再生可能エネルギー発電の普及が進むにつれ、長期エネルギー貯蔵の開発がトレンドとなり、大規模長期エネルギー貯蔵の技術的手法は、主に揚水発電、溶融塩蓄熱、液体電流蓄熱、圧縮空気蓄熱、水素蓄熱の5種類に分類される。現段階では揚水発電の応用が最も成熟しているが、圧縮空気蓄熱は大規模、高効率、低コスト、環境に優しくクリーンであり、地理的な制約を受けないという利点があり、揚水発電を補完する存在となることが期待されている。
圧縮空気エネルギー貯蔵は、長時間エネルギー貯蔵に属し、4時間以上、数日、数ヶ月に及ぶ充放電サイクルを実現できるエネルギー貯蔵システムであり、新たなエネルギー生成の変動を調整する役割において優れた利点を持つ。
中国科学院工程熱物理エネルギー貯蔵研究開発センターの徐玉傑所長の説明によると、将来、中国の電力システムは新たなエネルギーを主力とする新エネルギーシステムとなり、風力発電、太陽光発電などの再生可能エネルギー発電は変動や断続性があるため、大規模に電力網に接続するとセキュリティリスクが生じる。このような状況下では、電力システムを調整するための柔軟な調整リソースとしてエネルギー貯蔵システムが必要となる。圧縮空気エネルギー貯蔵はその中でも特に注目されている。
「圧縮空気エネルギー貯蔵技術は新しいものではなく、従来の圧縮空気エネルギー貯蔵技術はドイツや米国で長年応用されてきましたが、従来の圧縮空気エネルギー貯蔵技術は化石燃料に依存し、大きな天然の洞窟が必要で、エネルギー貯蔵効率が低いなどの問題があり、大規模な普及は常に制限されていました。」徐玉傑氏は、中国の先進的な圧縮空気エネルギー貯蔵システムは圧縮熱をリサイクルし、化石燃料を使用せず、地上貯蔵装置、人工チャンバー、地下の天然洞窟などさまざまな形態で貯蔵チャンバーを構築して使用できると述べました。さらに、このシステムはエネルギー貯蔵効率を大幅に向上させます。
現在、中国は100MWの先進的な圧縮空気エネルギー貯蔵技術を用いて、世界初となる100MWの先進的な圧縮空気エネルギー貯蔵実証発電所を建設し、送電網への接続に成功し発電を開始した。河北省張北県に位置するこの発電所は、世界で建設・運営されているプロジェクトの中で最大規模かつ最高の性能を誇る新型圧縮空気エネルギー貯蔵発電所である。年間最大1億3200万kWhの発電が可能で、約5万人の利用者にピーク時の電力供給を担う。同時に、年間4万2000トンの標準石炭を節約し、10万9000トンの二酸化炭素排出量を削減できる。
圧縮ガスエネルギー貯蔵は、他の新しいタイプのエネルギー貯蔵に比べてどのような利点がありますか？ 総じて言えば、安全、長寿命、強力な爆発力です。まず、圧縮ガスエネルギー貯蔵は非常に安全です。液化二酸化炭素エネルギー貯蔵プロジェクトを例にとると、二酸化炭素の液化は非常に容易であるため、貯蔵には数メガパスカルの圧力しか必要なく、高圧ガス貯蔵による潜在的な危険性を心配する必要はありません。同時に、二酸化炭素は無毒、不燃性、爆発性ではないため、それ自体の安全性が非常に高いです。さらに、すべて機械装置であるため、圧縮空気エネルギー貯蔵システムの寿命は、通常のメンテナンスで30～50年に達します。「圧縮空気エネルギー貯蔵は、熱サイクルに基づく物理プロセスであり、安全性と性能劣化の点で自然な利点があり、最も有望な大規模エネルギー貯蔵技術の1つと考えられています。」これらの利点に基づき、中国科学院工程熱物理研究所の研究員である陳海生氏は、圧縮空気エネルギー貯蔵技術の応用は、中国の二重炭素戦略目標の実現と自然環境の改善にとって、戦略的に非常に重要であり、巨大な市場需要があると述べている。
圧縮空気エネルギー貯蔵のエネルギーバーストは比較的強力であることは特筆に値する。これは、特定の用途において直接利用できる。例えば、大型船舶で使用されるディーゼルエンジンでは、通常、圧縮空気は圧力タンクに貯蔵され、燃料噴射を開始する前に、専用の始動弁を介してピストンに直接作用し、クランクシャフトを回転させる。この構成は、同サイズの電動始動モーターよりもコンパクトで安価であり、船舶の発電機や配電システムに過度の負荷をかけることなく、必要な極めて高い出力バーストを提供できる。
圧縮空気エネルギー貯蔵システムに関して、中国は大規模な実証実験と応用をさらに強化し、設計・建設における経験を蓄積し、完全かつ成熟した産業チェーンを開発することで、その建設と応用をさらに加速させている。
投稿日時：2023年9月14日
