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圧倒的な効果:GEの新しいガスタービンがフロリダ州の大規模太陽光発電を支える

クリス・ヌーン

2050年までに化石燃料から再生可能エネルギーに完全に移行するというフロリダ州の意欲的な計画は、サンシャインステート(Sunshine State)とも称される同州にとってとても相応しいものです。また、これは気候変動に対する世界的な取り組みから見ても歓迎すべき一歩と言えます。しかし、フロリダ州に再生可能エネルギー関連インフラを構築するには時間が必要です。さらに、天候によっては太陽が顔を出さない時もあるほか、夜になれば太陽は沈んでしまうのです。

そこで役立つのが、CO2排出量が比較的少ないうえにいつでも利用可能なエネルギー源である天然ガスです。そして、GEの最新型ガスタービン「7HA.03」は最適なマシンと言えるでしょう。このタービンは、米国のような60ヘルツの周波数域で運用されるよう設計された最大級かつ最も高効率なタービンで、今週初めて商業運転を開始しました。同州の電力会社最大手であるフロリダ・パワー&ライト社(Florida Power and Light、以下FPL)は、同社が州内のフォートローダーデールに所有するダニアビーチ・クリーンエネルギーセンター(Dania Beach Clean Energy Center)で7HA.03タービン2基の運用を開始しました。

7HA.03タービンは米国内の約25万世帯の電力需要を賄える能力を持っているうえに、太陽光発電における発電量の急激な変化をスムーズに調整するのにも役立ちます。また、天然ガスに最大50%の水素を混合して燃焼できるようも設計されています。これにより、FPL全社におけるCO2排出量をさらに削減できる見通しです。FPLの親会社であるネクストエラ社(NextEra)でGEとの窓口を務めるクリス・マストリアーニ氏(Chris Mastriani)は次のように話します。「7HA.03タービンには、現在のニーズに応えるだけでなく、これから目指す様々な目標を達成するための能力も備わっているのです。」

同氏はさらに、ダニアビーチ・センターでは老朽化した4基に替わって2基の新型タービンが導入されることによって発電量が30%増え、合計1,260MWとなることを説明しています。

さらに、FPLにとってもメリットとなることは、従来よりさらに経済的にメガワット単位で発電量の増強を実現できるようになる点です。7HA.03は現在、天然ガスをいかに効率よくメガワット単位の電力に変換するかという効率性で業界をリードしています。ガスタービンから出る廃熱を回収して蒸気を生成し、その蒸気で蒸気タービンを駆動するコンバインドサイクルで運転された場合、1基の7HA.03で熱効率64%以上を達成することが可能です。

そのうえ、7HA.03タービン2基が運用されることで、ダニアビーチ・センターの発電効率を22%向上させることが可能なうえ、従来よりも少ないガス燃焼で電力を生成できることで、FPLはタービンの耐用年数中に3億3,700万ドルのコストが削減できるとも試算されています。「この2基の7HA.03はタービンの新規設置にかかるキロワット当たりのコストと共に、継続的な運用コストも大幅に削減することができるのです」とマストリアーニ氏は説明します。

また、この2基のタービンの高効率性により、スモッグの原因となる窒素酸化物(NOx)の排出量を従来のタービンと比べて最大70%削減することができます。マストリアーニ氏は、7HA.03のNOx排出量は出力が80MWのときから連続運転可能な最大出力である430MWのときまで、いかなる場合でもフロリダ州の厳しい規制値を下回るとし、さらに語ります。「FPLは送配電網の安定というニーズを満たしながら排出ガス規制のコンプライアンスを遵守することができる、幅広い範囲で出力が調整可能なタービンを手に入れたのです。」

さらに、発電量の増減にすばやく対応できることも7HA.03を利用するお客様にとって魅力的なポイントとなります。具体的には、10分という一杯のお茶を淹れて飲むのにかかるような時間でタービンを最大発電量に到達させることができるという点です。これは日の出、日中、日没という太陽の動きに従って発電量が変動する太陽光発電から得られる再生可能エネルギーを大量に取り込むフロリダ州の送配電網を補完するためには重要な性能です。

また、7HA.03の導入は南フロリダ地域のエネルギー安全保障を強化できる点でも朗報となります。マイアミとフォートローダーデールを含むこの地域は、人口密度は高いものの、半島の他の地域から電力を融通する大容量の送電ケーブルがあまり設置されていないため、マストリアーニ氏が「系統制約地域」と呼んでいるほどです。しかし、2基の7HA.03は驚くべき密度でエネルギーを生み出しています。同センターはダウンタウン地域にあるため、敷地面積に制約があるにもかかわらず、平均的な原子力発電所よりも30%近く高出力となる約1,300MWの発電量を実現しているのです。

GEのエンジニアたちはまもなくタービンの稼働開始日を迎えるというタイミングで5年前を振り返り、かつてこの日が単なるカレンダー上の日付としてしか認識されていなかったことを思い返していました。GEはモジュール方式を活用しました。つまり、巨大なタービンエンクロージャーの中に補器類を組み込んでユニットとし、大部分を製造・組み立てた上でダニアビーチに輸送することで、定められた期間内に納入することを実現しました。その結果、7HA.03の設置に要した期間は同じGEのFクラスタービンと比較して8週間短縮することができたのです。

一連のユニットのプロダクトマネージャーを務めるクリス・コロン(Chris Corron)は次のように語ります。「GEが2017年にお約束したことに対し、FPLは多大な信頼と信用を寄せてくださいました。それだけに、出力テスト中に想定通りのパフォーマンスが計測できたことはとてもうれしかったです。また、本プロジェクトを成功させたのは、何よりもGEのフィールドサービス・ビジネス部門を担い現場で活躍してくれたフィールドコア社(FieldCore)のテクニカルチームや、協力を惜しまなかった何百人ものエンジニア、さらには工場の職人たちと彼らを支えるスタッフの努力でした。」

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