[일본] 쓰레기와 하수로부터 전력, 열, 수소를 자급자족
- 배출되는 이산화탄소는 식물공장으로 -
바이오매스를 활용한 순환형 에너지공급시스템이 사가시에 확대 중이다. 청소공장에서는 쓰레기의 소각발전으로 배출되는 이산화탄소를 분리, 회수하여 채소 재배에 이용한다. 하수처리장에서는 소화가스를 사용하여 전력과 열을 자급자족하며, 가스로 수소를 제조하여 연료전지 자동차에 공급하는 체제를 만들었다.
사가시는 2014년도 “바이오가스 산업도시”로 선정된 전국 6개 지역 중 하나이다. 지역의 바이오매스를 활용한 도시조성을 정부가 지원하는 제도로 바이오가스의 활용 프로젝트에 대해 국가로부터 보조금을 받을 수 있다. 사가시의 바이오매스 도시구상에서는 쓰레기 및 하수와 같은 일상생활에서 배출되는 폐기물을 에너지로 전환하는 점이 특징이다.
대표적인 프로젝트가 2군데에서 추진되고 있다. 첫째는 “사가시 청소공장”의 쓰레기를 이용한 발전설비이다. 이 청소공장에서는 2003년에 발전과 여열이용이 가능한 순환형 소각로를 도입하여 에너지의 자급자족을 추진하고 있다. 발전능력은 4.5MW이며, 공장 내에서 소비한 후 잉여전력이 연간 약 845만 kWh이다. 일반가정 2,350세대분에 해당한다.
종래에는 큐슈전력에 판매하였지만, 2014년 6월부터 판매처를 신전력(특정규모 전기사업자)으로 전환하였다. 동시에 신전력을 통해 시내의 소중학교에 전력을 공급하는 방법으로 전환함으로써 판매수입의 증가와 함께 시의 재정부담은 연간 7,000만 엔 경감될 것으로 예상하였다.
폐기물이 재이용은 그것만으로 끝나지 않는다. 쓰레기 소각시에 발생하는 이산화탄소를 분리, 회수하여 채소의 재배에 이용하는 실증실험을 2014년 10월에 개시하였다. 청소공장에 설치한 이산화탄소 분리, 회수장치 옆에 면적이 작은 소규모 식물공장을 설치하여 양배추를 재배한다. 바이오매스 발전으로 발생한 이산화탄소를 재이용하여 순환형 에너지 공급 체계를 진화시키는 시도이다.
사가시의 바이오매스 산업도시 구상 중에서 또 하나의 대표적인 프로젝트가 “사가시 하수정화센터”의 소화가스 발전이다. 하수를 처리하는 공정에서 슬러지가 대량으로 발생하기 때문에 슬러지를 발효시켜 소화가스로 전환한다. 그 소화가스를 연료로 사용하여 발전하는 방법이다.
1대로 25kW의 발전능력이 있는 소형 가스코제너레이션시스템을 2011년에 16대 도입하였다. 합계 400kW의 발전능력이며, 연간 340만 kWh의 전력을 공급할 수 있다. 하수의 처리에 필요한 전력의 42%를 자급할 수 있으며, 연간 전기요금이 3,000만 엔 이상 저감하였다.
소화가스의 발생량을 증가시키기 위해 지역의 제재소가 폐기하는 나무껍질 이외에 식품의 폐기물 등도 추가로 발효처리에 이용한다. 소화가스를 생성시킨 후 남은 찌꺼기는 탈수하여 비료로 전환시켜 시내의 농가에 제공하고 있다. 그리고 발전으로 남은 소화가스로부터 수소를 제조하여 인근 도스시(鳥栖市)에 있는 수소 스테이션에 공급할 예정이다.
사가현의 재생가능 에너지는 태양광과 바이오매스 2종류를 중심으로 도입량이 확대되고 있다. 단, 메가솔라 건설 프로젝트는 큐슈전력에 의한 접속 보류의 영향 때문에 중단된 경우도 있다. 앞으로는 태양광 보다 바이오매스가 유망하여 바이오매스 발전소의 건설계획이 추진되고 있다.
(그림 1) “사가시 바이오매스 산업도시 구상”의 전체상
(그림 2) “사가시 청소공장”의 폐기물발전에 의한 전력의 자급자족
(그림 3) 쓰레기 소각시에 발생하는 이산화탄소를 이용한 식물공장(좌), 이산화탄소 분리, 회수장치(우)
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 2월 4일]
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ごみと下水から電力・熱・水素を地産地消、排出するCO2は植物工場に
佐賀市は2014年度の「バイオマス産業都市」に選ばれた全国6つの地域の1つだ。地域のバイオマスを生かした都市づくりを政府が支援する制度で、バイオマスの活用プロジェクトに対して国から補助金を受けることができる。佐賀市のバイオマス都市構想は、ごみや下水といった日常生活に伴う廃棄物をエネルギーに転換する点に特徴がある（図1）。
代表的なプロジェクトが2カ所で進んでいる。1つは「佐賀市清掃工場」のごみを利用した発電設備である。この清掃工場では2003年に発電と余熱利用が可能な循環型の焼却炉を導入して、エネルギーの地産地消に取り組んできた。発電能力は4.5MW（メガワット）で、工場内で消費した後の余剰電力が年間に約845万kWhもある。一般家庭で2350世帯分に相当する。
従来は九州電力に売電してきたが、2014年6月から売電先を新電力（特定規模電気事業者）に切り替えた（図2）。同時に新電力を通じて市内の小中学校に電力を供給する方法に変えたことで、売電収入の増加と合わせて市の財政負担は年間に7000万円も軽減する見込みだ。
廃棄物の再利用はそれだけでは終わらない。ごみの焼却時に発生するCO2を分離・回収して、野菜の栽培に利用する実証実験を2014年10月に開始した。清掃工場の中に設置したCO2分離・回収装置の隣に、面積が約2坪の小規模な植物工場を設置してレタスを栽培する（図3）。バイオマス発電で生じるCO2を再利用して、循環型のエネルギー供給の仕組みを進化させる試みだ。
佐賀市のバイオマス産業都市構想の中で、もう1つの代表的なプロジェクトが「佐賀市下水浄化センター」の消化ガス発電である。下水を処理する工程で汚泥が大量に発生するため、汚泥を発酵させて消化ガスに転換する。その消化ガスを燃料に使って発電する方法だ。
1台で25kWの発電能力がある小型のガスコージェネレーションシステムを2011年に16台導入した（図4）。合計で400kWの発電能力になり、年間に340万kWhの電力を供給することができる。下水の処理に必要な電力の42％を自給できるようになり、年間の電気料金が3000万円以上も低減した。
消化ガスの発生量を増加させるために、地域の製材所が廃棄する樹皮のほか、食品の廃棄物なども加えて発酵処理に利用する。消化ガスを生成した後の残りは脱水して肥料に転換したうえで、市内の農家に提供している。さらに発電で余った消化ガスから水素も製造して、近隣の鳥栖市にある水素ステーションに供給する予定だ（図5）。
佐賀県の再生可能エネルギーは太陽光とバイオマスの2種類を中心に導入量が拡大している（図6）。ただしメガソーラーの建設プロジェクトは九州電力による接続保留の影響から中断したケースも見られる。今後は太陽光よりもバイオマスのほうが有望で、焼き物で有名な伊万里市でも木質バイオマス発電所の建設計画が始まっている。
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