太陽光発電を無駄なく熱利用するシステムの実証運転を実施

直流・交流の利用による再エネ地産地消を推進し，カーボンフリー蒸気を生成

IHIは，太陽光発電所で従来廃棄されていた余剰の直流電力すべてを安価な投資で，カーボンフリー蒸気として熱利用するシステム（以下，再エネ熱利用システム）を開発し，福島県相馬市とともに，本年4月に相馬市下水処理場で実証運転を開始し，現在までに安定的な運用が可能であることを実証しました。

再生可能エネルギーのひとつである太陽光発電は，日照条件により発電量が変動し，余剰電力が発生しやすいといわれています。この余剰電力を無駄なく利用することがカーボンニュートラル社会実現に向けて重要です。そこで，IHIは，電力を低コストで柔軟に熱エネルギーに変換する技術（P2H：Power to Heat）を用いて，再エネ熱利用システムを構築しました。このシステムの特徴は，以下のとおりです。

【再エネ熱利用システムの特徴】

1.    低コストでカーボンフリーなエネルギーをつくる：

太陽光発電で発電した直流電力を，低コストの蓄熱式ボイラでカーボンフリー蒸気に変換し，蓄熱します。

2.    効率よくエネルギーをつくる：

パワーコンディショナー※1の定格以上に発電した直流電力も逃さず蓄熱し，熱利用します。

【実証運転の概要】

相馬市下水処理場では，年間で最大240kWの交流電力を使用しています。これに対して， 300kWの自家消費型の太陽光発電所と200kWのパワーコンディショナーを設置し，最大200kWの交流電力の供給を可能としています。さらに，株式会社IHI検査計測が製造・販売する蓄熱式電気ボイラ「蒸気源※２」を7台設置し，最大189kW（1台あたり27kW）の直流電力を吸収できるシステムとしました（図1）。

図1．実証運転のシステム構成（協力：相馬市）

本年4月に開始した実証運転では，現在までに，発電した電力すべてを有効利用し，安定的に運用できることを確認しています。具体的には，６月の電力利用実績は交流電力で23,160kWh，直流電力で11,860kWhでした。また，1日の電力利用状況の例を図2に示します。一般的なシステムで利用可能な定格200kWを超え，最大で250kWの電力を利用できている時間帯があることが分かります。

図2．再エネ熱利用システムの電力利用状況の例（2024/6/29 協力：相馬市）

今回の設備のように，電気を利用する事業所内に設置する自家消費型の太陽光発電設備は，今後市場拡大に向かうと見込まれています。この再エネ熱利用システムによって，余剰電力の課題を解決し，再生可能エネルギーの普及率拡大に貢献することが期待されます。

IHIはカーボンニュートラル社会の実現に向けて，地産地消型の再生可能エネルギー利用の推進に向けた，様々な取組みを行っております。再エネ熱利用システムの社会実装により，電気と熱の両方を使用する需要家の皆さまへの貢献を加速してまいります。

【用語解説】

※１．電力変換装置（PCS：パワーコンディショナー）

そのままでは使用できない直流電力を，送配電事業者が電気を送ったり，電気の需要家の皆さまが使用可能にしたりするため，交流電力に変換する機器。太陽光発電所で得られる電力は直流電力のため，パワーコンディショナーで交流電力に変換されている。

※２．蓄熱式電気ボイラ（商品名：「蒸気源（じょうきげん）」）

IHIグループの子会社である株式会社IHI検査計測の製品であり，安価な交流電力を活用して蓄熱し，熱需要が高まる時間帯に利用する。再エネ熱利用システムでは軽微な改修により直流・交流いずれも利用可能な機器として運用している。

この事業は福島県の再生可能エネルギー事業化実証研究支援事業の補助金を受けて実施したものです。