国内最高レベルの高効率／高出力「独立型ORC発電システム」を開発馬渕工業所ら

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は2023年3月6日、同機構の開発プログラムにおいて、馬渕工業所らが高効率かつ高出力の「独立型ORC発電システム（5kW級）」を開発したと発表した。

今回の開発は、NEDOの「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」において、馬渕工業所、東京大学、宮城県産業技術総合センターが共同で実施した。

地熱や温泉熱、産業系廃熱などを活用した有機ランキンサイクル（ORC）発電システムが注目を集めている。同システムは未利用廃熱を活用する手法として潜在需要が大きいが、5kW級の小型ORC発電システムでは、発電した電気の品質条件が厳しく、それがコスト増の原因の1つとなっていた。

今回開発したのは、容積型のスクロール方式を膨張機に採用した独立型ORC発電システムだ。スクロール方式膨張機は、一対の同一形状の渦巻体（スクロールラップ）を組み合わせて流体を移送する膨張機。廃温水を熱源として同膨張機によって作動媒体を膨張させ、その力を使って発電機を回す。

このスクロール方式膨張機を高効率小型バイナリー発電機に搭載することで、廃温水温度80℃以上で4.5kWの安定した発電出力を得られるようになった。一般的なORC発電システムでは、4～5kWの発電出力を得るためには100～125kWの熱量が必要だが、今回開発したシステムでは60～70kWの熱量で得ることができ、これまでよりおよそ40～50kW分省エネルギー化できたことになる。NEDOによると、発電機を稼働させるスクロール式膨張機による省エネルギー効果としては国内最高レベルだ。

また、今回併せて発電出力をリチウムイオン電池に蓄電するためのAC／DC変換器も開発。廃熱で発電した電力をバッテリーに蓄電して利用できるようにした。

今後は発電出力の増強やORC発電システムの高度化、また、リチウムイオン電池との連動などを進め、2025年頃の実用化を目指す。

国内最高レベルの高効率／高出力「独立型ORC発電システム」を開発　馬渕工業所ら