研究者がマイクロを開発

Apr 28, 2023

マイクロ複合熱電併給 (mCHP) システムは、エネルギー効率の高い住宅や建物のための革新的なソリューションです。 これらのシステムは、天然ガスなどの単一の供給源から熱と電気を同時に生成し、エネルギー コストと炭素排出量を大幅に削減できます。

今回、オークリッジ国立研究所の研究者は、Enginuity Power Systems と協力して、革新的な内対向ピストン エンジン技術を搭載した mCHP プロトタイプが全体のエネルギー効率 93% 以上を達成できることを実証しました。 バックアップ発電機や従来のガス給湯器を置き換えるように設計された環境に優しい mCHP は、天然ガス、水素、またはバイオガスを切り替え、蓄電池と太陽エネルギーを組み合わせます。

研究者は、4 ストローク対向ピストン (OP4S) エンジンを使用する mCHP プロトタイプを評価しました。 OP4S エンジンは、水素だけでなく、再生可能ガス (バイオガス)、天然ガス、プロパンなどの複数の燃料で動作し、機械動力と、高温の冷却剤と排気ガスの形で廃熱を同時に生成できます。 廃熱は回収されて 52 ガロンの水タンクに保管され、通常の給湯や暖房用途に使用できます。

廃棄される熱を回収して再利用し、単一のプロセスで建物に小規模の熱エネルギーを供給するため、環境に優しく、コスト効率が高くなります。 これにより、1 つの機能のみを提供する従来の装置と比較して、より高い効率が可能になります。

デモンストレーション中、mCHP プロトタイプは、化学量論的燃焼モードで AC 電力効率の最大 26.4%、mCHP 全体の効率の最大 93.1% で 3.2 ～ 7.4 kW の範囲の出力を可能にしました。 さらに、化学量論モードでの 24 時間の動作でも mCHP の性能はまったく低下せず、プロトタイプの信頼性と耐久性の優れた可能性が示されました。

mCHP は希薄燃焼モード条件下でも実行され、電気エネルギー効率が 30% 以上向上しました。 達成された希薄燃焼モードの最大ＡＣ効率は３５．２％であり、エンジン効率は４０％に近づいた。

mCHP プロトタイプは、高効率とバイオガスや水素などのさまざまな燃料を使用できる機能とともに、配布と設置の複雑さを軽減することで、熱負荷と電気負荷の低コストで柔軟なマッチングを実現できます。 この新しい技術は、mCHP の受け入れを促進し、遠隔地や十分なサービスを受けられていないコミュニティの小規模住宅および商業ビルでの mCHP の導入を加速すると期待されています。

参考雑誌: