木質バイオマスボイラー実践編① 施設の熱需要を分析する
小川 聡志バイオマスボイラーの必要能力を決めるためには
エネルギー価格が高騰し、これまで通り燃料の確保ができるのか？
先行きの見えない時期が続いています。
このような状況を踏まえて、地域の森林資源を活用する木質バイオマスボイラーへの注目が高まっています。
しかし、ただ「灯油やガスのボイラーをバイオマスに置き換える」だけでは、初期費用が大きすぎて投資回収が困難になったり、運用が不安定になったりするリスクがあります。
成功のポイントは、対象施設の熱負荷を「時間単位」で精密に分析することにあります。
熱負荷とは、ここでは１時間で使用する燃料消費量やエネルギー量になります。
なぜ「時間単位の熱負荷の分析」が必要なのか？
一般的な化石燃料ボイラー（灯油やガス）は、スイッチ一つで瞬時に出力を上げ下げできます。
そのため、施設の「最大瞬間負荷（ピーク）」に合わせて大きな能力のものを設置するのが一般的です。
そうすると、温浴施設（浴槽の加温や入湯客の給湯）では、一年を通じて本当に寒い日や入湯客の多い日以外は、ボイラーの能力としては余剰がある状態になります。
一方、木質バイオマスボイラーは、木材を燃料にすることから、点火や出力調整に時間がかかるという特性があります。
また、設備費用（イニシャルコスト）が化石燃料ボイラーに比べて高額であるため、ピーク時に合わせた過大な設備を導入すると、投資回収期間が極端に長くなってしまいます。
そこで、弊社は、既存の燃料（灯油やガス）の使用量を月別、日別、そして「時間別」に分析することを必ず行っています。
熱負荷のベースロードを担う「賢い能力選定」が大事！
以下のグラフは、ある温浴施設における1日の熱需要（浴槽の保温、お湯の使用量など）をイメージしたものです。
調査の結果、1日を通して安定的に発生している熱需要（ベースロード）が見えてきます。
これは、主に浴槽の保温や入湯客の給湯の需要によるものです。
木質バイオマスボイラーでは、このようなベース部分を木質バイオマスボイラーで賄うことが適しています。
そして、一時的な需要のピーク時には既存の化石燃料ボイラーを活用する「ハイブリッド運用」が、最もコストパフォーマンスに優れた設計となります。
このようなシステム設計により、バイオマスボイラーの稼働率を最大化し、燃料費削減効果を効率的に得ることが可能になります。
バイオマスボイラーに特有の調査手法
既存のボイラーには、時間ごとの熱量を記録する装置（ロガー）がないことがほとんどです。
そうなると、上述の時間単位の熱負荷を把握するのは、案外経験が必要な領域になります。
私たちは、以下のような専門的な手法で調査を行います。
燃料カウンターのタイムラプス撮影: 化石燃料ボイラーの燃料メーターに専用カメラを取り付け、数分おきに撮影することで、どの時間帯にどれだけの燃料が使われたかを推定します。
利用客数や営業データからのシミュレーション: 温浴施設であれば入浴者数、福祉施設であれば給湯スケジュールなどから熱需要のパターンを割り出します。
実際の稼働データの取得とシミュレーションの両面で、
「１時間ごとに、どのくらい熱エネルギーを消費しているか」
を把握できるのは、弊社の強みの一つになります。
木質バイオマスと化石燃料の「ハイブリッド」
以上のように、弊社は、あえて「全量をバイオマスボイラーに代替しない」ことが提案として多いケースとなります。
このことには、経済性以外にも大きなメリットがあります。
一つ目は、バイオマスボイラー特有の対策でもあります。
バイオマスボイラーの大きくしすぎると、出力を大きく抑えて稼動します。
このような抑制した稼動をしすぎると、燃焼が不安定になり、ススやタールの発生につながり、トラブルの要因となります。
従って、無理にバイオマスボイラーの能力を大きくせず、熱負荷のピーク時は化石燃料に任せることで、ボイラーの寿命を延ばすことができます。
二つ目は、万が一、バイオマスボイラーがメンテナンスや燃料トラブルで停止しても、既存の化石燃料ボイラーがバックアップとして控えているため、施設の運営を止める心配がありません。
弊社は、バイオマスボイラーと化石燃料ボイラーの「ハイブリッド」を強く推奨します。
これにより、最小限の設備投資で、最大限の化石燃料の削減が可能となります。
（蓄熱タンクを介すことで、このシステムを上手く使うことができます）
木質バイオマスボイラーの導入は、単なる機器の買い替えではありません。
その施設のエネルギーマネジメントを再構築するプロセスです。
私たち「合同会社もりほっと」は、現場の皆様のための視点でこのような提案を作成します。
まずは、現在の燃料代がどのくらい削減する余地があるのか、簡単な試算から始めてみてはいかがでしょうか？
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