客觀日本

神戶大學開發出「區域供熱」用蓄熱材料量產技術

2021年09月21日 能源環境

在一個區域内利用電廠和廢棄物處理設施等排放的未利用熱量,透過經由管道的水或蒸汽的機制稱爲「區域供熱」。在日本,由於電力成本問題等,區域供熱只在小範圍内得到利用。神戶大學開發出了作爲實施大範圍應用的關鍵因素的蓄熱材料量產技術。有望解決普及區域供熱面臨的主要課題。

title

透過封裝在膠囊中,可以防止材料顆粒變大堵塞管道(圖片由神戶大學提供)

「今後5年打算實施每天20公斤的量產」。神戶大學的鈴木洋教授很有信心地表示。鈴木教授一直在研究以熱量的形式儲存能源進行再利用的蓄熱材料,大約5年前開發出了性能優異的材料,但此前每天只能製造1克左右。

據介紹,此次實施了每天約製造500克的產量。計劃2022年度開始建設每天能製造10公斤的示範工廠。

區域供熱以六本木新市鎮(東京·港區)和北海道苫小牧市的市中心等商圈爲中心在部分地區得到利用,主要用於樓宇或住宅的供暖和熱水供應。在事務所、樓宇和醫院等商業領域及家庭領域消耗的能源中,熱能的佔比超過50%,區域供熱的節能效果備受期待。

歐洲很早以前就開始研究和開發區域供熱。丹小麥等國已經利用豐富的再生能源、巨大的管道和水泵實施大範圍的區域供熱。而日本只在小範圍内實施了這一點。主要存在攜帶熱量的水容易冷卻,以及送水泵的電力成本高等課題。

大範圍實施區域供熱的關鍵被認爲是蓄熱材料。只需在水中混合10~20%的蓄熱材料,即可攜帶三倍於水的熱量。蓄熱材料還能降低流速,因此水泵的能量消耗也可以減至之前的五分之一左右。

蓄熱材料熱放射後可能會出現顆粒變大堵塞管道的情況,但鈴木教授開發的新材料將銨明礬和醋酸鈉等成分封裝到了膠囊中。粒徑不會超過20微米(微米爲100萬分之1米)左右。

膠囊基材料難以量產,製造成本也比較高。鈴木教授與大阪府立大學和鍾化公司合作,爲了能在大型罐中生產,改良了樣本的量、比例和攪拌方式等,爲量產開闢了道路。

目前的製造成本約爲每公斤1萬日元,鈴木教授等計劃透過推進設備的大型化,將成本降至4000日元左右,並在5年後實施實用化。北海道大學也在與JX金屬公司等合作開發同樣的材料。

爲了普及區域供熱,還需要提高鍋爐和水泵等相關設備的性能等,但「相關的設備廠商比較少,技術經驗也不足」(鈴木教授)。今後必須加強產學合作,全面推進系統開發。

日文:三隅勇氣、《日經產業新聞》,2021/09/08
中文:JST客觀日本編輯部