ＪＦＥスチール、KELK、北大の研究グループ、製鉄所の連続鋳造設備の未利用廃熱を利用した10kWの熱電発電技術の実証へ: ソフトエネルギー

ＪＦＥスチール、KELK、北大の研究グループ、製鉄所の連続鋳造設備の未利用廃熱を利用した10kWの熱電発電技術の実証へ

　ＪＦＥスチール、KELK、北海道大学（エネルギー・マテリアル融合領域研究センター）の研究グループは、ＪＦＥスチールの東日本製鉄所（京浜地区）において、連続鋳造設備の未利用廃熱を利用した10kWの熱電発電技術の実証実験を開始すると発表しました。

　熱電発電技術は、異なる金属または半導体に温度差を設けると電圧が発生する「ゼーベック効果」を利用して作られたサーモ・モジュール(ペルチェ素子)を使って熱から電気を生み出す技術です。今回の実証実験では、KELKが開発した、世界最高クラス性能（出力密度1W/cm2）の熱電変換モジュールを用いて、24時間創業する製鉄所のスラブからの輻射熱という、未利用の排熱を利用し発電を行うということです。

　KELKは2009年1月より世界最高効率の熱電発電モジュールの製造販売を行っていて、すでにコマツの粟津工場において、熱処理炉に熱電発電モジュールを使用した発電システムを設置し、2012年3月までに約13,000時間の実証発電試験を行い、工場内の照明に利用しているとのことです。
　今回の製鉄所での実証発電試験は初めての試みを通して、将来的には、100kWクラスでの実用化の目処をつける計画だということです。

プレスリリース / ＪＦＥスチール、2012年4月19日
・廃熱を利用した熱電発電技術の研究開発を開始

-----image(”【図2】連続鋳造設備への熱電発電システム設置イメージ”) : 同リリースより

" .....このたび、株式会社KELK（略」）、国立大学法人北海道大学（エネルギー・マテリアル融合領域研究センター、略）と共同で、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の省エネルギー革新技術開発事業として、2011年度に採択された「製鉄プロセスにおける排熱を利用した熱電発電技術の研究開発」を開始しました。

　熱電発電技術は、異なる金属または半導体に温度差を設けると電圧が発生する「ゼーベック効果」（図1参照）を利用して熱から電気を生み出す技術で、発電時のCO2排出が全くないクリーンな発電です。本研究開発では、KELKが開発した世界最高クラス性能（出力密度1W/cm2）の熱電変換モジュールを用いて、製鉄所の未利用排熱からの発電を試みます。24時間操業の製鉄所には排熱が常に存在するため、熱電発電は昼夜・天候によらず、年間を通して安定した電力を安価に得られる可能性があります。本技術を様々な工場排熱に適用すれば、省エネルギーやCO2排出の削減に効果を発揮するものと期待されます。

　2012年度内に当社東日本製鉄所（京浜地区）の連続鋳造設備に最大出力10kWの熱電発電システムを設置（図2参照）し、スラブからの輻射熱を利用した発電の実証試験を実施します。発電性能や耐久性を確認するとともに、システムのLCA（ライフ・サイクル・アセスメント）評価も行い、最終的には100kWクラスでの実用化の目処をつける計画です。
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-----image(”【図1】「ゼーベック効果」概念図”) : 同リリースより
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-----image(”写真は熱電発電モジュール”) : 上記リリースより

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　本研究開発では、製鉄プロセスに影響を与えず、発電出力を最大化・安定化する熱と電力の制御がポイントとなりますが、KELKは熱電発電モジュールの他、熱交換器の開発と提供、電力変換システムの設計等を主に担当します。

　KELKは2009年1月より世界最高効率(*1)の熱電発電モジュールの製造販売をしています。コマツの粟津工場では、熱処理炉に熱電発電モジュールを使用した発電システムを設置し、2012年3月までに約13,000時間の実証発電試験を行い、工場内の照明に利用していますが、今回、製鉄所での実証発電試験は初めての試みとなります。

　熱電発電技術は、発電時にCO2が排出されないため、クリーンなエネルギーとして近年注目を集めています。今後、本研究技術の成果を、様々な工場排熱に適用することで、電力不足の解消やCO2排出の削減に大きな効果を発揮するものと期待されます。

（*1:高温側280℃、低温側30℃の動作条件における変換効率において。KELK調べ。2012年4月現在。)
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・北海道大学大学院工学研究院附属エネルギー・マテリアル融合領域研究センター / 新聞・報道一覧

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