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エネファームの光熱費削減効果について徹底解説!

2018年08月30日

1エネファームを知るうえで必要な基本的知識

〇水素とは


水素原子二つが結びついたH2の状態で化石燃料や海水などの化合物に含まれていて、自然界には無尽蔵にあるものです。今までもロケット燃料や産業用ガスなどに使われていましたが、近年では気体や液体にして貯蔵・運搬が容易で、必要に応じて電力をつくることができて、エネルギー変換時に水しか排出しない究極のクリーンエネルギーとして注目を集めています。水素の取り出し方は4種類あり、取り出す時の環境に負荷がかからない順番に①太陽光や風力など自然エネルギーによる電気を用いて水を分解する②メタノール・メタンガスなどのバイオマスからつくる③工業プロセス段階で発生する副生ガスに含まれる水素を精製して取り出す④石油・石炭・ガスなど化石燃料から取り出す(改質する)という方法があります。


 


〇燃料電池とは


燃料電池は水素と酸素の電気化学反応により、電気と熱を発生させるシステムです。原理は「水の電気分解」の逆の反応を応用したものです。1801年英国のデービー卿が原理を発見し1959年に実用化され1968年月面着陸に成功したアポロ11号にも搭載されていました。また、米国では後にスペースシャトルにアルカリ形の燃料電池を搭載していました。


トヨタ自動車が2014年12月に量産型として世界初の燃料電池自動車(FCV)「MIRAI」を発売しました。電気自動車(EV)は電気スタンドでバッテリーに充電してモーターで走りますが、燃料電池自動車は水素ステーションで水素を充填して化学反応により発生した電気でモーターを動かして走らせるもので、走行時に排出ガスを出さないクリーンエネルギーカーです。この自動車を取り上げたニュースなどで燃料電池という言葉を初めて知った方も多いのではないでしょうか。


 


〇固体高分子形(PEFC)、固体酸化物形(SOFC)


燃料電池はイオンを透過させる物質である電解質の違いによって、固体高分子形(PEFC)、固体酸化物形(SOFC)などの種類があります。エネファームについては、PEFCとSOFCの2種類となっています。PEFCタイプは樹脂膜・SOFCタイプはセラミックを電解質として使います。運転の仕方にも違いがあり、PEFCタイプは熱主電従運転という熱需要に応じた発停運転をします。それに対してSOFCタイプは電主熱従運転という電力需要に応じた負荷追従運転をするという特徴があります。つまり、熱需要(お湯を多く使う)が多い場合はPEFCタイプ、電気を多く使う場合はSOFCタイプが適すると言えます。


 


〇国が描く水素社会とは


資源輸入国の日本においては、環境負荷低減、エネルギーセキュリティーの確保など社会的課題の解決の方策として、水素エネルギーを活用する社会(水素社会)の実現が期待され、経済産業省は水素・燃料電池戦略ロードマップを策定しました(2014年6月策定、2016年3月改訂)。それによりますと、エネファームについて2020年には累計140万台、2030年には全世帯数のうち、1割に当たる累計530万台を普及させることを目標にしています。これが達成されると、家庭部門におけるエネルギー消費量が約3%削減でき、CO2排出量も年間700万トン削減できるというものです。国策として普及目標を立てられるということは、その技術には国のお墨付きが与えられたと言えます。(普及促進のため、導入に補助金制度が設けられています)



(出典)資源エネルギー庁 ホームページ


 


エネファームの正式名称は家庭用燃料電池です。業務用ではなく主に戸建て住宅に設置できるようコンパクト化したものであり、燃料の水素は天然ガスから取り出します(天然ガスの主成分であるメタンは他の燃料に比べて効率よく水素を取り出すことができます)。水素を空気中の酸素と化学反応させて電気をつくります。さらに同時に発生する熱を捨てることなく給湯の熱エネルギーに使います。このように一つのエネルギー(天然ガス)から二つのエネルギー(電気と熱)をつくり出すことから、家庭用コージェネレーションシステムとも呼ばれています。


エネファームは主に東京ガスや大阪ガスなどの都市ガス事業者が取り扱いをしています。(固体高分子形(PEFC)、固体酸化物形(SOFC)があり、どちらのタイプか顧客が選択する、あるいは都市ガス事業者によっては固体酸化物形(SOFC)タイプのみの取り扱いをしているようです。発電効率が良く電気をたくさんつくることができて、コンパクト化が進んでいるのは固体酸化物形(SOFC)タイプの方で「エネファームtype S」という名称で販売されています。固体高分子形(PEFC)タイプより本体価格は高くなりますが、一般的な世帯では発電効率が良いSOFCタイプの方が光熱費削減効果に優れており本体価格の差を十分埋め合わせできると考えられます。


 


以下、ここから紹介するエネファームは、この「エネファームtypeS」についての内容とします。



〇高効率


家庭で使われる電気は、電力会社の火力発電所などでつくられ、送電線を通じて家庭に供給されます。その際、発電時に発生する熱は捨てられ(排熱)送電線を伝わる際のロスなどで天然資源のエネルギーの40%しか利用されません。エネファームの場合、ガス導管を通じて直接家庭まで届く天然ガスを自宅の敷地にできたガス発電所(エネファーム)により地産地消で電気を使う場所で発電し、化学反応で発電するときに発生する熱もお湯をつくることに利用することになり、およそ87%のエネルギー利用率になるそうです。



 


〇発電パターンの特性


同じ電気をつくる「創エネ」機器であっても、太陽光発電とは大きな違いがあります。エネファームは家庭の電気使用量に合わせて24時間連続で発電する場所だということです。そして、その発電は太陽光発電よりも、以下3つの点で優れているのです。


①天候に左右されない


日本の天気の晴天日は1年間のうち平均60%程度で、地域により日射量も違います。エネファームは天候に左右されず発電するので毎日1年間通して一定の発電量が見込めます(但し26日連続して運転した場合、ガスマイコンメーターの安全機能確認のため24時間運転を停止する必要が有り、その後、自動で発電を再開する)。


 


②夜間も発電


太陽光発電は日没とともに発電はストップしますが、電気の使用はむしろ増える時間帯になっていきます。エネファームの発電は700Wまでなので、この時間帯のすべての電力をまかなうことはできませんが、電力会社から買う電力を減らすことができます。


 


③無駄のない発電


太陽光発電の今までのメリットは売電が買う単価より高い固定単価で売れることでした。この売電単価が年々下がってきており、2019年問題で露呈した10年間の固定買い取り期間終了後は大幅に売電単価が下がることから、今後は余剰電力を発生させるよりむしろ自家消費分に発電した電気をまわす方が良いといえます。エネファームは自家消費の電力量に合わせて無駄なく発電するので、従量電灯契約の割高な第2、第3段階の単価の電気を買わずに済みます。



○省スペース


エネファームtypeSの特徴は、以前のエネファームは見た目がオール電化住宅のエコキュートのように燃料電池ユニットの横に大きなタンクがあり、その中には90Lのタンクとバックアップの熱源機がありました。エネファームtypeSは、貯湯タンクを燃料電池ユニットに内蔵することで、コンパクトなサイズになり、従来型では設置出来なかった、狭いスペースでの設置やフレキシブルな設置が可能になりました。また、今お使いの給湯器に燃料電池ユニットの後付け接続も可能となっており(この場合でも補助金の対象です)設置の融通も利くものとなっています。



2設置によるメリットは?

〇光熱費削減効果


実際にエネファームを導入することでどのくらいの光熱費削減効果が出るかが気になるところですが、まず年間購入電力を大幅に削減できることです。



都市ガス事業者の一社である大阪ガスが出した試算では戸建の従来システムでの世帯の年間電力購入量が5,389kwhとすると購入電力量を約80%削減できるとのことです。試算の削減後の購入電力量1,171kwhは月換算にすると97.6kwhとなり、関西電力の従量電灯契約A契約の一番安い第1段階単価(120kwhまで)の料金で収まります。元々電力購入量がこの試算条件より少なければ削減率は上がります。このように電気料金が大幅に下がることにつながるのですが、ここで1点注意点があります。電気料金が安くなるのはお分かりいただいたとは思いますが、「ガス発電だからガス代が高く付くのでしょう?」となります。確かにガス使用量は増えます。しかし、エネファームはコージェネレーションシステムなので発電時に出た熱を有効に使います。発電ユニット内にある28ℓのタンクに発電時に発生した熱を使って温めた70℃のお湯を貯め、水道水とミキシングして給湯器側に供給します。この温度はお風呂などに使う温度にするのに大変適しているのでガスの使用量の節約につながります。またエネファームを導入すれば大阪ガスではマイホーム発電料金という大阪ガスの料金プランでは最安の料金単価が適用になり、ガス料金は増えるが電気料金は大幅に減るということでイメージは下記のようになります。(他の都市ガス事業者も同様の料金プランがあります)



具体的な試算は大阪ガスによると1年間の光熱費削減額は、従来システムで冬にガスファンヒーターを使用する世帯の場合に比べると、約121,000円も安くなるとのことです。ただし、同じようにエネファームtype-Sを導入している他のガス事業者の光熱費削減額の試算は、東京ガスでは具体的な削減額の表記がなし、東邦ガス試算条件が変わりますが年間約72,000円としており、個別の条件によって変わりますのでエネファームに関心を持たれた場合、私がご紹介いたします業者にシミュレーションをしてもらうことをお薦めいたします。


〇補助金制度について


エネファームを普及させることが国策として進められている関係で、補助金制度に関しても整備されてきています。具体的には終了した太陽光発電の補助金の支給方法に準じていると言えます。つまり市場価格を下げる方向性を持った補助金の支給方法です。太陽光発電と比べて少々複雑に見えます。


例えば「エネファームtype S」は固体酸化物形(SOFC)です。この場合の補助金は大阪ガス管内の戸建て住宅で自立運転機能なしの場合(スライド額の要素がない)は、基準価格の134万円以下で導入すれば12万円の補助金を受けることができるというものです。


国からだけでなく補助金の支給がある自治体も多く、活用が不可欠です。


平成30年度 補助金額(金額はすべて消費税抜き)



平成30年度 補助対象経費に対する基準価格と裾切価格



○環境性


エネファームを導入することにより、光熱費削減がラクに実現できることを紹介しました。更に地球環境対策に貢献できるインセンティブがついてきます。具体的にどのようなものでしょうか。大阪ガスの試算をみていきます。人口増加と世界経済の相対的な発展により石油や石炭などの化石燃料の消費が年々膨らんでいます。エネファームは化石燃料の中では埋蔵量が豊富で燃焼時のCO2量が最も少ないクリーンエネルギーの天然ガスを使います。(これら化石燃料から得られるエネルギーを一次エネルギーといいます)エネファームを導入することにより、従来のシステム(火力発電で電気の供給を受けて、従来型ガス給湯暖房器を使う生活)より、一次エネルギー消費量を約40%削減できるそうです。また、年間のCO2排出削減効果についても同様に従来のシステムと比べてCO2排出削減量は年間約1.7tとなり約52%の削減となるそうです。同じ「創エネ」機器の太陽光発電は、製造工程以外では一次エネルギー消費・CO2排出はゼロなので、そこまではいかないまでも普通に生活するだけで地球環境対策に貢献できることは、うれしいものではないでしょうか。


*試算条件


想定条件:戸建住宅 4人家族


■使用機器


[従来システム(床暖房設置)]ガス給湯暖房器、ガス温水床暖房(リビング・ダイニング)、ミストサウナ機能付きガス温水浴室暖房乾燥機、ガスコンロ、電気エアコン


[エネファームtype S]エネファームtype S(家庭用燃料電池コージェネレーションシステム)ガス温水床暖房(リビング・ダイニング)、ミストサウナ機能付きガス温水浴室暖房乾燥機、ガスコンロ、電気エアコン


 


〇自立運転機能


エネファームには、太陽光発電と同じように停電時にも発電して自立運転専用コンセントに電気を供給して利用することができる自立運転機能付きモデルも用意されています。最大約700Wという制約はあるものの、太陽光発電とは違い夜間や曇りや雨の日でも使える特徴があります。太陽光発電とエネファームの両方を設置すれば、時間帯や天気にかかわらず停電時の安心が得られます。2018年大型台風・北海道の大地震による大規模停電が発生しました。停電による不自由を体験した方も多いでしょう。今後も特に大型台風は地球温暖化の影響により毎年のように発生するかも知れません。そのような時の備えにはあれば安心の機能といえます。また、太陽光発電の自立運転より優れた点は給湯も利用可能になることです。もし、非常時が冬場だったら尚更うれしい機能だと実感されるでしょう。但し、自立運転ができる条件が二つあります。①エネファームが発電している時に停電が発生すること②水とガスの供給がされていることです。また、通常モデルより本体価格が10万円程度高くなりますので、保険的な要素だと考えてこの機能を検討するべきです。



お問合せ後の流れ



3集合住宅での導入について

「創エネ」機器は戸建住宅にお住まいの方のみが導入できるというイメージですが、最近では賃貸のハイツなどで、屋根部分に太陽光発電パネルを設置して、発電して得た電気を各部屋に分岐して使用できるようにして、光熱費が安くなることを売りにしている物件を目にします。しかし、居住している世帯が、独立して太陽光発電を導入することは出来ないのが現状です。エネファームは、2030年には普及台数の目標を全世帯の1割に相当する530万世帯と掲げています。戸建住宅のみではなかなか達成できる数字ではありません。そこで、集合住宅への設置の必要性があります。しかし、集合住宅では戸建住宅と違い土地のフリースペースが無いため、後付けの自由度に制限があり、既築の集合住宅への導入は難しく、新築の集合住宅での導入になります。あらかじめ設計段階から新築の集合住宅の全部屋で、開放廊下のアルコープやベランダに設置するということです。実際に採用予定の新築分譲マンションの物件も増えているそうです。集合住宅でも、「創エネ」機器のメリットを享受できる時代になってきました。



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