JP2018162781A - バイオ燃料携帯エンジン発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオマス利活用施設のモデル的な整備、エネルギー、製品への革新的な変換技術の開発・実用化の促進、地域分散型電源による電力供給の容易化【解決手段】農業技術の一つである農耕機械や、携帯エンジン発電機の燃料を、農作業の六次生産で製造できるバイオエタノールにすることにより、再生可能エネルギー使用の理想形である「エネルギーの地産地消」に、バイオマス部門として近づけていく。農業由来の原材料を、農業の６次生産化でバイオ燃料（バイオエタノール）にし、それを使用する携帯エンジン発電機により、実際に生産現場において「エネルギーの地産地消」を電力の形で成し遂げる。【選択図】なし

Description

本発明は、携帯エンジン発電機の燃料に関する。

技術背景

近年のエネルギー需要の増大は、石油価格高騰や原産地の情勢不安は勿論のこと、地球温暖化や大気汚染といった環境問題にも多大な影響を与えている。世界各国では、こうした環境に対する影響に配慮する中で、エネルギー需要をも充足させるため、環境に優しい新エネルギーの開発に取り組んでいる。

我が国においても将来における「バイオマス」の利活用に関する総合的施策が定められている。この総合戦略は２００２年７月５日より会合が重ねられ、２００２年１２月２７日にその最終型が閣議決定。内閣府・農林水産省・文部科学省・経済産業省・国土交通省・環境省の一府五省が同じテーブルについて協議し文章をまとめた。これを「バイオマス・ニッポン総合戦略」という。

農林水産省は２００２年４月に公表した「『食』と『農』の再生プラン」の中で「地球にやさしい生物エネルギー・資源の有効活用」の推進を、農林水産行政の転換の一つの柱として揚げている。また同年６月「経済財政運営と構造改革の基本方針２００２」が閣議決定。

「農林水産省、環境省、関係府省は協力して動植物、微生物や有機性廃棄物からエネルギー源や製品を得るバイオマスの利活用の推進について計画的に取り組む」こととされ、農林水産業を、環境保全やバイオマス生産の場として再活性化させる施策を関係府省一体となって推進するとともに、財政運営において重点的に推進すべき分野として、バイオマスの利活用が位置づけられている。

これらを踏まえて、農林水産省が中心となり、我が国における今後のバイオマスの活用促進のための国家戦略として関係府省ともに検討。「バイオマス・ニッポン総合戦略」が策定された。この策定にあたっては、特別のプロジェクトチーム、民間有識者等からなるアドバイザーグループを設けて検討を重ね、政府が一丸となって取り組んでいくことを決め、閣議決定という形で公表されている。

バイオマスの総合的な利活用は、農林漁業と農山漁村の新たな可能性を開拓し、その活性化を図るともに、エネルギーの自給、地場産業の振興などを通じ、地域の自立した発展への鍵となるものであり、環境と経済が両立した社会の実現に向けて、今、積極的に取り組んでいかなければならないものと考える。

政府による「バイオマス・ニッポン総合戦略」は、その輝かしい未来永劫の持続社会へむけた第１歩であったのであり、たとえ今、実現できていなくとも、決してあきらめてはならない、我々世代が成し遂げていく努力を行うべき事柄であり、地域での創意工夫あふれる具体的な取り組みが、日本全国へと広がっていくことが期待されている。

「バイオ」とは生き物であり、「マス」はモノの集まり。よって「バイオマス」とは、生き物に関係のあるものすべての総称であり、動植物も魚類も、排泄物も藻類も、「バイオマス」に含まれる。

これらのバイオマスのなかで、大気中の二酸化炭素と水から、太陽光エネルギーにより有機物を合成するのが植物。植物に固定された炭素は燃焼や微生物分解によって二酸化炭素となり、大気中に放出されても、再び光合成によって植物に戻ることが出来る。そのため大気とバイオマスとの間に、太陽光エネルギーによる有機物合成を介した、炭素の循環があるかぎり、大気中の二酸化炭素は増えも減りもしない。

一方、今日のエネルギー・物質資源の主流である石油や石炭などは、２〜３億年前にはバイオマスであったものの、今日では化石資源であり、再生可能ではない。その化石燃料から燃焼等で二酸化炭素が放出されれば、大気中の二酸化炭素濃度が上昇する。そしてまた、化石燃料を掘り尽くせば、枯渇するのは自明であるため、石油・石炭を基盤とする今日の社会は持続可能であるとは言えない。

我が国日本にあふれる、再生可能資源、バイオマスを活かしていく試みは、我が国を未来永劫、太陽と大地と水と、人がいる限り、持続可能としていく努力、社会への貢献であると考える。

「バイオマス・ニッポン」を推進する理由は以下の通り。
▲１▼地球温暖化の防止
バイオマスはカーボンニュートラルなので、二酸化炭素の排出削減に貢献できる。
▲２▼循環型社会の形成
バイオマスは再生可能なので、知恵と工夫で持続可能社会を実現できる。
▲３▼競争力のある新たな戦略的産業の育成
バイオマス社会への移行は我が国だけではない。我が国のバイオマス関連産業のさらなる発展により、一層の国際競争力を持つことが望まれている。
▲４▼農業漁業、農山漁村の活性化
バイオマスは我が国日本国内の身近に存在する豊富な資源。農村漁村はバイオマスを食糧や木材以外にも利活用することにより、よみがえる。

バイオマスは、発生地が山林、農地、未利用地、都市、海洋等と様々。我が国の津々浦々に種々存在する資源です。バイオマスは基本的に地域単位で、その地域に発生するものを、その地域に適した技術により利用できることのできる物質・エネルギー資源であり、この時代、その積極的利活用が、求められている。

バイオマスの利用が、生産と消費の近接化・一体化に適するため、小規模地域分散型の生産・消費（物質循環）システムとなり、産業の地方分散、地方での雇用の創出につながる。休耕地等の多い地域が、活性化されうる技術体系が開発されていく。

バイオマスは、我が国の津々浦々に希薄に分散して存在している物質・エネルギー資源。地域で生まれるバイオマス資源を、その地域で、工業原料、材料、製品へ変換し、その地域で消費し、可能な限り循環利用します。地域で発生するバイオマス資源を、その地域で、工業原料、材料、製品へと変換し、その地域で消費し、可能なかぎり循環利用する、地域単位の物質とエネルギーの循環プロセスの構築を目指す。

「バイオマス・ニッポン」の早期実現にあたって、解決すべき課題がある主な事項について、その基本的考え方と実施主体・実施時期を明示した７８の具体的行動計画を示し、政府はこの具体的行動計画を着実に実行することとしている。
▲１▼関係府省の一層の連携のためバイオマス・ニッポン総合戦略推進会議を設置
▲２▼情報拠点として「バイオマス情報ヘッドクォーター（本部・司令部）」を創設
▲３▼地域の実情に応じたバイオマスの活用計画策定を促進
▲４▼バイオマスの効率的な収集・輸送システムの構築
▲５▼バイオマス利活用施設のモデル的な整備
▲６▼エネルギー、製品への革新的な変換技術の開発・実用化の促進
▲７▼バイオマス由来のプラスティックの導入実験
▲８▼（バイオマス発電を含めた）地域分散型電源による電力供給の容易化
▲９▼エタノール・バイオディーゼル燃料等バイオマス由来の自動車燃料の評価・走行実験開始
さらにこの「バイオマス・ニッポン総合戦略」の策定を契機として、農林水産省は、農林水産行政のコンセプトを、従来の農林水産物の「生産振興」中心から、「生物系資源の持続的な活用」へと積極的に転換していくこととしている。

この発明は上記の▲５▼▲６▼▲８▼に関連する課題を解決していく。

課題を解決するための手段は、上記▲６▼を通じ、▲８▼を成し遂げ、▲５▼を推し進めること。

この地球が生命体を持ち、様々に進化してきた過程で、植物はその葉緑体で太陽光エネルギーをデンプンというカロリーで体内に蓄積する方法を獲得しています。その、ありがたくいつも感謝して食事としていただいている天地の恵みのエネルギーを、人のちからで積極的に醸し、化学エネルギー状態に変換しておく。その化学エネルギー状態のものは、アルコール燃料つまりバイオエタノールであり、ガソリン代替燃料となるもの。このガソリン代替燃料を、携帯エンジン発電機の燃料とすることにより、「生物系資源の持続的な活用」へと積極的に転換していくことに貢献し、課題を解決するための手段とする。

エタノールは示性式Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ、またはＣＨ_３ＣＨ_２ＯＨで表される、第一級アルコールに分類されるアルコール類に分類されるアルコール類の一種である。これは酒の主成分であるため「酒精」とも呼ばれる。アルコール類のなかで最も身近に使われる物質の一つであり、日常的に人類は殺菌・消毒にも用いている。

このエタノールは揮発性が強く燃料としても用いられる。この「燃料としても用いられる」という酒精の用途を活用し、人体にとっても基本的に安心安全な燃料として活用し、発電に結び付けていく。

エタノールを農業生産物の６次産業化として行う場合、通常の蒸留設備ではエタノールの共沸混合物である水を、完全に取り除くことはできない。共沸混合物のエタノールは質量パーセント濃度で９６％であり、水が４％である。

エネルギーの地産地消を推進する際、必要なことは、簡単に製造できるものを簡単に使用できる状態としておくことである。通常の蒸留設備でできる水が４％混合している９６％のエタノールを使用できることにより、「生物資源の持続的な活用」に結び付ける。

携帯エンジン発電機として、エタノールを使用できるエタノールエンジンシステムは、９６％エタノールの貯留タンクと、燃料の噴射口、空気の吸い込み口で成り立つ。貯留タンクの９６％エタノールが、エンジンシステム内の燃焼室内にて直接噴射されると共に、自然揮発するガスが供給され、燃焼することによりエンジンが動力を発生させる。

エタノールは可燃性であり空気（酸素）と混ぜることにより、よく燃焼する。エタノールが燃焼すると二酸化炭素と水ができるが、これは化石燃料に由来する二酸化炭素ではないためカーボンニュートラルと呼ばれる状態であり環境に優しい燃料であると言える。エタノール２分子から二酸化炭素４分子と水６分子ができる。分子の数では５倍となり燃焼熱も出るので、エンジンシステム内の燃焼室内にて気体は一気に膨張し、容器の圧力が高まり、効率よくエンジンの動力（運動エネルギー）を駆動できる。

再生可能エネルギーの理想形は、エネルギーの地産地消であり、持続可能な循環型社会の構築である。有機農業による農作物から造られるガソリン代替燃料（バイオエタノール）は、その副産物や製造時残渣を、安心安全な飼料や肥料にできる。この再生可能エネルギーバイオマス部門のバイオエタノールを携帯エンジン発電機の燃料とすることにより、現代社会生活上必要な電力を、大規模送電線網にも通さないことで災害にも強い方法で、個別に自立・自律して持つことが出来る。この発明の効果は、エネルギーの地産地消、持続可能な循環型社会の構築につなげることができるだけでなく、圧倒的に災害にも強い発電能力を個別に携帯出来ることにより、しなやかで強靭な、国家づくりに役立つことができる。

Claims (1)

1. エタノールを燃料とする携帯エンジン発電機