[일본] 하수처리장의 가스를 전기로 변환하여 이익 창출
야마가타현(山形県) 츠루오카시(鶴岡市)는 시내의 하수처리장이 만들어 내는 “소화가스”로의 이용을 추진하고 있다. 水ing과 계약하여 소화가스를 판매하고 얻어진 이익을 하수도의 유지관리에 전액 이용한다. 水ing은 가스발전기를 도입하여 고정가격매입제도를 이용하여 수익을 얻는다. 시와 사업자 모두 장점이 있는 사업이다.
하수처리장에는 유기물을 함유한 물이 대량으로 모인다. 이 유기물을 제거하는 것이 하수처리장의 주요 역할이다. 미생물을 이용하여 하수 슬러지로부터 메탄가스 및 이산화탄소를 주로 포함한 소화가스로 분해하여 제거할 수 있다. 처리장에서 생긴 소화가스는 메탄을 대량으로 포함하고 있기 때문에 연료가 될 수 있다. 그러나 츠루오카시에서는 지금까지 거의 전량을 소각처분하였다. 앞으로 水ing에 소화가스를 매각하면 버려지는 가스가 재원으로 바뀐다. 水ing이 발전설비를 두고 시유지의 임차료와 소화가스의 전략매각에 따라 연간 약 2,500만 엔을 얻을 수 있다고 계산하였다. 수익은 모두 하수도의 유지관리에 충당한다.
이번 츠루오카정화센터 소화가스 발전사업에서는 BOO(Build Own Operate, 민설민영) 방식으로 사업을 추진한다. BOO에서는 설비를 공적 부분으로 양도하는 것은 아니다. 도호쿠지방 최초의 BOO의 사례라고 한다. 발전설비의 도입비용 및 장래 유지관리 비용을 모두 水ing이 부담한다. 고정가격매입제도(FIT)를 이용한 전력판매도 水ing이 추진한다. 츠루오카시는 소화가스를 水ing에 공급하고, 가스 구입비와 토지 임대료 등 가스발전기의 냉각구가 만들어 낸 온수를 받는 형태이다. 온수는 소화조의 가온에 이용된다.
발전대상은 “츠루오카 정화센터”이다. 시의 인구 13만 4,000명 중 약 8만 명을 대상으로 하는 처리장이다. 1일당 3만 8,800m3의 물을 처리하고 2013년도에는 연간 122만 8,161Nm3의 정화가스를 만들어낸다. 정화센터의 부지면적은 6만 9,443m2로 넓다. 그 중 약 300m2를 水ing이 임대하였다. 앞으로 20년간 이 센터에서는 이용하지 않는다. 매설물이 없는 것도 확인하여 설비를 설치할 경우 문제가 없다.
水ing이 설치하는 것은 출력 25kW의 가스엔진이다. 12대를 설치하여 300kW를 얻는다. 연간 예상발전량은 일반가정 약 560세대분인 200만 kWh이다. 설비이용률을 계산하면 76%가 된다. 가스엔진이 만들어 내는 전기는 고정가격매입제도(FIT)를 이용하여 20년간 전량 도호쿠전력에 판매한다. FIT에서는 메탄발효가스에 해당하기 때문에 전력판매 가격은 1kWh당 39엔으로 적용된다. 따라서 전력판매 수입은 계산상 연간 7,800만 엔이 된다.
츠루오카시에 의하면 2013년도 소화가스 발생량은 1일당 평균 3,365Nm3이다. 최저량은 평균량의 64%이고 최대량은 118%이었다. 가스에 함유된 메탄의 농도는 실측치로 59~60%이며, 이번 공모에서는 55%라도 운전이 가능한 설비를 조건으로 하였다. 가스발전으로는 불순물로서 포함되는 황화수소와 실록산이 발전기에 악영향을 미친다. 시측에서는 탈황 후 가스를 공급한다. 실록산의 제거는 사업자측에 맡긴다.
소화가스는 하수의 양에 의존한다. 앞으로는 인구감소가 예상되기 때문에 가스량이 감소할 가능성이 있다. 츠루오카시는 지금까지의 마을 합병에 의해 하수처리 관련 시설이 여러 개있다. 이러한 하수를 이용하여 공급량을 증가시킬 예정이다. 가스단가는 계약에 의해 고정되기 때문에 공급량이 증가하는 만큼 판매액을 증가시킬 수 있다.
(그림 1) 츠루오카시와 水ing의 관계
(그림 2) 발전시설 완성 예상도
[원문보기]
「無駄なガス」電気に変わり利益生む、下水を使う鶴岡市 (1/2)
山形県鶴岡市は水ing（スイング）と協力し、下水処理場においてガス発電事業を立ち上げる。2014年8月に発電事業の基本協定を締結した＊1）。
下水処理場には、有機物を含んだ水が大量に集まる。この有機物を取り除くことが下水処理場の主な役割だ。微生物を利用し、下水汚泥を経てメタン（CH4）や二酸化炭素（CO2）を主に含む消化ガスへと分解して除去できる。
処理場から生まれた消化ガスは、メタンを大量に含むため、燃料になり得る。しかし、鶴岡市ではこれまで一部を消化槽の加温に使い、残りを焼却処分していた。今後、水ingに消化ガスを売却すれば捨てていたガスが財源に変わる。
＊1） 鶴岡市は2014年5月に公募型プロポーザル方式による「鶴岡浄化センター消化ガス発電事業」を公告、2014年8月に優先交渉権者（水ing）を発表したもの。
民設民営方式で、市も事業者も利益
「水ingが発電設備を置く市有地の賃借料と消化ガスの全量売却によって、年間約2500万円を得られると試算している。収益は全て下水道の維持管理に充てる」（鶴岡浄化センター）。
今回の「鶴岡浄化センター消化ガス発電事業」では、BOO（Build Own Operate、民設民営）方式を取って事業を進める（図1）。BOOでは設備を公的部門へ譲渡することがない。東北地方初のBOOの事例だという。
発電設備の導入費用や将来の維持管理費用は全て水ingが負担する。固定価格買取制度（FIT）を利用した売電も水ingが進める。鶴岡市は消化ガスを水ingに供給し、ガスの購入費と土地賃貸料の他、ガス発電機の冷却水が生み出した温水を受け取る形だ。温水は消化槽の加温に利用する。
図2 山形県鶴岡市とセンターの位置 発電の舞台となるのは「鶴岡浄化センター」（鶴岡市宝田、図2）。市の推計人口13万4000人のうち、約8万人を対象とする処理場だ。1日当たり3万8800m3の水を処理し、2013年度には年間122万8161Nm3の消化ガスを生み出していた。
浄化センターの敷地面積は6万9443m2と広大だ。このうち約300m2を水ingに貸し出す。「現在は未利用地であり、今後20年間は当センター側では利用しない。埋設物がないことも確認しており、設備を設置する際に問題はないだろう」（同センター）。
ガスエンジンで発電
水ingが設置するのは出力25kWのガスエンジン。12台設置し、300kWを得る（図3）。年間想定発電量は一般家庭約560世帯分の200万kWhだ。設備利用率を計算すると76％になる。
ガスエンジンが生み出した電気は、固定価格買取制度（FIT）を利用して20年間全量を東北電力に売電する。FITでは「メタン発酵ガス（バイオマス由来）」という分類になるため、買取価格として1kWh当たり39円（税別）が適用される予定。従って、売電収入は計算上年間7800万円になる。
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