バイオマス発電のエネルギー変換効率

バイオマス発電って、資源を活かせるのが魅力ですが、「効率って実際どうなの？」は気になりますよね。
というのも、燃料が木だったり生ごみだったりして、水分や形がバラバラになりやすい分、同じ発電所でも“うまく回る日”と“もったいない日”の差が出やすいんです。

だからこそ大切なのは、燃料の性質に合わせてムダを減らし、熱まで含めて使い切り、設備を安定して動かすこと。
ようするに、バイオマス発電の効率アップは「一発の魔法」じゃなく、小さな工夫の積み重ねで決まってきます。

燃料の水分を減らしてムダな熱を出さない

まず最初に効くのが、燃料の水分（含水率）を減らすことです。
というのも、燃料に水がたっぷり入っていると、その水を温めて蒸発させるのに熱が取られてしまい、肝心の「発電に使える熱」が減ってしまうからなんですね。

燃料が湿っているほど、熱の多くが“乾かす作業”に消えて、発電効率が下がりやすくなります。
しかも水分が多いと燃え方が不安定になって、燃え残りが増えたり、煙やすすが出やすくなったりもします。

とはいえ、現実には雨に当たったチップや、もともと水分の多い廃棄物もあります。
だから発電所では次のような工夫を組み合わせます。

• 燃料を屋根のある場所で保管して雨を避ける。
• チップの粒の大きさをそろえて乾きやすくする。
• 排熱などを使って燃料を乾燥させる。

──このように「燃やす前に整える」だけでも、ムダな熱の消費をかなり抑えられます。
ただし乾燥させすぎても粉が舞いやすくなるので、安全面も見ながらバランスを取るのがコツです。

発電と同時に熱も利用してムダを減らす

次に大きなポイントが、「電気だけじゃなく熱も使う」という考え方です。
というのも、発電所では燃料のエネルギーを全部電気に変えられるわけではなく、どうしても一部は“熱のまま”外に出ていくからなんですね。

ここで、熱をそのまま捨ててしまうと、せっかくの燃料がもったいない。
だからこそ、バイオマス発電では熱電併給（コージェネレーション）のように、電気と熱をセットで使う形がよく語られます。

電気だけでなく熱まで活かすと、燃料の“使い切り度”が上がります。
しかも、熱は意外と使い道が多いんです。たとえば地域の施設や工場が近くにあると、熱の価値が一気に上がります。

• 温室や畜舎の暖房に使う。
• 工場の乾燥や洗浄の熱源にする。
• 給湯や地域の熱供給に回す。

──つまり、発電所を「電気だけの工場」にしないのが、効率アップの近道ということです。
ただし、熱は遠くに運びにくいので、近くに使い先があるかどうかが成功のカギになります。

設備の改良と安定運転で効率を高める

そして最後は、設備そのものの改良と、日々の安定運転です。
というのも、バイオマス燃料は品質がゆらぎやすいので、設備側がそれに負けると、燃焼がブレて効率も下がり、トラブルも増えてしまうからです。

まず設備面では、燃やし方や燃料の投入方法を工夫します。
たとえば、燃料を均一に入れられる仕組み、空気の送り方を調整できる仕組み、燃え残りを減らす工夫などですね。

同じ燃料でも、燃やし方が安定すると“取り出せるエネルギー”が増えます。
逆に言えば、燃焼が乱れると、熱がうまく回収できず、すすが付きやすくなって熱交換の効率も落ちやすいんです。

だから運転面では、次のような地味だけど効く工夫が重視されます。

• 燃料の受け入れ時に水分や異物をチェックする。
• ボイラーや配管を定期的に清掃して熱の通りを良くする。
• 燃焼状態をセンサーで見て、空気量などを調整する。

──こうした積み重ねが、結局いちばん効率を押し上げます。
燃料が急に変わると燃焼が乱れやすいので、燃料の混ぜ方や投入のしかたも運転の腕の見せどころです。

以上「バイオマス発電のエネルギー変換効率を上げる方法」というテーマでお話してきました。

まとめると──

1. 燃料の水分を減らしてムダな熱を出さないこと
2. 電気と一緒に熱も利用して使い切ること
3. 設備の改良と安定運転でブレを小さくすること

──以上3点がエネルギー変換効率を上げる上で重要なポイントになります。

つまり、燃料のクセを理解して、ムダを潰し、回収できるエネルギーを増やす──この流れが効率アップにつながるんです。

そしてこの工夫が重なるほど、同じ量の燃料でも「取れる電気や熱」が増えていきます。
バイオマス発電は、丁寧に設計して丁寧に運転するほど、ちゃんと伸びてくるタイプの発電なんですよ！