JP2000224782A - 発電システム - Google Patents
発電システムInfo
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
等の原燃料の供給が無い地域でも設置できるようにした
発電システムを提供する。 【解決手段】 水素および酸素を燃料として発電を行う
燃料電池12と、他の発電設備または商用電源とを備
え、前記他の発電設備または商用電源による電力で製造
され貯蔵設備23に蓄えられた水素と、別途供給される
か又は前記他の発電設備または商用電源による電力で製
造され貯蔵設備に蓄えられた酸素とを燃料として燃料電
池12を運転する。
Description
システムに係り、省エネルギを目的として、発電所や天
然ガス等の原燃料の一部を供給する発電システムであ
り、また、発電所や天然ガス等の原燃料を供給する設備
が無いような地域でも設置できるようにした発電システ
ムに関する。ここで、個別独立型の発電システムとは、
発電に供する原燃料の一部もしくは全てを自己製造し、
電力を連続かつ安定して供給可能な発電システムを云
う。
風力を利用して発電を行うようにした風力発電設備が一
般に広く知られている。風力発電設備は、風さえあれ
ば、地域を選ぶことなく設置して発電を行うことができ
る。
率に発電できる電気化学システムの一つとして、燃料電
池が注目され、実用化されつつある。この燃料電池によ
れば、電解質の両側に接触させた多孔質電極の負極(ア
ノード極)に活性物としての燃料(例えば水素)を、正
極(カソード極)に活性物としての酸化剤(例えば酸
素)をそれぞれ供給することで単セルが構成される。そ
して、水素が水素イオンと電子に分解し、水素イオンの
みが電解質の内部を通過してカソード極に到達し、酸素
および負荷側を通過してきた電子と結合して水が生成さ
れ、この化学反応時に電気が発生する。
備と風力発電設備等の発電設備は、互いに関連すること
なく、個別に設置されて個別に発電が行われていた。こ
こに、燃料電池にあっては、活性物としての水素を外部
から供給する必要があり、このため、都市ガスや天然ガ
ス等の原燃料から燃料改質器等で水素を取出し、これを
供給するようにしていた。
来の技術にあっては、燃料電池の運転には、例えば天然
ガス等の原燃料が必要であるため、この原燃料の供給の
無い地域や離島等に燃料電池設備を設置することができ
なかった。一方、風力発電設備のみで発電を行う場合に
は、風のない日に発電できずに、連続的な電気の供給が
できない場合があるといった問題があった。
のであり、安定した電力の供給ができ、しかも天然ガス
等の原燃料の供給が無い地域でも設置できるようにした
発電システムを提供することを目的とする。
は、水素および酸素を燃料として発電を行う燃料電池
と、他の発電設備または商用電源とを備え、前記他の発
電設備または商用電源による電力で製造され貯蔵設備に
個別に蓄えられた水素と酸素を燃料として前記燃料電池
を運転することを特徴とする。これにより、天然ガス等
の原燃料の供給が無くても、水素と酸素を燃料として燃
料電池で発電を行って、電力を安定して供給することが
できる。しかも、夜間などの電力需要が少ない時間帯の
余剰電力を水素又は水素と酸素の製造に有効に利用でき
る。
であり、この風力発電設備の余剰電力発生時に水素又は
水素と酸素を製造して貯蔵設備に蓄え、風力発電設備の
容量不足時に前記燃料電池の発電による電力で補完する
ことを特徴とする。これにより、風の強さに影響される
ことなく、安定した電力の供給を連続的に行うととも
に、排出物のない、環境保全性に優れた発電システムを
構築することができる。前記燃料電池としては、例えば
固体高分子型燃料電池(PEFC)が使用される。燃料
電池に供給される酸素は、純酸素又は空気中の酸素であ
る。空気を燃料電池に供給すると、空気中の酸素のみが
選択的に消費される。
システムについて、図面を参照して説明する。図1は、
本発明の第1の実施の形態の発電システムを示す概要
図、図2は、この発電システムに使用されている燃料電
池の原理および動作の説明に付する図である。
は、風力を利用した風力発電設備10が備えられてお
り、この風力発電設備10で発電された電力は、配電線
11から需要所(電力負荷)に送られる。一方、水素お
よび酸素を燃料として発電を行う燃料電池12が備えら
れ、この燃料電池12は、インバータ(AC/DC変換
器)13を介して前記配電線11に接続されている。こ
れによって、風力発電設備10からの電力が直流に変換
された後に燃料電池12に供給され、また燃料電池12
によって発電された電力は、交流に変換された後に配電
線11から需要所に送られるようになっている。
として示すように、固体高分子型燃料電池であり、イオ
ン交換膜で構成された電解質20の両側に、非消耗性で
アノード極(負極)21とカソード極(正極)22とし
て作用する多孔質電極を接触させて構成され、この両極
21,22に前記インバータ13から延びる配線(負
荷)が接続されている。図1に示すように、前記燃料電
池12のアノード極21側には、水素を貯蔵する水素貯
蔵設備23が接続されている。また、カソード極22側
にも、酸素を貯蔵する酸素貯蔵設備を設けてもよい。
かったり、電力需要が少ないため、風力発電設備10の
風力発電で十分に電力供給が可能な場合は、配電線11
から需要所(電力負荷)に電力供給を行うとともに、余
剰電力を水分解装置として機能する燃料電池12に供給
して、この燃料電池12で水素を製造し、これを水素貯
蔵設備23に貯蔵する。風が弱かったり、電力需要が多
いため、風力発電設備10の風力発電では十分に電力供
給ができない場合は、水素貯蔵設備23に貯蔵された水
素と、別途供給された酸素又は空気を燃料源として燃料
電池12を運転して発電を行い、ここで発生した電力を
配電線11から需要所に供給する。また、燃料電池12
で同時に酸素を製造し、得られた酸素を酸素貯蔵設備に
個別に貯蔵し、貯蔵された酸素も同時に燃料源として燃
料電池を運転して発電を行ってもよい。なお、空気を燃
料電池12に供給した場合には、燃料電池12では空気
中の酸素のみが選択的に消費される。
2(c)を参照して説明する。先ず、発電を行う時に
は、図2(b)に示すように、アノード極21に水素
(H2)を、カソード極22に酸素(O2)又は空気を
それぞれ供給する。すると、水素(H2)は、水素イオ
ン(2H+)と電子(2e−)に分解し、水素イオン
(2H+)のみが電解質20を通過してカソード極22
に到達し、ここで、酸素(O2)および負荷側を通過し
てきた電子(2e−)と結合して水(H2O)を生成す
る。この化学反応時に電気および熱を発生する。
水素(H2)又は水素と酸素(O2)を製造する時に
は、同一の電池を使用して、図2(c)に示すように、
アノード極21とカソード極22に風力発電設備10か
ら電圧を印加する。すると、水の電気分解と同じ原理
で、アノード極21側に水素が、カソード極22側に酸
素がそれぞれ得られる。そして、得られた水素は、図1
に示す水素貯蔵設備23に貯蔵される。また、得られた
酸素(O2)は、図示していないが、酸素貯蔵設備に貯
蔵してもよい。
運転について図3を参照して説明する。図3は風が強く
て風力発電で余剰電力が発生する場合と、風が弱くて風
力発電では充分に電力供給ができない場合の両方を1枚
の図として表したものである。先ず、風が強かったり、
電力需要が少ないため、風力発電設備10の風力発電で
十分に電力供給が可能な場合は、図3において一点鎖線
の左側に示すように、配電線11から需要所(電力負
荷)に電力供給を行うとともに、余剰電力を燃料電池1
2に供給して、この燃料電池12で水素を製造し、これ
を水素貯蔵設備23に貯蔵する。
ため、風力発電設備10の風力発電では十分に電力供給
ができない場合は、図3において一点鎖線の右側に示す
ように、水素貯蔵設備23に貯蔵された水素を燃料源と
して燃料電池12を運転して発電を行い、ここで発生し
た電力を配電線11から需要所に供給する。また、同時
に酸素を製造して、得られた酸素を酸素貯蔵設備に個別
に貯蔵し、貯蔵された酸素を同時に燃料源として燃料電
池を運転して発電を行ってもよい。
ば、風の強さに影響されることなく、電圧や周波数の変
動を燃料電池により安定化させた品質の良い電力を連続
して供給することができる。また、天然ガス等の燃料電
池の原燃料がない地域や離島、または風が常時吹かない
地域においても、このシステムによる発電が可能とな
る。更に、風力発電は、クリーンなエネルギであるとと
もに、燃料電池の燃料源として、電気分解により得た水
素を利用することができるため、排出物のない環境保全
性の優れたシステムを構築できる。しかも、夜間などの
電力需要が少ない時間帯に余剰電力を水素の製造に有効
に利用できる。また、同時に酸素を製造し、得られた酸
素を同時に利用してもよい。
システムを示す概要図であり、図3に対応する図であ
る。この発電システムは、前記第1の実施の形態におけ
る風力発電設備10の代わりに、他の形式の発電設備又
は商用電源30を使用したものである。他の構成は、前
記第1の実施の形態のものと同様である。図4において
は、図3の場合と同様に、一点鎖線の左側に燃料電池で
水素を製造する場合を示し、一点鎖線の右側に燃料電池
で発電する場合を示している。
2の発電が不要な時間帯は、図4の左側に示すように、
発電設備又は商用電源30から燃料電池12に電力を供
給して、この燃料電池12で水素を製造し、これを水素
貯蔵設備23に貯蔵する。そして、燃料電池12の発電
が必要な時間帯は、図4の右側に示すように、水素貯蔵
設備23に貯蔵された水素と、別途供給された酸素又は
空気を燃料源として燃料電池12を運転して発電を行う
のであり、これにより、夜間の安価な電力を有効に利用
することができる。また、燃料電池12で同時に酸素を
製造し、得られた酸素を酸素貯蔵設備に個別に貯蔵し、
貯蔵された酸素を同時に燃料源として燃料電池を運転し
て発電を行ってもよい。なお、図4に示す発電設備とし
ては水力、火力、原子力発電設備等があげられるが、地
熱発電設備等の発電設備を利用してもよい。また、水を
電力によって水素と酸素に分解する水分解装置を別途備
え、この水分解装置で製造して貯蔵した水素又は水素と
酸素を燃料電池の燃料源に使用するようにしても良い。
天然ガス等の原燃料を使用することなく、水素と酸素を
燃料として燃料電池で発電を行うことができ、従って、
天然ガス等の原燃料の供給が無い地域に設置して、電力
を安定して供給することができる。しかも、夜間などの
電力需要が少ない時間帯の余剰電力を水素又は水素と酸
素の製造に有効に利用できる。
す概要図である。
の原理および動作の説明に付する図で、(a)はその構
成を、(b)は発電時の動作を、(c)は電気分解時の
動作をそれぞれ示す。
転状態を説明する図であり、図の左側は燃料電池で水素
を製造して貯蔵している状態を、図の右側は燃料電池で
発電している状態を示す。
転状態を説明する図であり、図の左側は燃料電池で水素
を製造して貯蔵している状態を、図の右側は燃料電池で
発電している状態を示す。
Claims (4)
- 【請求項1】 水素および酸素を燃料として発電を行う
燃料電池と、他の発電設備または商用電源とを備え、 前記他の発電設備または商用電源による電力で製造され
貯蔵設備に蓄えられた水素と、別途供給されるか又は前
記他の発電設備または商用電源による電力で製造され貯
蔵設備に蓄えられた酸素とを燃料として前記燃料電池を
運転することを特徴とする発電システム。 - 【請求項2】 前記他の発電設備は、風力発電設備であ
り、この風力発電設備の余剰電力発生時に水素又は水素
と酸素を製造して貯蔵設備に蓄え、風力発電設備の容量
不足時に前記燃料電池の発電による電力で補完すること
を特徴とする請求項1記載の発電システム。 - 【請求項3】 前記燃料電池は、固体高分子型燃料電池
(PEFC)であることを特徴とする請求項1または2
記載の発電システム。 - 【請求項4】 前記酸素は、純酸素又は空気中の酸素で
あることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に
記載の発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11021498A JP2000224782A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11021498A JP2000224782A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 発電システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000224782A true JP2000224782A (ja) | 2000-08-11 |
JP2000224782A5 JP2000224782A5 (ja) | 2005-08-04 |
Family
ID=12056643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11021498A Pending JP2000224782A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 発電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000224782A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013157189A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Kyocera Corp | エネルギー管理装置 |
JP2015513890A (ja) * | 2012-03-02 | 2015-05-14 | ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハーWobben Properties Gmbh | コンビネーション発電所を稼働するための方法、並びにコンビネーション発電所 |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP11021498A patent/JP2000224782A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013157189A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Kyocera Corp | エネルギー管理装置 |
JP2015513890A (ja) * | 2012-03-02 | 2015-05-14 | ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハーWobben Properties Gmbh | コンビネーション発電所を稼働するための方法、並びにコンビネーション発電所 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050113 |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050113 |
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060117 |
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A02 | Decision of refusal |
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