도적인 사례가 된다.
오사카부는 도쿄도와 가나가와현 다음으로 총 세대수가 전국에서 세 번째로 많고, 전력 수요에 대한 자급률은 전국에서 밑에서 두 번째인 46위이다. 재생가능 에너지 및 수소를 도입하는 최첨단 프로젝트가 효과를 발휘하여 부(府) 내의 각 지역으로 확대될 것으로 기대된다.
(그림 1) 메가솔라(좌), 설치장소의 위치(우)
(그림 2) 복수의 빌딩을 연결하는 “써멀 루프”(좌상), 공급 루트를 전환하는 “써멀 루터”(좌하, 우)
(그림 3) “하수 슬러지 에너지 전환시스템”의 설비(상), 발전까지의 처리 흐름(하)
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 10월 24일]
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電力・熱・水素まで地産地消、大都市のエネルギーを分散型に
大阪市の中心部から10キロメートルほど西側の湾岸地帯に3つの大きな人工の島がある。「夢洲（ゆめしま）」「咲洲（さきしま）」「舞洲（まいしま）」と名付けられた埋立地だ。この3つの人工の島に最新の技術を導入して、エネルギーの地産地消を推進するプロジェクトが相次いで始まっている。
1つ目は夢洲で取り組む「大阪ひかりの森プロジェクト」である。以前に産業廃棄物の最終処分場があった区域を再開発して、地域のエネルギー供給源になるメガソーラーを建設した（図1）。
15万平方メートルに及ぶ広大な敷地に、発電能力10MW（メガワット）のメガソーラーが2013年11月に運転を開始している。年間の発電量は1000万kWhを超える見込みで、一般家庭で3200世帯分に相当する規模になる。発電した電力は全量を関西電力に売却して、クリーンなエネルギーを地域に供給していく。
これと並行して隣の咲洲では、未来型の都市機能を目指す「咲洲地区スマートコミュニティ実証事業」に取り組んでいる。地区内のビルのあいだを電力と熱が行き交う独自のシステムを展開してスマートコミュニティを形成する計画だ（図2）。
大阪府の咲洲庁舎を中心に、地区内を走る鉄道に沿って自営の電力線と熱導管を敷設して、複数のビル間で電力と熱を融通し合う試みである。このうち熱を融通する「サーマルグリッドシステム」の実証試験が、2つのビルを対象に2014年8月から始まった。
サーマルグリッドシステムでは冷水と温水を連続的に流すことによって、各ビルの空調の熱源として利用することができる。ビル間を結ぶ「サーマルループ」と、冷温水のルートを切り替える「サーマルルーター」で構成する（図3）。このシステムは大阪市立大学が開発した。
実証実験を2015年1月まで続けながら省エネ効果を検証する。咲洲地区の4カ所のビルに導入した場合には、CO2排出量に換算して約40％の省エネ効果を発揮する見込みだ。実証の結果をもとに2016年度に咲洲地区で実用化を目指すほか、海外にもサーマルグリッドシステムを供給することを計画している。
同様に世界の最先端を行くプロジェクトとして、関西国際空港で始まった「水素グリッドエアポート」も大きな注目を集めている。空港の内外で利用する輸送車両に水素エネルギーを導入してCO2排出量を削減する計画だ（図4）。
2014年度中に水素を燃料に利用した燃料電池（FC）フォークリフトの導入を開始して、2016年度にはFCバスを大阪国際空港とのあいだで運行する予定である。すでに空港内には発電能力が11.6MWのメガソーラーが2014年2月から稼働している。このメガソーラーの電力を使って水素を製造することも検討中で、水素を加えた新しい仕組みで再生可能エネルギーの地産地消を推進していく。
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