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。船舶からの大気汚染防止に関しても、平成9年(1997年)国際海事機関(IMO)において船舶エンジンからの窒素酸化物(NOx)の排出規制を定めた議定書が採択される等、世界的な取組みがなされている。
わが国においても、これに先がけ、平成5年12月1日運輸技術審議会船舶部会の答申で、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(現国土交通省)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(平成13年度から運輸施設整備事業団)及び日本財団からの助成金を受け、スーパーマリンガスタービン(以下SMGT)の研究開発に取り組むことになった。
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)が期待できる。
また、わが国では海上輸送の高度化や船舶の近代化が要請される中で、船舶の高速化、特に内航船舶については船内環境の改善、船内労働の軽減が求められている。軽量・小型、低振動・低騒音、メンテナンスの容易さというガスタービンの特徴がこれらの要請にも応え得る。
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いた。
このような現状を打破して舶用の用途が広く拡大することを目指すのが、クリーンで高効率な次世代型舶用ガスタービンのSMGTである。
また、ガスタービン船の場合、ディーゼル船と比較して機関スペースが小さく、軽量になることで、船内一般配置、船型、推進システム選択等に大きな自由度が生れる。これにより、積荷量を増加させた船内一般配置、船形改良による船体抵抗低減の可能性もあり、船舶の総合的な経済性向上が期待できる。
2. 開発目標
SMGTは次の3点を主な目標として、研究開発を行っている。
(1) NOx排出量が1g/kWh以下
(2) 熱効率が38〜40%
(3) 燃料としてA重油が使用可能
この目標値は、NOxはディーゼルエンジンの約1/10、熱効率は高速ディーゼルエンジンとほぼ同等である。
また、これらを同出力クラスの従来のガスタービンと比較しても、NOx排出量では現状値(液体燃料焚)の1/3、熱効率では10ポイント、燃費で3割もの向上を目指すものである。
また、燃料は舶用として入手性を考慮してA重油を使用可能とする。
この様にSMGTの開発目標は、従来の技術水準を大きく越えるもので、世界的に見ても意欲的なものである。
この目標達成のために、本研究開発では後述する様々な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級のガスタービンを製作し、上記の目標達成の評価を行う。
