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世界最高効率ガスタービン「HA」 日本の電力コスト削減への貢献目指す

来月日本でもいよいよスタートする、電力の小売自由化。再生可能エネルギーや環境対応、それらを踏まえた上でのエネルギー・ミックスなど、これから電力基盤の様相はさらに変化の勢いを増しそうです。新しい電力プレイヤーの話題が目立ちますが、伝統ある発電事業者も革新へと乗り出しています。より安価な電力を求める声が高まるなか、発電コストを下げるためのキーワードは「効率化」。ここでは、パワフルでクリーン、そして世界最高効率を持ち、発電コストの大幅削減を叶えるGEのガスタービン技術を日米の事例とともにご紹介します。

昨年末、米ペンシルベニア州ルザーン郡セイラム・タウンシップに建設される新しい発電所、ケースネス・モキシー・フリーダム発電所に、GE製ガスタービン2基と制御システム、関連機器と長期サービスを提供することが決定しました。同発電所は世界最大の生産量を誇るマーセラス・フォーメーションの天然ガスを使う計画で、2018年の完成後には米国の一般家庭約100万戸分相当の電力(1,029メガワット)を供給する予定です。

ちなみに、ここで導入されるHAというGE製大型ガスタービンには、工場の従業員たちが名づけた「ハリエット」というニックネームがついています。そんな「ハリエット(HA)」には2つのタイプが。「7HA」は米国や一部のアジア諸国など60Hz交流を利用する地域用、「9HA」は50Hzの地域のためのものです。

前述の発電所は、コンバインド・サイクル設計(内燃力発電の排熱を使って汽力発電を行う設計)を採用したことで、従来の単純サイクル型発電所で同量の燃料を使う場合と比較して最大1.5倍もの発電能力を手に入れる予定です。ここでは、まず2基のガスタービンが天然ガスを燃焼させてエネルギーを作り、そのエネルギーで発電機を回します。次に排熱回収ボイラー(HRSG)が、通常であれば排気管から逃げていってしまう排熱を回収して作る蒸気を使って発電します。GEグリーンビル工場で実施したテストでは、タービンに3,000個以上のセンサーを取り付けて動作の信頼性と効率を検証しました。結果は、コンバインド・サイクル発電効率61%以上という好成績。これは、発電コストの大幅削減が可能になることを意味します。またこのシステムは発電量ゼロの状態からわずか30分で最大出力値に達することができ、1日のなかでも大きく変動する電力需要に柔軟に対応できるだけでなく、とくに風力や太陽光など自然条件の影響を受けやすい発電方式との補完的な起動も可能になります。

いま、この「コンバインド・サイクル」方式が、米国だけでなく日本を含む世界中の発電所に拡大しています。実際、日本でも中部電力の西名古屋火力発電所でリフレッシュ工事計画が進められており、7HAとしては世界初として2017年9月から運転を開始予定です。この西名古屋火力発電所においては、世界トップクラスとなる熱効率62%(低位発熱量)をめざし、コスト削減と環境負荷の低下を両立させようとしています。

世界最高効率のGE製ガスタービン

一般家庭約100万戸分に相当する発電能力を持つ新しい発電所へ2基納入予定の
サウスカロライナ州グリーンビルで製造した世界最高効率のGE製ガスタービン
※最上部の写真:サウスカロライナ州グリーンビル工場の「ハリエット(HA)」
(画像:GEパワー)

世界の発電所建設計画でこれまでに技術選定*を通過しGEが受注を受けた78基のうち23基がHAガスタービンとなりました。そんな「ハリエット(HA)」には、GEのさまざまな事業部門の知見や研究成果が詰め込まれています。たとえば、効率向上に有効な単結晶合金製の脱着式エアロダイナミック・ブレードや高熱に耐える遮熱コーティングなど、GEの研究者たちが超音速ジェット・エンジンなどの先端テクノロジー開発で培ってきた設計技術や材料も多数使われています。

また、昨年仏企業アルストムの発電・送配電事業のM&Aが成立したことで、GEのガスタービンとアルストムの蒸気タービンを組み合わせたパッケージ販売が可能になりました。これが、顧客企業のさらなるコスト削減に貢献します。すでに、ニュージャージー州セウェアンにあるPSEGのコンバインド・サイクル発電所では、7HA.02ガスタービンとアルストム製の排熱回収ボイラー(HRSG)が使われています。パキスタンでは、ビーキー発電所に9HA.01ガスタービン2基とアルストム蒸気タービン1基が設置される予定に。テキサス州では、イクセロンのコロラド・ベンド発電所とウルフ・ホロー発電所にそれぞれ7HA.02ガスタービン2基とアルストム蒸気タービン2基が設置されることが決まっています。

技術力を結集させ世界最高効率を実現した「ハリエット」ことHAガスタービンを携え、GEは、自由化が進む日本の新しいエネルギー基盤と産業の発展に寄与していきたいと考えています。

* 技術選定は、発電所建設に向けたファーストステップです。技術選定を通過することは、発電所の建設が開始されたとき、その製品が採用されることを意味します。発電所のオーナーは技術選定を経て、資金調達や許認可の取得を開始します。