コージェネレーション

コージェネレーション（熱電併給発電）または熱電併給発電（CHP ）は、熱機関^[1]または発電所を使用して電気と有用な熱を同時に生成するものです。

コージェネレーションは、燃料や熱をより効率的に使用するもので、発電時に無駄になる熱を生産的な用途に利用します。熱電併給（CHP）プラントは、無駄になる熱エネルギーを回収して暖房に使用します。これは熱電併給地域暖房とも呼ばれます。小規模のCHPプラントは分散型エネルギーの一例です。^[2]中程度の温度（100～180℃（212～356℉））の副産物熱は、吸収式冷凍機で冷却に使用することもできます。

高温の熱の供給により、まずガスまたは蒸気タービンを動力源とする発電機が駆動されます。その結果生じる低温の廃熱は、給湯や暖房に使用されます。小規模（通常 1 MW 未満）では、ガスエンジンまたはディーゼルエンジンが使用される場合があります。地熱発電所では比較的低品位の熱が生成されることが多いため、コジェネレーションも一般的です。発電の許容可能な熱効率を達成するには、バイナリサイクルが必要な場合があります。原子力発電所では、 NIMBYや安全性への配慮から、同等の化学発電所よりも人口密集地から遠い場所に設置されることが多く、人口密度の低い地域では送電損失のため地域暖房の効率が低下するため、コジェネレーションはあまり一般的ではありません。

コージェネレーションは、初期の発電設備のいくつかで実践されていました。中央発電所が電力を配電する以前は、自家発電している産業は排気蒸気をプロセス加熱に使用していました。大規模なオフィスビルやアパート、ホテル、店舗では、自家発電を行い、廃蒸気を建物の暖房に使用していました。初期の購入電力は高額だったため、これらのコージェネレーションは、公益事業の電力が利用可能になった後も何年も続きました。^[3]

化学工場、石油精製所、パルプおよび製紙工場などの多くのプロセス産業では、化学反応器、蒸留塔、蒸気乾燥機などの操作およびその他の用途のために大量のプロセス熱が必要です。通常、蒸気の形で使用されるこの熱は、加熱に使用される一般的な低圧で生成することも、はるかに高い圧力で生成して最初にタービンに通して発電することもできます。タービンでは、蒸気の内部エネルギーが仕事に変換されるため、蒸気の圧力と温度が低下します。タービンを出る低圧の蒸気は、プロセス熱に使用できます。

火力発電所の蒸気タービンは通常、高圧蒸気が供給されるように設計されており、その蒸気は、周囲温度より数度高く、絶対圧力が数ミリメートル水銀柱の状態で稼働する凝縮器からタービンを出る。（これは復水タービンと呼ばれる。）実用上、この蒸気は凝縮される前には有用なエネルギーをほとんど持たない。コジェネレーション用の蒸気タービンは、蒸気がいくつかのタービン段を通過した後に低圧でいくらか抽出するように設計されており、抽出されなかった蒸気はタービンを通って凝縮器に送られる。この場合、抽出された蒸気はタービンの下流段で機械的動力損失を引き起こす。あるいは、抽出の有無にかかわらず、背圧で最終排気される（非凝縮）ように設計されている。^{[4] [5]}抽出または排出された蒸気は、プロセスの加熱に使用される。通常のプロセス加熱条件の蒸気には、発電に使用できるかなりの量のエンタルピーがまだ含まれているため、コジェネレーションには機会費用がかかる。

製紙工場の一般的な発電タービンの抽出圧力は、160 psi と 60 psi (1.10 MPa と 0.41 MPa) です。一般的な背圧は 60 psi (0.41 MPa) です。実際には、これらの圧力は各施設に合わせてカスタム設計されます。逆に、上限で発電するのに十分な高圧ではなく、工業目的でプロセス蒸気を単に生成すると、機会費用も発生します (「蒸気の供給と排気の条件」を参照)。高圧ボイラー、タービン、発電機の資本コストと運用コストは相当なものです。この装置は通常連続的に稼働するため、通常、自家発電は大規模な運用に限られます。

複合サイクル（複数の熱力学サイクルで電気を生成する）は、発電所のボトミングサイクルの凝縮器として加熱システムを使用して熱を抽出するためにも使用できます。たとえば、モスクワのRU-25 MHD 発電機は、従来の蒸気発電所のボイラーを加熱し、その凝縮水を空間暖房に使用していました。より現代的なシステムでは、天然ガスで駆動するガスタービンを使用し、その排気で蒸気プラントを動かし、その凝縮水で熱を提供します。複合サイクル発電ユニットに基づくコジェネレーションプラントは、80% を超える熱効率を実現できます。

CHP の実行可能性 (利用率と呼ばれることもある) は、特に小規模な CHP 設備では、オンサイト (またはサイト近く) の電力需要と熱需要の両方の点で、良好なベースロード運用に左右されます。実際には、熱と電力のニーズが完全に一致することはめったにありません。CHP プラントは、熱のニーズを満たすか (熱駆動運用)、廃熱をいくらか利用して発電所として稼働させることができますが、後者は利用率、ひいては全体的効率の点で不利です。トリジェネレーションの機会があれば、実行可能性は大幅に向上します。このような場合、CHP プラントからの熱は、吸収式冷凍機によって冷却を行うための主要エネルギー源としても使用されます。

CHP は、熱を現場またはそのすぐ近くで使用できる場合に最も効率的です。熱を長距離輸送する必要がある場合、全体的な効率は低下します。これには、高価で非効率的な断熱性の高いパイプが必要です。一方、電気は比較的単純な電線で送電でき、同じエネルギー損失ではるかに長い距離を送電できます。

冬季には、車のエンジンが CHP プラントとなり、排出される熱が車内の暖房に役に立ちます。この例は、CHP の展開が熱エンジン付近の熱利用に依存することを示しています。

熱強化石油回収（TEOR）プラントでは、多くの場合、相当量の余剰電力が生産されます。これらのプラントでは、発電後、残った蒸気を重質油井に送り込み、石油の流れを良くして生産量を増やします。

コージェネレーションプラントは、都市の地域暖房システム、大規模な建物（病院、ホテル、刑務所など）のセントラルヒーティングシステムによく見られ、産業界では、プロセス水、冷却、蒸気生成、またはCO2施肥の_ための熱生成プロセスでよく使用されます。

トリジェネレーションまたは冷暖房電力複合システム( CCHP ) は、燃料の燃焼または太陽熱集熱器から電気と有用な冷暖房を同時に生成することを指します。コジェネレーションおよびトリジェネレーションという用語は、電気、熱、および工業用化学物質 (例:合成ガス)を同時に生成する電力システムにも適用できます。トリジェネレーションは、廃熱が通常は吸収式冷凍機で暖房と冷房の両方に使用されるという点でコジェネレーションと異なります。冷暖房電力複合システムは、コジェネレーションや従来の発電所よりも高い全体効率を達成できます。米国では、建物でのトリジェネレーションの適用は、建物冷暖房電力と呼ばれています。暖房と冷房の出力は、必要性とシステム構成に応じて同時にまたは交互に動作します。

トッピングサイクルプラントは、主に蒸気タービンから電気を生成します。部分的に膨張した蒸気は、次に、地域暖房や淡水化などに適した温度レベルで加熱コンデンサーで凝縮されます。

ボトミングサイクルプラントは工業プロセス用の高温熱を生成し、廃熱回収ボイラーが電気プラントに熱を供給します。ボトミングサイクルプラントは、ガラスや金属の製造用の炉など、非常に高温を必要とする工業プロセスでのみ使用されるため、あまり一般的ではありません。

大規模なコージェネレーション システムは、工業地帯または町全体に暖房用の水と電力を供給します。一般的な CHP プラントの種類は次のとおりです。

• ガスタービンの排気ガス中の廃熱を利用するガスタービンCHP プラント。使用される燃料は通常天然ガスです。
• ガスエンジンCHPプラントは往復動ガスエンジンを使用しており、これは通常、約5MWまでのガスタービンよりも競争力があります。使用されるガス燃料は通常天然ガスです。これらのプラントは通常、プラントルーム内または外部プラント敷地内に設置でき、サイトのガス供給、電気配電網、暖房システムに簡単に接続できる完全パッケージユニットとして製造されます。一般的な出力と効率については^[6]を参照してください。一般的な大規模な例については^{[7]を参照してください。}
• バイオ燃料エンジンCHP プラントは、使用されているバイオ燃料に応じて、適応型往復動ガス エンジンまたはディーゼル エンジンを使用しますが、それ以外はガス エンジン CHP プラントと設計が非常に似ています。バイオ燃料を使用する利点の 1 つは、化石燃料の消費量が減り、その結果として炭素排出量が減ることです。これらのプラントは通常、完全にパッケージ化されたユニットとして製造され、プラントルーム内または外部プラント コンパウンド内に設置でき、サイトの電気分配システムと暖房システムに簡単に接続できます。別のバリエーションとして、木材ガス化CHP プラントがあります。このプラントでは、木質ペレットまたは木質チップ バイオ燃料が酸素のない高温環境でガス化され、生成されたガスがガス エンジンの動力として使用されます。
• CHPに適合した複合サイクル発電所
• 溶融炭酸塩燃料電池と固体酸化物燃料電池は排気ガスが高温なので、加熱に非常に適しています。
• 加熱システムを蒸気タービンの蒸気凝縮器として使用する蒸気タービンコージェネレーションプラント
• 原子力発電 所は、他の蒸気タービン発電所と同様に、タービンに排気装置を取り付けて、部分的に膨張した蒸気を暖房システムに排出することができる。暖房システムの温度が95℃の場合、1MWの電力損失につき約10MWの熱を抽出できる。温度が130℃の場合、得られる熱はわずかに少なく、1MWeの電力損失につき約7MWである。^{[8]コージェネレーションオプションのレビューは[9]}にある。チェコの研究チームは、使用済み燃料棒からの熱を住宅暖房の目的で回収する「テプレーター」システムを提案した。^[10]

小型のコジェネレーションユニットでは、往復エンジンまたはスターリングエンジンが使用される場合があります。熱は排気とラジエーターから除去されます。小型のガスエンジンやディーゼルエンジンは、小型のガスまたは石油燃焼蒸気発電プラントよりも安価であるため、小型のシステムでは人気があります。

いくつかのコジェネレーションプラントはバイオマス^[11]や産業廃棄物、都市ごみ（焼却を参照）を燃料としています。一部のCHPプラントは廃ガスを電気や熱生成の燃料として使用しています。廃ガスには、動物の排泄物からのガス、埋立地ガス、炭鉱からのガス、下水ガス、可燃性産業廃ガスなどがあります。^[12]

一部のコジェネレーションプラントでは、ガスと太陽光発電を組み合わせて、技術的および環境的性能をさらに向上させています。^{[13]このようなハイブリッドシステムは、建物レベル[14]}や個々の住宅にまで縮小することができます。 ^[15]

マイクロ熱電併給発電または「マイクロコジェネレーション」は、いわゆる分散型エネルギー資源(DER) です。住宅または小規模事業所への設置は通常 5 kW _e未満です 。燃料を燃やして単に空間や水を暖めるのではなく、エネルギーの一部は熱に加えて電気に変換されます。この電気は、住宅または事業所内で使用するか、または送電網管理者によって許可されている場合は、電力網に売却することができます。

デルタeeのコンサルタントは2013年に、燃料電池マイクロ複合熱電併給システムは全世界で64%の売上を占め、2012年には従来のシステムの売上を上回ったと述べた。 ^[16] 2012年にはエネファームプロジェクト全体で2万台が日本で販売された。寿命は約6万時間。夜間に停止するPEM燃料電池ユニットの場合、これは推定寿命が10年から15年に相当する。 ^[17]設置前の価格は22,600ドル。^[18] 2013年には5万台に対する国の補助金が実施される。^[17]

マイクロCHP設備は、マイクロタービン、内燃機関、スターリングエンジン、閉サイクル蒸気エンジン、燃料電池の5つの異なる技術を使用しています。ある著者は2008年に、スターリングエンジンに基づくマイクロCHPは、炭素排出量の削減において、いわゆるマイクロジェネレーション技術の中で最も費用対効果が高いと述べました。^[19] Ecuity Consultingによる2013年の英国のレポートでは、MCHPは家庭レベルでガスを使用してエネルギーを生成する最も費用対効果の高い方法であると述べています。^{[20] [21]}しかし、往復エンジン技術の進歩により、特にバイオガス分野でCHPプラントの効率が向上しています。^[22] MiniCHPとCHPはどちらも排出量を削減することが示されているため^{[23] 、建物からの}_CO2削減の分野で大きな役割を果たす可能性があり、建物でCHPを使用すると排出量を14％以上削減できます。^[24]ケンブリッジ大学は2017年に費用対効果の高い蒸気エンジン式マイクロCHPのプロトタイプを報告しており、これは今後数十年で商業的に競争力を持つ可能性があります。^[25]ごく最近では、一部の個人宅に、水素、天然ガス、LPGなどの他の燃料で稼働する燃料電池式マイクロCHPプラントが設置されています。 ^{[26] [27]}天然ガスで稼働する場合、燃料電池で使用する前に天然ガスを水蒸気改質して水素に変換します。したがって、これはまだ_CO2を排出しますが（反応を参照）、水素が（天然ガス）配管システムを通じて分配され始めるまで、（一時的に）これで稼働することは良い解決策になり得ます。

マイクロ CHP のもう 1 つの例は、天然ガスまたはプロパンを燃料とする発電用凝縮炉です。これは、単一の燃焼源から電力と有用な熱を生成するという、燃料節約技術であるコジェネレーションを組み合わせたものです。凝縮炉は、二次熱交換器を備えた強制空気ガスシステムで、燃焼生成物から熱を抽出して周囲温度まで下げるとともに、水蒸気から熱を回収します。煙突は、建物の側面にある排水口と通気口に置き換えられています。

電気、熱、冷気を生成するプラントはトリジェネレーション^[28]またはポリジェネレーションプラントと呼ばれます。吸収式冷凍機または吸着式冷凍機に接続されたコジェネレーションシステムは、廃熱を冷却に使用します。^[29]

アメリカ合衆国では、コンソリデーテッド・エジソン社が7つのコジェネレーションプラントを通じて、毎年660億キログラムの350°F（177°C）の蒸気をマンハッタンの10万棟の建物に供給しており、これは米国最大の蒸気地区である。ピーク時の供給量は1時間あたり1000万ポンド（約2.5GW）である。^{[30] [31]}

コージェネレーションは、パルプ工場、製紙工場、製油所、化学工場で今でも一般的です。この「産業用コージェネレーション/CHP」では、通常、熱は高温（100 °C 以上）で回収され、プロセス蒸気または乾燥作業に使用されます。これは、低品位の廃熱よりも価値が高く柔軟性がありますが、発電量がわずかに低下します。持続可能性への関心が高まるにつれて、産業用 CHP はより魅力的になっています。なぜなら、現場で蒸気を生成したり燃料を燃焼したりして電力網から電力を輸入するのに比べて、二酸化炭素排出量が大幅に削減されるからです。

小規模な産業用コジェネレーションユニットは5～25MWの出力容量を持ち、炭素排出量を削減するためのさまざまな遠隔地アプリケーションに適したオフグリッドオプションとなります。^[32]

産業用コジェネレーションプラントは通常、公益事業よりもはるかに低いボイラー圧力で稼働します。その理由としては、次のようなことが挙げられます。

1. コージェネレーションプラントは、戻り凝縮水による汚染の恐れがあります。コージェネレーションプラントからのボイラー給水は、100% 凝縮発電所よりも戻り率がはるかに低いため、産業界は通常、比例してより多くのボイラー補給水を処理する必要があります。ボイラー給水は完全に酸素を含まず、脱塩されていなければなりません。また、圧力が高いほど、給水の純度レベルが重要になります。^[5]
2. 公益事業は通常、産業よりも大規模な電力であり、高圧による高い資本コストを相殺するのに役立ちます。
3. 公益事業では、蒸気または電力需要のかなりの割合を占める可能性のあるユニットの停止や起動を扱う工業事業よりも、急激な負荷変動が発生する可能性は低くなります。

熱回収蒸気発生器( HRSG) は、 CHP プラントのガスタービンまたは往復エンジンからの高温の排気ガスを使用して水を加熱し、蒸気を生成する蒸気ボイラーです。蒸気は蒸気タービンを駆動したり、熱を必要とする工業プロセスで使用されます。

CHP 業界で使用される HRSG は、主に次の特徴によって従来の蒸気発生器と区別されます。

• HRSG は、結合されるガスタービンまたは往復エンジンの特定の機能に基づいて設計されます。
• 排気ガスの温度は比較的低いため、熱伝達は主に対流によって行われます。
• ヘッド損失を抑える必要があるため、排気ガスの速度は制限されます。そのため、伝達係数は低くなり、大きな加熱表面積が必要になります。
• 高温ガスと加熱対象流体（蒸気または水）の温度差が小さく、熱伝達率も低いため、蒸発器とエコノマイザはプレートフィン熱交換器を使用して設計されます。

バイオマスとは、サトウキビ、植物油、木材、有機廃棄物、食品産業や農業産業からの残留物など、熱源や電力源として再利用できる植物や動物の物質を指します。ブラジルは現在、バイオマスからのエネルギー生成に関して世界の基準と見なされています。^[33]

バイオマス発電の利用が拡大している分野は砂糖・アルコール分野であり、主にサトウキビの搾りかすを火力発電や電力発電の燃料として利用している。^[34]

サトウキビ産業では、砂糖精製の過程で出るバガスの残渣が熱電併給発電の燃料となり、これを燃焼させて蒸気を発生させている。蒸気の一部をタービンに送り、発電機を回して電力を生成することもできる。^[35]

ブラジルのサトウキビ産業におけるエネルギーコジェネレーションは、ここ数年で増加している。砂糖とアルコール部門でエネルギーコジェネレーションを導入することで、サトウキビ産業は操業に必要な電力需要を供給し、商業化できる余剰を生み出すことができる。^{[36] [37]}

天然ガスなどの化石燃料をベースとした火力発電所による発電と比較すると、サトウキビの搾りかすを使った発電は、CO2排出量の削減により環境面_で有利である。^[38]

環境面での利点に加えて、サトウキビの搾りかすを使ったコジェネレーションは、生産されたエネルギーの最終目的地を通じて、熱電発電と比較して効率の面でも利点がある。熱電発電では生産された熱の一部が失われるが、コジェネレーションではこの熱を生産プロセスで利用できる可能性があり、プロセス全体の効率が向上する。^[38]

サトウキビ栽培では、通常、塩化カリウム（KCl）などの高濃度塩素を含むカリウム源が使用されます。KClが大量に使用されることを考慮すると、サトウキビは高濃度の塩素を吸収することになります。^[39]

この吸収により、サトウキビの搾りかすをコジェネレーションで燃焼させると、ダイオキシン^[39]と塩化メチル^[40]が排出される。ダイオキシンの場合、これらの物質は非常に有毒で発がん性があると考えられている。^{[41] [42] [43]}

塩化メチルの場合、この物質が放出されて成層圏に到達すると、塩素がオゾン分子と結合して触媒反応を起こし、オゾン結合を破壊するため、オゾン層に非常に有害となる。 ^[40]

反応するたびに、塩素は別のオゾン分子と破壊的なサイクルを開始します。このようにして、1つの塩素原子は何千ものオゾン分子を破壊することができます。これらの分子は破壊されるため、紫外線を吸収できなくなります。その結果、地球上の紫外線はより強くなり、地球温暖化が悪化します。^[40]

ヒートポンプは、次のように CHP ユニットと比較できます。熱エネルギーを供給するために、ターボ発電機からの排気蒸気を、システムが最大の電力を生成する温度よりも高い温度で取り出す必要がある場合、失われた電力生成は、より低い出力温度とより高い効率で稼働している発電機から電力を取り出して同じ熱を供給するためにヒートポンプを使用した場合と同じです。 ^[44]通常、電力損失 1 単位につき、約 90 °C (194 °F) で約 6 単位の熱が利用可能になります。したがって、CHP の有効性能係数 (COP)は、ヒートポンプの 6 と比較すると高くなります。^[45]ただし、遠隔操作ヒートポンプの場合、配電網の損失が 6% 程度考慮される必要があります。損失は電流の 2 乗に比例するため、ピーク時には損失がこれよりはるかに大きくなり、広範囲にわたる (つまり、ヒートポンプを市全体で適用する) と、配電網と送電網を大幅に強化しない限り、過負荷になる可能性があります。

ヒートポンプと組み合わせて熱駆動運転を実行することも可能で、その場合、余剰電力（熱需要が se ^{[明確化が必要]}の決定要因であるため）がヒートポンプの駆動に使用されます。熱需要が増加すると、ヒートポンプを駆動するためにより多くの電力が生成され、廃熱も加熱流体を加熱します。

ヒートポンプの効率は、高温端と低温端の温度差に依存するため（温度差が小さくなると効率が上がる）、家庭暖房には適さない比較的低品質の廃熱でもヒートポンプと組み合わせる価値があるかもしれない。たとえば、15 °C（59 °F）の冷却水を貯めておくのに十分な大きさの貯水池があれば、そのような貯水池から熱を引き出すヒートポンプの効率は、-20 °C（-4 °F）の夜間に冷気から熱を引き出す空気熱源ヒートポンプの効率と比べて大幅に向上する。エアコンと温水の両方の需要がある夏には、同じ水がエアコンユニットから排出される廃熱の「ダンプ」と温水を供給するヒートポンプの「ソース」の両方として機能することさえある。これらの考慮は、地域暖房で通常使用される温度よりはるかに低い「熱」源を使用する「冷熱地域暖房」と呼ばれることもある。^[46]

ほとんどの工業国では、大電力出力の能力を持つ大規模な集中施設で、電力需要の大部分を賄っています。これらの発電所は規模の経済の恩恵を受けていますが、長距離にわたって電力を送電する必要があり、送電ロスが発生する場合があります。コジェネレーションまたはトリジェネレーションの生産は、地域の需要の制限を受けるため、場合によっては削減する必要があります (例: 需要に合わせて熱または冷却の生産を削減)。大都市でのトリジェネレーションを備えたコジェネレーションの例として、ニューヨーク市の蒸気システムがあります。

すべての熱機関は、カルノー サイクルまたはサブセットランキン サイクル(蒸気タービン発電所の場合)、またはブレイトン サイクル(蒸気タービン付きガスタービン発電所の場合) の理論上の効率限界に従います。蒸気発電による効率損失のほとんどは、タービンが低温低圧の蒸気を凝縮器に排出するときに回収されない蒸気の蒸発潜熱に関係しています。(凝縮器への蒸気は通常、絶対圧力で数ミリメートルになり、凝縮器の容量に応じて、冷却水の温度よりも約 5 °C (41 °F) 高くなります。) コジェネレーションでは、この蒸気はより高い温度でタービンを出て、プロセス熱、建物熱、または吸収式冷凍機による冷却に使用できます。この熱の大部分は、蒸気が凝縮するとき の蒸発潜熱によるものです。

コージェネレーションシステムの 熱効率は次のように定義されます。

$${\displaystyle \eta _{th}\equiv {\frac {W_{out}}{Q_{in}}}\equiv {\frac {\text{Electrical power output + Heat output}}{\text{Total heat input}}}}$$

どこ：

• ${\displaystyle \eta _{th}}$= 熱効率
• ${\displaystyle W_{out}}$= すべてのシステムによる総作業出力
• ${\displaystyle Q_{in}}$= システムへの総熱入力

吸収式冷凍機のおかげで、熱出力は冷却にも使用できます (たとえば夏季)。同時に冷却が達成される場合、トリジェネレーション システムの 熱効率は次のように定義されます。

$${\displaystyle \eta _{th}\equiv {\frac {W_{out}}{Q_{in}}}\equiv {\frac {\text{Electrical power output + Heat output + Cooling output}}{\text{Total heat input}}}}$$

どこ：

• ${\displaystyle \eta _{th}}$= 熱効率
• ${\displaystyle W_{out}}$= すべてのシステムによる総作業出力
• ${\displaystyle Q_{in}}$= システムへの総熱入力

典型的なコジェネレーションモデルには、他のシステムと同様に損失があります。以下のエネルギー分布は、総入力エネルギーのパーセントとして表されます。^[47]

• 電気 = 45%
• 熱 + 冷却 = 40%
• 熱損失 = 13%
• 電気線損失 = 2%

従来の中央石炭火力発電所や原子力発電所は、入力熱の約33～45％を電気に変換します。^{[48] [5]} ブレイトンサイクル発電所は最大60％の効率で稼働しています。従来の発電所の場合、この熱の約10～15％がボイラーの煙突で失われます。残りの熱のほとんどは、地元ではあまり利用されない低品位の廃熱としてタービンから排出されるため、通常は環境に排出され、典型的には凝縮器を通過する冷却水に使用されます。^[5]タービン排気は通常、周囲温度よりわずかに高いため、タービンからの高温蒸気をコジェネレーションの目的で排出することで、潜在的な発電量がいくらか犠牲になります。^[49]

コージェネレーションを実用化するためには、発電と熱の最終利用が比較的近い距離（通常2km未満）で行われなければなりません。小規模な分散型発電機の効率は大規模な中央発電所よりも低いかもしれませんが、その廃熱を地域の暖房や冷房に利用することで、一次燃料供給全体の利用率は80%にも達する可能性があります。^[48]これにより、経済的にも環境的にも大きなメリットがもたらされます。

通常、ガス火力発電所の場合、1kWあたりの完全設置コストはおよそ400ポンド/kW（577米ドル）で、これは大規模な中央発電所と同程度です。^[50]

EUは、 CHP指令を通じて、コジェネレーションをエネルギー政策に積極的に取り入れてきました。2008年9月、欧州議会の都市下院グループの公聴会で、エネルギー委員のアンドリス・ピエバルグスは、「供給の安全性は、実際にはエネルギー効率から始まります」と述べたと伝えられています。^[51]エネルギー効率とコジェネレーションは、欧州連合のコジェネレーション指令2004/08/ECの冒頭の段落で認識されています。この指令は、コジェネレーションを支援し、国ごとのコジェネレーション能力を計算する方法を確立することを目的としています。コジェネレーションの発展は、長年にわたって非常に不均一であり、過去数十年間は国の状況によって支配されてきました。

欧州連合は、コジェネレーションを利用して電力の11％を生産しています。^[52]しかし、加盟国間では大きな差があり、エネルギー節約は2％から60％の間で変動します。ヨーロッパには、世界で最も集中的なコジェネレーション経済を持つ3つの国があります。デンマーク、オランダ、フィンランドです。^[53] 2012年にフィンランドの従来の火力発電所で生成された28.46 TWhの電力のうち、81.80％がコジェネレーションでした。^[54]

他のヨーロッパ諸国も効率化に多大な努力を払っている。ドイツは、現在、国内の総電力需要の50％以上がコジェネレーションで賄えると報告している。これまでに、ドイツは2020年までにコジェネレーションを国内電力の12.5％から25％に倍増させる目標を掲げており、それを支援する法律を可決している。^[55]英国も熱電併給を積極的に支援している。2050年までに二酸化炭素排出量を60％削減するという英国の目標に照らし、政府は2010年までに政府電力使用量の少なくとも15％をコジェネレーションから調達するという目標を掲げている。^[56]英国がコジェネレーションの成長を促す他の措置としては、財政的インセンティブ、補助金支援、より広範な規制枠組み、政府のリーダーシップとパートナーシップなどがある。

IEA 2008 による G8 諸国のコジェネレーション拡大モデルによれば、フランス、ドイツ、イタリア、英国だけでコジェネレーションを拡大すると、2030 年までに既存の一次燃料節約が実質的に 2 倍になります。これにより、ヨーロッパの節約量は現在の 155.69 Twh から 2030 年には 465 Twh に増加します。また、各国のコジェネレーション電力総量は 2030 年までに 16% から 29% 増加します。

政府は、ヨーロッパのエネルギー政策の最新情報の情報ハブとして機能する COGEN Europeなどの組織から CHP の取り組みを支援しています。COGEN は、コジェネレーション業界の利益を代表するヨーロッパの統括組織です。

欧州の官民パートナーシップである 燃料電池と水素の共同事業 第7次枠組み計画プロジェクトene.fieldは、2017年に12の州で1,000の住宅用燃料電池熱電併給発電（マイクロCHP）設備を展開する予定です。2012年までに最初の2つの設備が設置されました。^{[58] [ 59] [60]}

英国では、熱電併給品質保証制度が熱電併給生産を規制している。これは1996年に導入された。この制度では、入力と出力の計算を通じて、従来の熱電併給発電に対する一次エネルギー節約の達成という観点から「良質のコージェネレーション」を定義している。コージェネレーション設備が政府の補助金や税制優遇措置を受けるには、この制度への準拠が必須である。^[61]

おそらく、エネルギーリサイクルの現代的な最初の利用は、トーマス・エジソンによって行われた。1882年に彼が建設したパールストリート発電所は、世界初の商用発電所であり、熱電併給発電所で、電気と熱エネルギーの両方を生産し、廃熱を利用して近隣の建物を暖めた。^[62]リサイクルにより、エジソンの発電所は約50パーセントの効率を達成した。

1900 年代初頭までに、地方の電力会社が管理する集中型発電所の建設を通じて農村部の電化を促進するための規制が生まれました。これらの規制は、農村部全体の電化を促進しただけでなく、コジェネレーションなどの分散型発電を阻害しました。

1978 年までに、議会は中央発電所の効率が停滞していることを認識して、公益事業規制政策法(PURPA) を制定し、公益事業会社が他のエネルギー生産者から電力を購入することを奨励して、効率性の向上を図ろうとしました。

熱電併給発電所は急増し、すぐに米国の全エネルギーの約8％を生産するようになった。^[63]しかし、この法案は各州の実施と執行に委ねられ、多くの地域ではほとんど何も行われなかった。^[要出典]

米国エネルギー省は、 2030 年までに CHP が発電容量の 20% を占めるようにするという積極的な目標を掲げています。 ^[要出典]クリーン エネルギー アプリケーション センター^[64]が全国に 8 か所設立されています。その使命は、「クリーン エネルギー」(熱電併給、廃熱回収、地域エネルギー) 技術を現実的なエネルギー オプションとして推進し、その導入に伴うリスクを軽減するために必要な技術応用知識と教育インフラストラクチャを開発することです。アプリケーション センターの焦点は、エンド ユーザー、政策立案者、公益事業会社、業界関係者にアウトリーチと技術​​展開プログラムを提供することです。

ニューイングランドと中部大西洋岸の電気料金が高いため、これらの地域はコジェネレーションに最も有利です。^{[65] [66]}

以下の従来の発電所はいずれも冷房・暖房・発電複合システムに転換できる可能性がある。^[67]

• 石炭
• マイクロタービン
• 天然ガス
• 油
• 小型ガスタービン

• 原子力
• 地熱発電・地熱暖房
• 放射性同位元素熱電発電機は、放射性同位元素ヒーターユニットとしても機能することが多く、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する際の効率が低い（1桁パーセント）ことを部分的に補う。

• 太陽熱
• バイオマス
• 水素 燃料電池（グリーン水素を使用）
• 圧縮空気エネルギー貯蔵などのあらゆるタイプのコンプレッサーまたはターボエキスパンダー

• 蒸気、その生成と使用（第35版）。バブコック・アンド・ウィルソン社。1913年。