バイオマス熱利用（Biomass Heat Utilization）は、バイオマスの熱エネルギーを直接利用するプロセスです。これは、バイオマスを燃やして得られる熱エネルギーを、暖房や温水供給、産業プロセスの加熱など、さまざまな用途に利用する方法です。一般的なバイオマス熱利用の形態には、バイオマスボイラー（Biomass Boiler）やバイオマス暖房システム（Biomass Heating System）などがあります。これらのシステムは、バイオマス燃料（例：木材くず、農業廃棄物）を燃やし、得られる熱を建物やプロセスの加熱に利用します。バイオマスの活用は、クライメートテックの分野でも注目を集めています。
関連する発電方法はこちら
・バイオマスコージェネレーションシステムとは
・バイナリー発電とは
プロセス
バイオマス熱利用は、バイオマス（有機的な素材）を熱エネルギーに変換して暖房、温水、蒸気、または電力を供給するプロセスです。以下に、バイオマス熱利用の一般的なプロセスを解説します：
- バイオマスの収集と準備: バイオマスは、木材くず、農業残渣、家庭からの生ごみ、動植物の排泄物など、さまざまな有機的な素材から得られます。これらのバイオマス材料は収集され、必要に応じて粉砕や乾燥などの準備作業が行われます。
- 燃焼またはガス化: バイオマスは、燃焼プロセスまたはバイオマスガス化と呼ばれるプロセスを通じて燃料ガスを生成します。燃焼は、バイオマスを酸素と反応させて熱を発生させる方法であり、バイオマスガス化は、高温でバイオマスを加熱し、ガス化反応によってガスを生成する方法です。
- 熱交換: 燃焼またはガス化で生成された高温の熱エネルギーは、熱交換器を介して水や空気と熱を交換します。この過程により、水は蒸気に変換され、空気は加熱されます。
- 蒸気発生または暖房: 蒸気は、蒸気タービンを駆動して発電するために使用されることがあります。また、加熱された空気は、建物や工業プロセスの暖房を行うために使用されます。
- 電力発電（オプション）: 蒸気を使用して発電する場合、蒸気はタービンを回して発電機を駆動します。これにより、機械エネルギーが電力に変換されます。
- 残渣の処理: 燃焼またはガス化のプロセスによって生成された灰や残渣は、適切に処理され、環境への影響を最小限に抑えながら安全に処分されます。
バイオマス熱利用は、再生可能なバイオマス資源を利用してエネルギーを生み出す方法であり、持続可能なエネルギー供給の一部として広く採用されています。
日本での事例（経産省HPより引用）
日本製紙 勿来工場
日本製紙 勿来工場では、建築廃材由来の木材チップを主燃料にした内部循環流動床ボイラーを採用。重油から燃料転換したことで年間約 34,000kl消費されていた重油の約98％が削減され、これに伴い年間約10万tの二酸化炭素の削減が見込まれる。
真庭市勝山健康増進施設「水夢」
真庭市勝山健康増進施設「水夢」では、プールや浴室などで使用する温水の主熱源にペレット炊きボイラーを採用。 国内でも屈指の林業地域である同市の未利用資源を有効活用している。同施設で使用されるペレット量は年間370t。
マック食品
豆腐、油揚げ、いなり寿司等の各種加工米飯を製造している同社工場では、油揚げ製造廃液が濃厚廃液で、排水処理への汚濁負荷が高かったが、この高濃度廃液をメタン発酵し燃料とすることで、排水処理容積や電気量を抑えることが可能となった。
関連する発電方法はこちら
・バイオマスコージェネレーションシステムとは
・バイナリー発電とは
バイオマス燃料の種類と熱特性比較
| 燃料種別 | 低位発熱量（MJ/kg） | 水分含量の目安 | 主な用途 | 特徴・注意点 |
|---|---|---|---|---|
| 木質ペレット | 16〜17 MJ/kg（乾燥状態） | 8〜10%（規格：ISO 17225-2） | 家庭用ペレットストーブ・小中規模ボイラー・発電（白色ペレット） | 品質が均一で自動化しやすい。サプライチェーン（北米・東欧からの輸入）によるCO₂課題。 |
| 木質チップ | 7〜14 MJ/kg（水分30〜50%） | 30〜55%（生材）→乾燥で20%以下 | 大中規模バイオマスボイラー（地域熱供給・工場熱） | 安価で入手しやすいが水分管理が重要。燃焼効率・灰分量が含水率で大きく変動。 |
| バイオガス（消化ガス） | 約21 MJ/m³（CH₄ 60%換算） | 液体（スラリー）由来 | コジェネ（熱電併給）・ガスボイラー・都市ガス注入（バイオメタン） | 食品廃棄物・下水汚泥・家畜排泄物からのメタン発酵。消化液（digestate）は液体肥料として農地還元可能。 |
| 木質廃材・製材端材 | 10〜16 MJ/kg（水分に依存） | 20〜40% | 製材・合板工場の自家熱源・小規模地域ボイラー | 廃棄物扱いのため安価。塗料・防腐剤含有材は燃焼排ガス規制に注意（ダイオキシン等）。 |
| 農業残渣（稲わら・籾殻・サトウキビバガス） | 12〜15 MJ/kg（乾燥ベース） | 10〜20%（乾燥後） | 農産地域の発電・熱利用。アジア・ブラジルで多用。 | Siリッチな灰（籾殻）がボイラーのスラグ・スケールを引き起こしやすい。Cl含量が高い場合は腐食問題。 |
バイオマス熱利用 vs バイオマス発電の比較
| 比較項目 | バイオマス熱利用（熱のみ） | バイオマス熱電併給（コジェネ） | バイオマス発電（電力のみ） |
|---|---|---|---|
| エネルギー変換効率 | 75〜92%（熱効率） | 75〜85%（熱電合計） | 20〜35%（発電効率） |
| 初期投資規模 | 低〜中（ボイラー・熱配管） | 中〜高（熱電機器の組み合わせ） | 高（タービン・発電機・送電設備） |
| FIT・補助金制度 | 熱専用のFITは日本で未整備。RPS対象外。 | 電力分はFIT対象。熱は省エネ補助金等。 | FIT（バイオマス区分）の対象。売電収入が得られる。 |
| 適用規模 | 数十kW〜数MW（家庭・農業・工場） | 数百kW〜数十MW（工場・地域熱供給） | 数MW〜数百MW（大型発電所） |
About The Author
