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三菱重工MHIET、ガスエンジンの水素混焼仕様を確立 最大50%

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ひとことで

三菱重工グループの三菱重工エンジン&ターボチャージャ(MHIET)は8月27日、コージェネレーションシステムとして広く使われる発電用KUガスエンジン(発電出力3.65〜5.75MW)の水素混焼仕様を確立し、提案活動を開始したと発表した。5.75MWの単筒試験機を用いた試験で、定格相当出力において体積比50%までの水素混焼で安定燃焼を確認している。

技術的な壁は異常燃焼だった。実際の運用では幅広い負荷域での安定燃焼が求められ、水素利用時の課題であるノッキングやプレイグニッションの抑制が、発電出力の大小にかかわらず必要になる。ノッキングは点火による燃焼開始後に未燃混合気が圧縮されて火炎の到達前に燃え始める現象、プレイグニッションは点火の前に未燃混合気が燃え始める現象で、いずれも頻発するとエンジン内部の部品が損傷する。MHIETはCFD解析(コンピューターによる流体解析)と燃焼反応モデルで発生メカニズムを解明し、運用負荷域全体で異常燃焼を抑える技術を構築した。

仕様の特徴は3点ある。運転モードの切り替えにより、設備が稼働中でも都市ガス専焼から任意の水素混焼率へ変更できる。都市ガス専焼仕様からの設計変更を最小限に抑えており、専焼で運転するときは従来仕様と同等の性能を確保するため、新設時は専焼機として導入し、追加設備で後から水素混焼へ移行できる。既設エンジンについても、全体を入れ替えずに最小限の改造で水素混焼にするレトロフィットに対応する。KUディーゼルエンジン(型式:KU30A)も、ガスエンジン化に併せて水素混焼仕様へ改造できる。

対象を単体のエンジンにとどめていない点も特徴である。コージェネレーションシステムとしての利用を前提に、統合制御システムを含むプラント設備も水素混焼に対応可能な仕様とした。ガスエンジンは高い発電効率と優れた負荷追従性を持ち、施設・工場の自家発電設備や地域熱供給に加え、近年は調整電源や電力託送の発電リソースとしても使われている。

MHIETは既に発電出力450kWの都市ガス専焼ガスエンジンGS6R2の水素混焼仕様を発売しており、今回のKUガスエンジンを加えることで水素混焼対応機種を拡充する。水素混焼率50%(体積比)までの安定燃焼を単筒試験機で確認したのは2023年11月で、当時MHIETは「2025年度中の商品化を目指す」としていた。今回はこの確認結果を、プラント補機や制御仕様まで含めた製品仕様として成立させた形である。

関連する解説:水素発電

編集:TERA WHAT編集部

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