研究の概要
1.研究開発の背景
近年、地球規模の環境問題が大きくクローズアップされている。既に、陸上ではNOx等の大気汚染物質の排出について厳しい規制がなされている。1997年、国際海事機関(IMO)において、船舶からの大気汚染防止に関するMARPOL条約の新付属書が採択され、2000年以降のNOx排出量規制が具体的日程となり、その後もより厳しい規制がなされると予想されている。
このような状況のもと、平成5年12月1日運輸技術審議会船舶部会の答申で、今後、取り組むべき重要技術開発課題として、舶用ガスタービンシステム研究開発が取り上げられた。この答申を受けて、運輸省はじめ関係機関のご支援のもと、舶用エンジンメーカー5社が結集してスーパーマリンガスタービン技術研究組合を設立し、平成9年度から造船業基盤整備事業協会からの試験研究助成金を受け、『環境低負荷型舶用推進プラントの研究開発』に取り組むことになった。
2.研究開発の課題
舶用推進プラントとしてガスタービンをみた場合、NOx排出量がディーゼルエンジンに比べて格段に低くなる可能性があり、抜本的な排気ガスのクリーン化(低NOx化)を図ることが期待できる。また、現在、船舶の高速化、内航船等における船内労働環境の改善が求められているが、ガスタービンはこの点でも高比出力(出力/質量)、船内メンテナンスの軽減、低振動、低騒音という特色を有している。
この様な利点を持ちながら、燃費等の経済的な理由から、これまでのガスタービンは、舶用としては特殊な用途に限定されて用いられていた。
本研究開発は、次の3点を目標課題として、次世代型舶用ガスタービンの開発を行う。
(1)NOx排出量が1g/kWh以下(ディーゼルエンジンの約1/10)
(2)熱効率が38〜40%(ディーゼルエンジンと同等)
(3)燃料としてA重油が使用可能
この目標を達成するための要素研究を行うと共に、その成果を総合して、内航船の主機を想定した2,500kW級の舶用推進用のガスタービンを製作し、上記の目標達成の評価を行う。
開発されたガスタービンの実用化においては、実際の船舶に搭載して、長期間にわたる試験を行い、耐久性、経済性、操船性等の評価を行うことが必要であるが、本研究開発は、その部分は含んでいない。
3.研究開発の研究計画
環境低負荷型舶用推進プラント研究開発では、次の研究項目を、平成9年度から平成14年度までの6年間の予定で、目標性能を満足する次世代型舶用ガスタービンを開発する。
(1)環境負荷低減技術の研究
(2)燃費改善技術の研究
(3)船舶対応技術の研究
(4)実験機による陸上試験
(1)〜(3)は、ガスタービンの各コンポーネントや個別技術を対象にして行う要素研究で、(4)は、その結果を総合して製作する、出力2,500kW級のガスタービンによる性能評価試験である。
