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Press Information

2014年8月6日

独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
三菱重工業株式会社

出力2,000kW級の高効率ガスエンジン開発
-9月からの実証発電試験で世界最高クラスの効率検証へ-

 NEDOのプロジェクト※1において、三菱重工業(株)は、高速ガスエンジンとして世界最高クラスの発電効率を達成する発電出力2,000kW級の16気筒高速ガスエンジンを開発しました。2段過給※2やミラーサイクル※3などの技術を採用することにより、発電・コージェネレーション向け高速ガスエンジン発電設備としては最高クラスとなる44.7%(低位発熱量基準※4)以上の高い発電効率を発揮します。

 今年9月からプロトタイプ機による実証発電試験に取り組み、分散型電源用途をはじめ、常用自家発電・コージェネレーション用途、各種災害に備えた非常・緊急対応電源などとして、実用化を目指します。

【用語解説】
※1 「戦略的省エネルギー技術革新プログラム事業」
※2 2段過給
低圧段と高圧段にターボを直列に配列し、その中間に給気冷却器を配置することにより、高効率・高圧力比を実現する仕組みです。
※3 ミラーサイクル
シリンダーの圧縮比と膨張比が等しい通常サイクル(オットーサイクル)に対して、バルブのカム形状を工夫することで膨張比のほうが圧縮比より大きくなるようバルブが閉じるタイミングをずらしており、熱効率の改善を狙いとした仕組みです。
※4 低位発熱量基準
内燃力発電の発電端熱効率の表示方法の1つ。燃料が燃焼し、仕事に変えることができる熱量で、エンジンの熱効率では、仕事を熱量に換算した値を供給した燃料の発熱量で割った値となります。
プロトタイプ機の外観
プロトタイプ機の外観
1.概要
 我が国では、東日本大震災以降、電力セキュリティ確保及び分散型電源の重要性が高まっており、国や自治体の施策においてもコージェネレーションシステムの導入に対して積極的に後押しをしています。また、海外では、北米でのシェールガス開発や中国をはじめとするアジア地域における消費拡大による分散型電源設備導入の推進により、ガスエンジン発電市場は大幅に拡大するものと予想されます。
 今回開発した16気筒高速ガスエンジンは、「高ミラーサイクル化の適用を可能とする2段過給技術の開発」、「機械効率向上のための高出力化に対する要素技術の開発」、「高発電効率化」に成功したことにより、発電・コージェネレーション向けガスエンジン発電設備として最高クラスの44.7%(低位発熱量基準)以上の発電効率を実現しました。

2.今回の成果
(1)高ミラーサイクル化の適用を可能とする2段過給技術の開発に成功
 高発電効率化を可能とする高ミラーサイクルの適用においては、必要な空気を効率良く燃焼室に送り込む過給システムが必要となります。今回、乗用車用コンプレッサーの知見を応用した高効率ターボチャージャーを低圧段および高圧段に配置することによって高圧力比・高効率を達成する2段過給技術の開発に成功しました。
(2)機械効率向上のための高出力化に対する要素技術の開発に成功
開発した2,000kW級ガスエンジンは、2012年に自社開発した1,500kW級ガスエンジン「GS16R2」と同一排気量のままエンジン出力を上昇させることによりエンジンの機械損失割合を減らし、機械効率を向上しています。出力上昇に伴い、燃焼圧力および熱負荷増大に耐えられるように、熱構造解析、冷却系解析等により高強度シリンダーヘッド、スチール製ピストン等の重要部品の要素技術開発を実施しました。今後、これらの部品について耐久試験を行い、評価を行っていきます。
(3)高発電効率化に成功
 上記(1)、(2)の結果、現行の最高出力を出す「GS16R2」(発電端効率40.3%)と比べ、同一排気量及び同一エンジン回転数にて、発電機出力を500kW上昇させ、発電端効率は4.4ポイントの向上を達成しました。
3.今後の予定
 エンジン製造拠点がある三菱重工業(株)相模原地区(相模原市中央区)の自家発電施設にプロトタイプ機を設置して、2015年2月まで実証試験を実施します。出力、効率等の各種性能試験を実施し、実証試験後は本機を動力源とする発電・コージェネレーションパッケージのモデル設備としてデモ運用していく予定です。
 また、三菱重工業(株)は、今回開発した16気筒モデルを皮切りに、750~3,000kWの出力範囲で6~24気筒モデルを開発し、順次ラインアップを充実させ、シリーズ化していく予定です。これにより、国内外の分散型電源や常用自家発電・コージェネ、各種災害に備えた非常・緊急対応電源などに向けたさまざまなニーズに対して、適応範囲を広げていきます。

以  上

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