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先進エネルギー自治体(7)

福岡県北九州市〜地域変電所が防災性強化のカギ、水素の実証も


国際環境経済研究所理事、東京大学客員准教授


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 一般社団法人レジリエンスジャパン推進協議会主催「先進エネルギー自治体サミット2016」で、先進エネルギー自治体大賞の「大賞(グランプリ)」を受賞した北九州市は、「先進エネルギー自治体(6)〜神奈川県横浜市」と並ぶ、全国有数のレジリエンス都市です。2010年4月、政府の「次世代エネルギー・社会システム実証実験」を行う4地域(横浜市、豊田市、けいはんな学研都市、北九州市)に選定され、5年間にわたって38事業が行われました。(図1)

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図1 出典:経済産業省資源エネルギー庁

 新日鐵住金の特定供給エリアである八幡東区東田地区での「北九州スマートコミュニティ創造事業」では、北九州市、新日鐵住金、日本IBM、富士電機などで構成される「北九州スマートコミュニティ創造協議会」により、コージェネレーション(熱電併給)、環境共生マンション、カーシェアリング等のプロジェクトが行われてきました。(図2)エネルギーのみならず、交通システム、緑化、地域コミュニティまで含めたまちづくりとしての取り組みを推進し、東田地区のCO2削減量は、市内標準街区と比較して、2014年度末までに、2005年比51.5%減を達成しています。

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図2 北九州スマートコミュニティ創造事業の概要 出典:北九州市

 北九州市内では小倉北区城野の「ゼロ・カーボン先進街区」の建設などさまざまなプロジェクトが進められていますが、今回は、防災性強化の側面から、東田地区での地域変電所(CEMS)注1)を核としたエネルギーシステムと燃料電池自動車を活用した水素の実証を取り上げたいと思います。

地域変電所(CEMS)を核に防災性強化

 1901年、日本初の製鐵所が操業を開始した八幡東区東田地区。この日本近代産業発祥の地で、120ヘクタールの工場跡地を約650億円かけて再開発しました。東田地区の基幹電力は、八幡製鐵所内にある天然ガスを利用した「東田コジェネ」(発電能力:約3万3000kW)です。

 コージェネレーションは、天然ガスや石油、LPガスなどを燃料として発電し、発電の際に生じる廃熱も同時に回収して利用できます。東田コジェネで発電された電力は東田地区で消費され、その際の廃熱はすべて工場内で再利用されています。コジェネを導入し、電源を多重化することで、万一の停電時にも電力供給を継続することができます。また、マンションやビル、駐車場の屋上には、合計819kWの太陽光発電設備が設置され、基本的に地産地消で、その施設で消費されています。(図3)

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図3 東田地区におけるまちづくり 出典:北九州市

 東田地区の地域のエネルギーを制御しているのが、「地域変電所」と呼ばれるコミュニティマネジメントシステム(CEMS)です。地域変電所は、太陽光発電や風力発電の発電量や、電気自動車のバッテリーにためた電気、住宅や事業所、工場などの使用電力量を監視しながら、エリア全体の電力を制御しています。スマートメーターが設置された住宅は約230世帯、事業所は約45カ所。住宅や事業所の電力使用量の情報はスマートメーターによりリアルタイムに地域変電所で入手でき、需要予測を立てて、それに合わせてコジェネの発電量を調整し、電力を供給する仕組みです。(図4:全体の取り組みのイメージ)

 多くの市民や事業者がプロジェクトに参加する形で、実証が進められているのも大きな特徴です。これは、かつて市民が中心となって企業と行政と連携して、公害を克服した経験があるから。実証では最先端の技術が導入されていますが、まちづくりの構想から設計、運用の土台となっているのは市民や企業との緊密な連携です。

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図4 北九州スマートコミュニティの取り組みのイメージ 出典:北九州スマートコミュニティ創造協議会

 分散型エネルギーネットワークの形成により、災害時の電源確保ができ、重要な情報通信ネットワークの維持が可能になりました。これにより、「災害時の被害の最小化」と「復旧の迅速化」を図ることができます。東田地区で開発された新しい技術や仕組みは国内外で展開されており、今後も他地域への波及が期待されます。

注1)
CEMSとは:地域における電力の需要・供給を統合的に管理するシステム

水素を活用した非常用電気供給の実証

 東田地区では「北九州水素タウン」の実証も進められています。工場で製造した水素をパイプラインで市街地に安定的に供給し、一般家庭・商業施設・公共施設のエネルギーとして本格的に利用する取り組みです。純水素型燃料電池注2)をコミュニティレベルで利用する実証は、世界初です。(図5)

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図5 東田地区「北九州水素タウン」の概要 出典:北九州市

 北九州水素タウンの中でも、防災・減災の側面から注目されるのは、次の2つの実証実験です。

(1) 燃料電池自動車から住宅への電気供給(FCV2H)
(2) 燃料電池自動車から非常用電気供給(FCV2L)

(1)の実証では、戸建て住宅に燃料電池自動車から電力を供給し、電力ピークカットに貢献する電力平準化の方法として、水素活用の新たな可能性を探ります。
(2)の実証では、燃料電池自動車に搭載した可搬型インバータボックス注3)から、公共施設である「いのちのたび博物館」の10kW蓄電装置へ非常用電力を供給し、燃料電池自動車の緊急時における移動可能な発電設備としての実用性に加え、災害時に避難所となる学校などの公共施設への効果検証を行っています。(図6)

 水素を燃料とする燃料電池自動車(FCV)による発電を、家屋や公共施設で利用する「FCV2H(Vehicle to Home)」、「クルマから家へ」のシステムは確立されており、災害により停電が発生したとしても、燃料電池自動車により発電した電気を避難所に供給できます。「FCV2L(Vehicle to Load)」はクルマから電気機器への供給を表します。

 従来からの電気やガスに加えて、水素を供給できるインフラを整備することにより、まちのエネルギーセキュリティ注4)が向上します。こうした街なかでの水素供給・利活用モデルは、今後、簡易ガス供給事業、水素ステーション注5)周辺での波及も期待されています。水素を加えた多様なエネルギー源を備えることは、まちの防災力強化となり、住民にとって安心な暮らしにつながるでしょう。今後の課題としては、低コスト化を図り、実証実験から実用化レベルへ移行させていくことかと思います。

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図6 水素を活用した非常用電気供給の実証実験 出典:北九州市

注2)
純水素型燃料電池とは:水素だけで発電する燃料電池
注3)
インバーターとは:直流電力を交流電力に変換する装置
注4)
エネルギーセキュリティとは:エネルギー安全保障。エネルギーの安定供給
注5)
水素ステーションとは:燃料電池車に水素を供給するための施設


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