電主熱従

コージェネレーションシステムと運転制御方式

発電と同時に発生する排熱を回収し、総合的なエネルギー効率を高めるシステムを「コージェネレーションシステム（CGS）」と呼ぶ。内燃機関（ガスエンジンやガスタービン）や燃料電池などを原動機として稼働させ、得られた電力を施設内に供給するとともに、冷却水や排気ガスから熱を回収して給湯や空調の熱源として利用する。

施設における電力需要と熱需要のバランスは、季節や時間帯によって常に変動する。原動機は一定の比率で電力と熱を発生させるため、変動する需要に対してどちらの供給を優先して機器を制御するかが、システム全体の運用効率を決定する。この制御ロジックの代表的なものが「電主熱従」方式である。

電主熱従方式の基本概念と運転ロジック

電主熱従は、コージェネレーションシステムの主たる機能を「発電機」と位置づけ、施設側の電力負荷変動に追従して発電量を増減させる制御方式である。この運用方式においては、発電に伴って副次的に発生する熱の量に対する供給制御は組み込まれない。

発電された電力は施設内の照明、動力、コンセント設備の電源として最優先で消費される。同時に発生した熱は、排熱投入型の吸収式冷温水機や熱交換器を経由して空調・給湯設備へ送られるが、電気の生成を優先する思想であるため、発生する熱量はあくまで「結果として得られたもの」として扱われる。

需要バランスの不一致と熱の廃棄

電主熱従方式において、電力需要が安定して高い状態が続くと、システムは高出力で発電を継続するため、比例して大量の排熱が発生する。この時、施設側の熱利用先（空調や給湯の需要）が少ない場合、回収した熱が余剰となる。この過剰な熱を放置すると原動機の冷却ができず異常停止を招くため、屋上などに設置された「放熱器（ラジエータ）」や冷却塔を用いて、余った熱を大気中へ廃棄（放熱）する処理が行われる。

反対に、冬季の暖房などで熱の需要が極めて高い状況であっても、施設側の電力需要が低下すれば、システムは発電量を絞り込む。それに伴って発熱量も制限されるため、不足する熱量はガスボイラーなどの補助熱源機を別途稼働させて補う構成となる。

導入に適した施設用途と経済的メリット

電主熱従方式は、電力の安定供給や、商用電力の購入量削減による電気料金の低減を最優先する施設において採用される。具体的には、年間を通じてベースとなる電力需要が大きく、かつ一定の熱需要が存在するオフィスビル、商業施設、データセンター、あるいは生産ラインで大量の電力を消費する工場などが該当する。

また、電力需要のピーク時に買電量を抑える「ピークカット制御」を目的とする場合や、電力市場の価格変動（市場連動型料金など）に対応して、電気代が高騰する時間帯に自家発電量を最大化するような運用設計も、この電主熱従の思想に基づいている。

熱主電従との比較およびハイブリッド運用

電主熱従とは対照的に、施設側の熱需要変動に合わせて原動機の出力を制御する方式を「熱主電従」と呼ぶ。こちらは、病院やホテル、温浴施設など、昼夜を問わず給湯や蒸気の需要が極めて大きい施設で採用される。熱主電従では、熱を作る過程で発生した電力を施設で消費し、不足分を電力会社から買電するロジックとなる。

近年の高度なエネルギーマネジメントシステム（BEMS）を導入した施設では、単一の制御方式に固定せず、時間帯別の電気料金とガス料金の単価比較、および設備全体の需要予測データを演算し、電主熱従と熱主電従を自動的に切り替えるハイブリッド制御を採用する事例も増加している。これにより、エネルギーコストの最小化とCO2排出量の削減を両立する運用が図られている。