JP2003250224A - コジェネレーションシステム - Google Patents

コジェネレーションシステム

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JP2003250224A JP2002137315A JP2002137315A JP2003250224A JP 2003250224 A JP2003250224 A JP 2003250224A JP 2002137315 A JP2002137315 A JP 2002137315A JP 2002137315 A JP2002137315 A JP 2002137315A JP 2003250224 A JP2003250224 A JP 2003250224A
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cogeneration
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power
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Hiroto Takeuchi
裕人 竹内
Motoharu Ataka
元晴 安宅
Toru Tomie
徹 冨江
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 システムを導入したことによる経済性効果度
と環境性貢献度を表示するコジェネレーションシステム
を提供する。 【解決手段】 商用電源1及び燃料ガス2が供給され、
燃料ガスをコジェネレーション装置10に供給して生成
される電気を商用電源に供給して外部に出力すると共
に、熱を外部に出力するコジェネレーションシステム
で、システムは、さらに演算装置33と表示装置32と
を備え、演算装置33はコジェネレーション装置10か
ら発生される電力量と熱量とを演算すると共に、コジェ
ネレーションシステムで出力される全電力量及び全熱量
と、コジェネレーション装置から発生される電力量と熱
量との差を演算し、表示装置32は演算装置で求められ
た差を表示し、前記差に相当する電気料金差額及び/又
は炭酸ガス削減量を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コジェネレーショ
ン装置から発生される電気と熱とを利用するコジェネレ
ーションシステムに係り、特に、このシステムを導入し
たことによる電気料金差額と炭酸ガス削減量を表示する
コジェネレーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のコジェネレーションシス
テムとしては、特開平11−225440号公報に記載
の太陽光発電システムがある。このシステムは、商用電
源と分散電源との間で電圧の瞬時値を検出するとともに
変流器により検出した電流の瞬時値との積の平均値を求
める売買電力演算手段を備え、この売買電力演算手段に
より求めた平均値の符号に基づいて商用電源側から買電
しているか商用電源側に売電しているかを表示する屋内
に配置された表示器を備えることを特徴とするものであ
る。
【0003】すなわち、このシステムは、現在多く普及
している太陽電池に関するもので、太陽電池の発電量を
モニタリングすることで、リアルタイムにてユーザーに
売買電状況を知らせ、導入のメリットを実感できるシス
テムとなっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記構造の
太陽光発電システムは、電力の売買状況をユーザーに知
らせて、この発電システムを導入した効果を実感できる
が、発電の他に熱を発生するコジェネレーションシステ
ムの場合、発生した熱エネルギーをどの程度有効利用し
ているかをユーザーに実感させることができると、ユー
ザー自身がエネルギー削減や、エネルギー発生にともな
う炭酸ガス削減に寄与していることが認識できて好まし
い。
【0005】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、コジェネレ
ーションシステムで発生される電力量と熱量とを演算
し、システムを導入したことによる電気料金の低減と、
これに伴う炭酸ガス排出量の削減効果を表示することが
でき、ユーザーがシステムを導入した効果を実感できる
コジェネレーションシステムを提供することにある。ま
た、前記の効果を1日単位、1月単位、1年単位等、積
算して表示すると共に、売電又は買電状況を表示するコ
ジェネレーションシステムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係るコジェネレーションシステムは、供給され
る燃料ガスからコジェネレーション装置で電気と熱とを
生成し、出力された電気を商用電源に供給して外部に出
力すると共に熱を外部に出力するコジェネレーションシ
ステムであって、システムは、さらに演算装置と表示装
置とを備え、演算装置はコジェネレーション装置から出
力される電力量と熱量とを演算すると共に、コジェネレ
ーションシステムから出力される全電力量及び全熱量
と、コジェネレーション装置から出力される電力量と熱
量との差を演算し、表示装置は演算装置で求められた前
記差を表示することを特徴とする。
【0007】また、本発明に係るコジェネレーションシ
ステムの好ましい具体的な態様としては、演算装置は、
前記差に相当する電気料金差額及び/又は炭酸ガス等の
排出ガスの削減量をさらに演算することを特徴とし、前
記電気料金差額と排出ガス削減量を、所定の期間、例え
ば1日、1月あるいは1年の期間、積算する積算装置を
備えることを特徴としている。
【0008】さらに、本発明に係るコジェネレーション
システムの好ましい具体的な他の態様としては、演算装
置は、電圧の瞬時値及び電流の瞬時値から全電力及びコ
ジェネレーション装置が出力する電力をリアルタイムに
演算し、コジェネレーションシステムが売電状態又は買
電状態であることを表示装置で表示することを特徴とし
ている。例えば、何kW売電中、何kW買電中というよ
うに表示し、平衡状態のときは表示しないようにしても
よい。
【0009】このように構成された本発明のコジェネレ
ーションシステムは、商用電源で使用される電力量と、
コジェネレーション装置で発電されて使用される電力量
の両方の電力量が分かり、またコジェネレーション装置
で発生する熱量が熱負荷で使用されるため、電気エネル
ギーやガスエネルギーを削減でき、その削減量を表示装
置で表示するため、省エネに対して関心を持たせること
ができる。
【0010】すなわち、コジェネレーション装置を導入
しない場合のエネルギー消費量が全電力量と全熱量から
得られ、この全電力量と全熱量から、コジェネレーショ
ン装置で出力される電力量と熱量を減算して差を求める
ことにより、コジェネレーション装置を導入したことに
よる効果、すなわちコストダウン等の経済性効果度や、
炭酸ガスや窒素酸化物等の排出ガスを削減する環境性貢
献度の効果を演算することができ、これらの効果を表示
装置で確認できる。
【0011】そして、電気料金差額である料金低減と炭
酸ガス排出量の削減量を演算し、リアルタイムに表示す
ることができ、ユーザーは経済性効果度と環境性貢献度
を知ることができる。また、システムで消費されるエネ
ルギーを把握することができ、システムが売電あるいは
買電状態であることを認識することができる。燃料電池
は、燃焼による排気ガスを発生せず、振動を伴わず、電
気エネルギーを高効率で発生させることができ、経済性
効果度と環境性貢献度を高めることができる。
【0012】また、本発明の係るコジェネレーションシ
ステムの他の態様としては、電気と熱を生成するコジェ
ネレーション装置と、蓄熱設備とを備え、生成された電
気を商用電源と共に外部に出力し、生成された熱を蓄熱
設備を介して外部に出力するコジェネレーションシステ
ムであり、このシステムは、さらに演算装置と表示装置
とを備え、演算装置はコジェネレーション装置から出力
される電力量と熱量と、コジェネレーション装置の稼動
に使用したエネルギー量とを演算し、表示装置は演算装
置で求められた電力量、熱量及びエネルギー量を表示す
る。この構成によれば、コジェネレーション装置が、ど
の程度のエネルギーを使用して稼動しているかを容易に
判断でき、ユーザーは運転状態を把握して経済性効果や
環境性貢献を認識できる。
【0013】本発明に係るコジェネレーションシステム
の好ましい具体的な態様としては、演算装置はコジェネ
レーション装置から出力される電力量と熱量に相当する
商用ベースの料金及び排出ガス量を演算すると共に、前
記エネルギー量の料金と排出ガス量とを演算し、さらに
前記2つの料金の差と2つの排出ガス量の差を演算し、
表示装置は演算装置で求められた商用ベースの料金及び
排出ガス量、エネルギー量の料金と排出ガス量、及び2
つの料金の差と2つの排出ガス量の差を表示することを
特徴とする。この構成によれば、エネルギー料金の削減
額や排出ガスの削減量を定量的に把握でき、コジェネレ
ーション装置の導入の前後における削減額や削減量を具
体的に知ることができる。
【0014】また、前記のコジェネレーションシステム
において、演算装置はコジェネレーション装置を使用し
たときのエネルギー量と、コジェネレーション装置を使
用しないときの一次エネルギー量とを演算すると共に、
エネルギー量と一次エネルギー量とのエネルギー差を演
算し、表示装置はエネルギー差を表示することを特徴と
する。さらに、演算装置は、演算した各種の量、すなわ
ち電力量、熱量、エネルギー量、全電力量、全熱量、排
出ガス量、料金、料金差、排出ガス量、排出ガス量の差
及び一次エネルギー量を、所定の期間積算する積算装置
を備えることを特徴とする。この構成によれば、コジェ
ネレーション装置を導入する前のエネルギー量と、導入
後のエネルギー量を比較し、導入後の料金削減や排出ガ
ス削減の効果を知ることができ、しかも所定期間積算し
た効果を知ることができる。
【0015】前記のコジェネレーションシステムにおい
て、演算装置は電力量及び熱量と、全電力量及び全熱量
とを取り込み、全電力量及び全熱量に対する電力量及び
熱量の割合を演算し、表示装置は前記割合を表示すると
好適である。すなわち、コジェネレーション装置から出
力されるエネルギーが、総負荷量に対してどの程度寄与
しているかを判断することができる。また、演算装置は
蓄熱設備内の蓄熱量を演算すると共に、この蓄熱量を発
生させる燃料量を演算し、表示装置は燃料量を表示する
と共に、蓄熱量が所定のレベルに達したときには熱過剰
状態を例えば「湯余り」と表示し、蓄熱量が所定レベル
以下の時には熱不足状態を例えば「湯切れ」と表示する
ことが好ましい。これにより、蓄熱設備の状態が分か
り、熱エネルギーを有効に使用することができる。
【0016】さらに、前記のコジェネレーションシステ
ムにおいて、表示装置はコジェネレーションシステムに
て使用する全電力量及び全熱量を、電気負荷及び熱負荷
に供給する状態をリアルタイムで表示すると好ましい。
これにより、コジェネレーションシステムのシステム全
体のエネルギーの流れをビジュアルに表示し、コジェネ
レーションシステムにて生成したエネルギーを負荷に供
給する流れをユーザーが容易に把握でき、省エネや環境
への影響等の認識を向上させることができる。前記した
コジェネレーション装置としては、固体高分子型燃料電
池であることが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコジェネレー
ションシステムの一実施形態を図面に基づき詳細に説明
する。図1は、本実施形態に係るコジェネレーションシ
ステムの概略構成図、図2はコジェネレーション装置の
概略構成図である。
【0018】図1において、コジェネレーションシステ
ムは、商用電源1及び都市ガス等の燃料ガス2が供給さ
れ、供給される燃料ガス2からコジェネレーション装置
10で電気と熱とを生成して出力し、出力された電気を
商用電源1に供給して外部に出力すると共に、熱を外部
に出力するシステムであり、コジェネレーション装置1
0から出力される直流電力を交流に変換して商用電源の
幹線ライン3に供給するインバータ4と、コジェネレー
ション装置10から発生する熱を蓄熱する貯湯槽20と
を備えており、幹線ライン3は各種電気機器等の電気負
荷5に接続され、貯湯槽20から給湯器、床暖房等の熱
負荷6に配管が接続される。
【0019】図2において、コジェネレーション装置1
0は、燃料改質装置11、燃料電池本体12、排熱回収
装置13を備え、これらは図示していない制御装置によ
り制御される。燃料改質装置11は高温の状態で燃料ガ
ス2の炭化水素に水蒸気を加えることによって改質し、
水素を得る装置である。燃料電池本体12は固体高分子
型燃料電池(PEFC)であって、電解質としてポリマ
ーを使用し、約100℃以下の低い運転温度と、30〜
40%の高いエネルギー変換効率を持つ燃料電池であ
る。排熱回収装置13は燃料電池本体12の反応熱回収
の他に、燃料改質装置11の排熱回収を行い、水を循環
させて排熱を貯湯槽20に溜めて冷暖房や給湯等の熱源
として利用する。燃料電池本体12で発生された直流の
電気はインバータ4に供給され、交流に変換されて出力
される。なお、燃料ガス2は、天然ガスあるいはプロパ
ンガス等を用いてもよい。
【0020】図1に戻って、インバータ4と幹線ライン
3との間に電力計15が設置され、コジェネレーション
装置10で発電され出力される電力量が計測される。幹
線ライン3には、コジェネレーション装置10から接続
されるラインの後段に電力計16が設置され、電気負荷
5で使用される全電力量が計測される。電力計16の計
測値は、電気負荷5の全ての電力量を示し、コジェネレ
ーション装置10を導入せずに全てを商用電源とした場
合の全電力量を示している。電力計15,16は電圧の
瞬時値と電流の瞬時値との積から、リアルタイムに電力
量を計測することができる。燃料ガス2の供給配管には
ガス流量計17が設置され、コジェネレーション装置1
0へ供給されるガスの流量が計測される。
【0021】貯湯槽20には市水(上水道)21が供給
され、そのときの水温が温度計22で計測され、貯湯槽
20内は所定のレベルに保たれる。コジェネレーション
装置10と貯湯槽20との間はポンプ23が設置され、
コジェネレーション装置10で発生する熱量で加熱され
た温水を貯湯槽20に循環させる。ポンプ23はコジェ
ネレーション装置10内部の水温と、貯湯槽20内部の
水温とを比較し、コジェネレーション装置10の内部が
高温のときに自動的に循環させるようにし、貯湯槽20
内が所定の温度に達したときは停止させるようにしても
よい。貯湯槽20の上部から出る給湯管25には温度計
26と流量計27が設置され、温水はミキシング装置2
8で市水21と混合され、任意の水温とされて熱負荷6
に給湯される。
【0022】本実施形態に係るコジェネレーションシス
テムは、システムの運転状態等を表示すると共に、運転
によるコスト削減等を表示する操作パネル30を備える
ことを特徴としている。操作パネル30は、テンキーや
入力キーを備える入力装置31、液晶表示又はLED等
を備える表示装置32、所定の演算を行う演算装置3
3、演算装置の結果を積算する積算装置34等を備えて
いる。入力装置31は、電力会社の電気料金体系や、商
用電源の単位電力量当たりの炭酸ガス排出量等を入力す
ると共に、表示装置32の機能を変更する等の設定をす
るものである。表示装置32は入力装置31の入力確認
や設定の確認の他に、演算装置33の演算結果を表示
し、積算装置34の積算結果等を表示するものである。
【0023】演算装置33及び積算装置34はマイクロ
コンピュータ35で構成され、このシステムから出力さ
れる全電力量及び全熱量と、コジェネレーション装置1
0から出力される電力量及び熱量を演算すると共に、全
電力量とコジェネレーション装置から出力される電力量
の差、全熱量とコジェネレーション装置から出力される
熱量の差を演算する。すなわち、コジェネレーション装
置10で出力した電力を計測する電力計15の出力と、
幹線ライン3の電力計16の出力とを用いて演算し、演
算結果を積算する。
【0024】また、演算装置33には貯湯槽20の出力
側の温度計26の出力と流量計27の出力、市水の温度
計22の出力が入力され、コジェネレーション装置10
から発生する熱量を演算すると共に、商用電源1等の入
力エネルギーの削減量、この削減による電力料金の低減
額、この削減による炭酸ガス排出量の削減量等を演算す
るものである。そして、演算装置33及び積算装置34
は、演算した出力を時間情報と共に記憶する記憶装置を
備えており、積算装置34は前記の低減額や削減量の1
日、1月あるいは1年単位の積算量を算出する。
【0025】つぎに、操作パネル30の詳細について、
図3を参照して説明する。図3は操作パネルの正面図で
ある。入力装置31はテンキー、各種の設定キー等で構
成されている。表示装置32は液晶のドットマトリクス
の表示部から構成されている。表示部の上部には、「電
力量差」、「料金低減」、「全電力量」、「CO2
減」、「全熱量」、「熱量差」、「FC電力量」、「売
電中」、「FC発熱量」、「買電中」等の表示が設けら
れている。また、単位として、「kWh」、「Wh」、
「g−C」、「円」、「W」が設けられている。
【0026】なお、「g−C」は1kWhの電力量を発
生させる時の炭酸ガスの排出量に相当する炭素原子グラ
ム数を示し、「g−C/kWh」の略である。入力装置
として、表示装置32の上部にタッチパネルを配置し、
表示部の上部を触ることにより入力するようにしてもよ
い。また、表示装置は液晶のドットマトリクス表示に限
られず、LEDの7セグメントの表示装置等、適宜のも
のを用いることができる。
【0027】前記の如く構成された本実施形態のコジェ
ネレーションシステムの動作について以下に説明する。
先ず、操作パネル30の入力装置31を用いて、入力を
行う。日時を入力するときは、「日付」キーを押して、
図4(a)のように、例えば「01」年、「12」月、
「30」日と入力する。続いて、図示していないが、
「時刻」キーを押して、例えば現在の時刻を「13」
時、「20」分、「30」秒というように入力する。同
様に、燃料電池の変換効率は、効率の「FC」キーを押
して35%として「0.35」と入力し、給湯器の熱効
率は「給湯」キーを押して75%として「0.75」と
入力する。
【0028】また、料金の「電気」キーを押して、図4
(b)のように、全国の電力会社の平均電気料金である
「25.4」円/kWhを入力する。また、「ガス」キ
ーを押して、全国のガス会社の平均ガス料金である「1
33.1」円/立方メートルを入力する。そして、排出
炭酸ガス量として、全国の電力会社の平均で、1キロワ
ット時に対する炭酸ガス排出量に相当する炭素原子グラ
ム数は、(火力発電所を基準とした場合)116g−C
/kWhであるので、CO2 排出の「電気」キーを押し
て、「116」g−C/kWhを入力する。また、都市
ガスは640g−C/立方メートルであり、11000
kcal/立方メートルの熱量を有しているため、50
g−C/kWhとなるので、「ガス」キーを押して、
「50」g−C/kWhを入力する。電気料金やガス料
金に変動があった場合は、入力装置31から再入力して
変更する。
【0029】コジェネレーション装置10は、内部の燃
料改質装置11で燃料ガス2の炭化水素に水蒸気を加え
て水素を発生させ、この水素と酸素とを化学反応させ、
水を生成すると同時に生成される電気と熱を取り出す。
このようにして取り出された電気は直流であるため、イ
ンバータ4により交流に変換して電力計15を通して幹
線ライン3に供給する。電力計15の出力は演算装置3
3に入力され、操作パネル30の「FC( Fuel Cell
)電力量」キーと「FC発熱量」キーを押し、「表
示」キーを押すことにより、図4(c)に示すように、
FC電力量が例えば「2.5kWh」、FC発熱量が
「1.4kWh」というように表示する。
【0030】幹線ライン3には、電力会社から供給され
る商用電源1と、コジェネレーション装置10から発生
される電力の両方が供給され、電気機器、空調機器等の
各種の電気負荷5で使用される。電気機器等で使用され
た全電力は幹線ライン3の電力計16で計測され、その
内のコジェネレーション装置10で発生された電力はイ
ンバータ4の後段の電力計15で計測され、2つの電力
計の計測データはリアルタイムに演算装置33に入力さ
れる。操作パネル30の「全電力量」キー、「全熱量」
キーを押し、「表示」キーを押すことにより、図4
(d)に示すように、電気負荷5に供給される全電力量
を例えば「3.6kWh」、全熱量を「1.8kWh」
というように表示する。
【0031】商用電源1とコジェネレーション装置10
で発生される電力はどちらを主にしてもよく、商用電源
1を主として、不足分をコジェネレーション装置10で
賄うようにする場合や、コジェネレーション装置10を
主として、不足分を商用電源1で賄うようにする場合
等、適宜設定できる。なお、コジェネレーション装置1
0を主とする場合は発熱量が多くなるため、熱負荷6が
大きい場合に適している。また、売電をする場合はコジ
ェネレーション装置10を主とするように制御する。
【0032】コジェネレーション装置10で発電を行う
と熱を発生するため、貯湯槽20内の水をポンプ23で
循環させて、発生された熱を水を循環させて吸熱し、貯
湯槽20内の水の温度を高めることができる。このよう
にして貯湯槽20に貯えられた熱は、貯湯槽20の上部
の給湯管25から出湯され、ミキシング装置28で市水
21と混合され熱負荷6に供給されて利用される。貯湯
槽20から出湯される温水は、温度計26で温度が計測
され、流量計27で湯量が計測され、これらの計測デー
タは演算装置33に入力される。市水の温度計22と湯
の温度計26との差から温度上昇が計測され、この上昇
分と流量計27で求めた流量から熱負荷6で使用される
全熱量を演算装置33で演算することができる。
【0033】なお、熱負荷6としては、温水床暖房、台
所、浴室の混合水栓、ファンコイルユニットの暖房機
等、適宜のものに配管されて使用される。また、貯湯槽
20は電気ヒーターやガスバーナーを備え、常時90℃
程度の温水を貯留するようにして、必要に応じて市水2
1を混合して低温にする場合と、貯湯槽20より後に給
湯器等を備えて所望の温度に加熱するようにする場合
の、どちらの構成にしてもよい。
【0034】このように固体高分子型燃料電池からなる
コジェネレーション装置10から生成される電力と、商
用電源1から供給される電力を比較する。前記のよう
に、全国の電力会社の電気料金は、平均で25.4円/
kWh、全国のガス会社のガス料金は、平均で133.
1円/立方メートルであり、給湯器の熱効率は75%、
燃料電池の変換効率は35%とする。都市ガスは110
00kcal/立方メートルの熱量を有しているため、
ガス料金は10.4円/kWhであり、コジェネレーシ
ョン装置10から発生されるガス料金は10.4円/
0.35(変換効率)=29.7円/kWhとなる。ま
た、給湯器で1kWhの熱量を発生させるガス料金は、
10.4円/0.75(熱効率)=13.87円/kW
hとなる。
【0035】例えば1kWhの電力と、1kWhに相当
する熱の需要がある場合、商用電源の電気料金は25.
4円/kWhであるため、25.4+10.4/0.7
5=39.3円となる。コジェネレーション装置10か
ら発生させた電力の電気料金は10.4円/kWhであ
るため、10.4/0.35=29.7円/kWhとな
り、結果としてコジェネレーション装置の方が1kWh
に対して、39.3−29.7=9.6円だけ電気料金
を低減できる。
【0036】この低減状況については、2つの電力計1
5,16からの出力を演算装置33に入力してリアルタ
イムで表示させることができる。例えば数分から5分程
度の間隔で、全電力量及び全熱量からコジェネレーショ
ン装置10で発生する電力量及び熱量を演算し、これら
の電力量及び熱量の差から電気料金をいくら低減できた
かを表示させることができる。図5(a)は、電力量差
が230Whで、熱量差が120Whであることを表示
している。
【0037】差が無い場合は、コジェネレーション装置
10のみで賄われるため、コジェネレーション装置10
の電力量に29.7円/kWhを掛けて電気料金を算出
できる。差がある場合は、コジェネレーション装置10
の電力量に29.7円/kWhを掛けると共に、電力量
差に25.4円/kWhを掛けて加算し、さらに熱量差
に13.87円/kWhを掛けて加算する。コジェネレ
ーション装置10を導入しない場合の購入エネルギー料
金は、全電力量に29.7円/kWhを掛けて電気料金
を算出し、全熱量に13.87円/kWhを掛けてガス
料金を算出し、両者を合算する。
【0038】また、このときの炭酸ガスの削減量につい
て比較する。前記のように、商用電源1による炭酸ガス
排出量は116g−C/kWhで、燃料ガス2による炭
酸ガス排出量は50g−C/kWhであるため、半分以
下に削減できる。この削減量も、電気料金の低減状況と
同様に、リアルタイムで操作パネル30の演算装置33
で演算して表示装置32に表示させることができる。図
5(b)は、例えば5分程度の間隔で、電気料金の低減
額「1.6」円と、炭酸ガス排出量の削減量「9.3」
g−C/kWhを示す例を表示している。
【0039】コジェネレーション装置10を能力一杯に
運転し、ユーザーが使用する電気負荷5が小さいときに
商用電源1側に売電をするように構成することができ
る。この場合、演算装置33で電圧の瞬時値及び電流の
瞬時値から電力をリアルタイムに演算し、表示装置32
で売電状態又は買電状態を表示する。すなわち、「売買
電」キーを押すことにより、電気負荷の全電力に対して
コジェネレーション装置10の発電電力が大きい場合、
その差を取って売電量を表示し、逆にコジェネレーショ
ン装置10の発電電力より電気負荷の全電力が大きい場
合は、その差を取って買電量を表示する。図5(c)は
「1200」W、売電中であることを示し、破線は「買
電中」を示している。
【0040】貯湯槽20に溜められた温水は、熱負荷6
に応じて貯湯槽20上部より出湯されて利用される。排
出される温水は温度計26で温度が計測され、市水温度
は温度計22で計測され、2つの温度計の差より求めた
温度上昇と流量から熱負荷6で利用される熱量が演算で
きる。貯湯槽20に溜められた温水はコジェネレーショ
ン装置10で発電したときに付随的に発生する熱であ
り、従来のガス給湯器や電気温水器等で使用するエネル
ギー量に対して、エネルギーをどの程度削減できたかを
演算することができる。本実施の形態では示していない
が、ガス料金低減の表示を設けるようにしてもよい。
【0041】また、「積算」キーを押すことにより、演
算装置33に内蔵された記憶装置(図示せず)に記憶さ
れた時間情報を含むデータを積算して、1日ごと、1月
ごと、あるいは1年ごとの電気料金低減額、炭酸ガスの
削減量を表示させることができる。例えば、「料金低
減」キーを押し、「積算」キーを押すと共に「1月」キ
ーを押すと、図6(a)に示すように、1ヶ月間の電気
料金低減の積算額「530」円が表示される。また、例
えば炭酸ガスの1年間の排出削減量も同様にして表示す
ることができる。
【0042】「履歴」キーを押すことにより、例えば、
エネルギーの消費状況が表示できる。1日間の全電力量
の時間変化を表示するときは、「全電力量」キー、「履
歴」キー、「1日」キーを押すと、図6(b)のように
時間帯における消費電力量が表示される。同様にして、
1月間の炭酸ガスの排出削減量や、1年間の電気料金の
季節変動等が確認できる。なお、図示していないが、積
算キーを押して、例えば1年間の電気料金の低減状況
を、グラフで表示するようにしてもよい。
【0043】このように操作パネル30の表示装置32
により、電気料金の低減状況、炭酸ガスの削減状況がリ
アルタイムに表示されるため、コジェネレーションシス
テムを導入した効果、すなわち電気料金低減という経済
性効果度、及び炭酸ガスの排出削減という環境性貢献度
をユーザーをリアルタイムで表示することができる。ま
た、1日の消費エネルギーの変動から、エネルギーが集
中する時間を分散させる等の操作が可能となり、発電所
の負荷集中を回避することができ、環境貢献度を高める
ことができる。
【0044】つぎに、本発明に係るコジェネレーション
システムの他の実施形態を、図7,8を参照して説明す
る。図7は本発明に係るコジェネレーションシステムの
他の実施形態の概略構成図、図8は図7のコジェネレー
ション装置の概略構成図である。なお、前記した実施形
態の構成と実質的に同等の構成については、同じ符号を
付して詳細な説明を省略する。
【0045】図7,8において、この実施形態のコジェ
ネレーションシステムは、コジェネレーション装置40
を備えており、コジェネレーション装置40は、燃料ガ
ス2から水素を改質して得る燃料改質装置41と、燃料
電池本体42と、熱回収装置43とから構成されるエネ
ルギー生成部44を備え、熱回収装置43にポンプ45
で水を循環させて燃料改質装置41と燃料電池本体42
から発生する熱を蓄熱する蓄熱設備46を備えている。
インバータ4は燃料電池本体42から出力される直流電
力を交流に変換して商用電源の幹線ライン3に供給する
ものである。
【0046】蓄熱設備46の上部から出る給湯管25に
は温度計26と流量計27が設置され、流量計27のあ
とに補助熱源47が設置されている。補助熱源47はコ
ジェネレーション装置40から供給される熱量が熱負荷
に対して足りない場合の安全対策用のもので、電気ヒー
ターやボイラー等で構成される。このようにして供給さ
れる温水はミキシング装置28で市水21と混合され、
任意の水温とされて熱負荷6に給湯される。このよう
に、このシステムは、コジェネレーション装置40にて
生成した電気と熱を、商用電源1の幹線ライン3及び蓄
熱設備46の給湯管25を介して外部に出力し、電気負
荷5及び熱負荷6に供給する。
【0047】図7に示すコジェネレーションシステム
は、システムの運転状態等を表示すると共に、運転によ
るコスト削減や排出ガス削減等を表示する操作パネル5
0を備えている。この操作パネル50は、図9に示され
るように、操作部51及び設定部52を有する設定装置
53と、表示部を有する表示装置54とを備えると共
に、図7に示されるように、所定の演算を行う演算装置
55、演算装置の結果である各種の量、料金、差を所定
の期間、積算する積算装置56を備えており、演算装置
55及び積算装置56はマイクロコンピュータ57で構
成される。演算装置55には、電力計15,16、温度
計22、26、流量計27及び補助熱源47からのデー
タが入力され、これらのデータを基に演算が行われる。
【0048】設定装置53の操作部51は、図9に示す
ように操作キーとして燃料電池発電キー、電力負荷キ
ー、エネルギー量キー、削減金額キー、燃料電池発熱キ
ー、熱負荷キー、導入前後のエネルギー量キー、削減C
2 量キーを備えている。また、積算部として、1日、
1週、1月、1年キーを備え、累積キー及び指定期間累
積キーを備えている。モード部として、入力キー、表示
キーを備えている。設定部52は前記実施形態の入力部
及びテンキー部と略同じ構成なので、詳細な説明は省略
する。
【0049】前記の実施形態では、設定部52により、
例えば全国の電力会社の平均電気料金、全国のガス会社
の平均ガス料金やCO2 排出量等を手動で入力したが、
これらの入力はユーザーが直接入力するのではなく、C
D−ROM等の記録媒体の読み込みや、インターネット
の利用によるエネルギー供給会社からの情報のダウンロ
ードにより行うようにしてもよい。
【0050】表示装置54は、上部に「燃料電池発
電」、「電力負荷」、「都市ガス」、「削減金額」、
「燃料電池発熱」、「熱負荷」、「削減CO2 量」が設
けられており、下部に液晶等のドットマトリクス表示部
が設けられている。また、単位として右側には、「k
W」、「Wh」、「kWh」、「円」、「%」、「g−
C」が設けられている。
【0051】演算装置55は、コジェネレーション装置
40から出力される電力量及び熱量と、コジェネレーシ
ョン装置40を稼動するために使用したエネルギー量で
あるガス量とから、両者のエネルギー料金及び排出炭酸
ガス量の差を演算する。コジェネレーション装置40か
ら出力されるエネルギーは電力と熱であり、電力量は電
力計15の出力電力量で計算され、熱量は温度計26の
値−温度計22の値に流量計27の値を掛けることで得
られる。
【0052】この実施形態の操作パネル50は、操作部
51の燃料電池発電キーと、燃料電池発熱キーを押し、
表示キーを押すことにより、図10(a)に示されるよ
うに燃料電池発電量が「1.0kW」、燃料電池発熱量
が「1.1kW」というように表示する。また、操作部
51の電力負荷キー、熱負荷キーを押し、表示キーを押
すことにより図10(b)に示されるように電気負荷5
に供給される全電力負荷を「2.0kW」、熱負荷6に
供給される全熱負荷を「1.4kW」というように表示
する。
【0053】そして、図10(a)に示すコジェネレー
ション装置40の稼動に使用したエネルギー量として、
操作部51のエネルギー量キーを押すと、演算装置55
により都市ガスが「2.8kWh」と演算され、図10
(c)のように表示される。この演算は、コジェネレー
ション装置40の発電効率が約35%、発熱効率が約3
9%であり、2.8kWh×35%=約1.0kWh、
2.8kWh×39%=約1.1kWhとなることから
求められる。
【0054】演算装置55は設定装置53で予め入力し
た電力会社の単位エネルギー当たりの価格及び排出炭酸
ガス量の商用ベースを参照して、コジェネレーション装
置40から出力される電力量に見合う商用ベースの電気
料金及び排出炭酸ガス量を演算する。同様に、ガス会社
の入力データを参照して、コジェネレーション装置40
から出力される熱量に見合う商用ベースのガス料金及び
排出炭酸ガス量を演算し、さらに前記2つの料金の差と
2つの排出炭酸ガス量の差を演算する。また、演算装置
55及び積算装置56は、演算した結果を時間情報と共
に記憶する記憶装置を備えており、積算装置56は前記
の低減額や削減量を例えば1日間、1週間、1月間、1
年間或いは指定期間積算して累積量を算出する。
【0055】操作部51の削減金額キーと削減CO2
キーとを押し、表示キーを押すと、演算装置55は、1
kWhの電気料金が25.4円、CO2 排出量が116
g−Cであり、1.1kWhのガス料金が11.4円、
CO2 排出量が55g−Cであるため、合計で料金が3
6.8円、CO2 排出量が171g−Cであると演算す
る。また、2.8kWhのガス料金は29.1円であ
り、CO2 排出量が140g−Cであるため、削減金額
は36.8−29.1=7.7円、削減CO2 量は17
1−140=31g−Cとなり、図11(a)のように
表示する。
【0056】そして、演算装置55は、システムで使用
する全電力量及び全熱量に対応するコジェネレーション
装置40を使用したときのエネルギー量と、コジェネレ
ーション装置40を使用しないときの一次エネルギー量
とを演算し、積算装置56は所定期間積算する。操作部
51の導入前後のエネルギー量キーを押し、表示キーを
押すと、例えばコジェネレーション装置40を導入する
前の所定の期間に使用した一次エネルギー「12.5」
kWhと、導入後の所定の期間に使用エネルギー「1
0.3」kWhを並べて図11(b)のように表示し、
エネルギー量を所定期間にどれだけ削減できたことを確
認できる。
【0057】この操作パネル50の場合、コジェネレー
ション装置40から出力される電力量と熱量と、この稼
動に使用したエネルギー量とを演算して表示し、電力量
と熱量に相当する商用ベースの料金及び排出ガス量を演
算し、エネルギー量であるガスの料金と排出ガス量とを
演算し、さらに2つの料金の差と2つの排出ガス量の差
を演算し、積算するので、コジェネレーション装置を導
入した効果、すなわちコストの低減等の経済性効果度
や、排出ガスを削減する環境貢献度をリアルタイムで知
ることができる。
【0058】つぎに、本発明に係るコジェネレーション
システムに使用する操作パネルの他の実施形態を、図1
2〜14を参照して説明する。図12は本実施形態に係
る操作パネルの正面図、図13,14は図12の操作パ
ネルの表示状態を示す正面図である。なお、この実施形
態において、前記した実施形態の操作パネルの構成と実
質的に同等の構成については、同じ表示を付して詳細な
説明を省略する。
【0059】図12において、この実施形態の操作パネ
ル60は、図7に示すコジェネレーションシステムに使
用するものであり、操作部61及び設定部62を有する
設定装置63と、表示部を有する表示装置64とを備え
ている。設定装置63の操作部61は、操作キーとして
燃料電池発電キー、発電自足率キー、燃料電池発熱キ
ー、発熱自足率キー、換算キー、電力負荷キー、削減金
額キー、熱負荷キー、削減CO2 量キー、蓄熱量キーを
有している。積算部は前記の実施形態と同じ構成となっ
ている。また、蓄熱換算部として、灯油キーと都市ガス
キーを備えている。設定部62は、前記した実施形態の
設定部と同等であり、モード部として、入力キー、表示
キー、及びエネルギーモニタキーを備えている。
【0060】表示装置64として、上部には「燃料電池
発電」、「発電自足率」、「電力負荷」、「削減金
額」、「蓄熱量」、「灯油/都市ガス」、「燃料電池発
熱」、「発熱自足率」、「熱負荷」、「削減CO
2 量」、「売電中」、「買電中」、「湯余り」、「湯切
れ」等の表示が設けられている。また、単位として右側
に、「W」、「kW」、「Wh」、「kWh」、
「%」、「円」、「g−C」、「L」、「m3 」が設け
られている。また、下部には、液晶等のドットマトリク
ス表示部が設けられている。
【0061】この実施形態において、演算装置55は、
このシステムのコジェネレーション装置40から出力さ
れる電力量及び熱量と、コジェネレーション装置40の
稼動に使用したエネルギー量とを演算する。また、コジ
ェネレーション装置40から出力される電力量及び熱量
と、このシステムで使用される全電力量及び全熱量とを
取り込み、全電力量及び全熱量に対して、コジェネレー
ション装置40から出力される電力量及び熱量の割合を
演算する。
【0062】操作パネル60の操作部61の発電自足率
キー、発熱自足率キーを押し、モードの表示キーを押す
と、演算装置55はコジェネレーション装置40から出
力される電力量及び熱量を、全電力量及び全熱量で割っ
て、例えば図13(a)に示されるように、発電自足率
が「50」%、発熱自足率が「79」%と算出して、表
示装置64で表示する。これにより、ユーザーはコジェ
ネレーション装置40から出力されるエネルギーが総負
荷量に対してどれだけ寄与しているかを知ることができ
る。
【0063】演算装置55は、蓄熱設備46内の蓄熱量
を演算すると共に、該蓄熱量を発生させる燃料量を演算
する。すなわち、蓄熱設備46に温度センサを設けて、
蓄熱設備の蓄熱量をモニタしておき、蓄熱量キーが押さ
れて蓄熱量が例えば10.0kWhであれば、図13
(b)に示すように表示装置64で「10.0kWh」
と表示する。そして、蓄熱量が十分で所定のレベルに達
している場合は熱過剰状態を「湯余り」と表示し、蓄熱
量が少なく所定のレベル以下の場合は熱不足状態を「湯
切れ」と表示する。換算キーを押すと、この蓄熱量を灯
油換算して図13(c)に示すように「0.98L」と
表示する。さらに、換算キーを押すと、図示していない
が都市ガス換算して蓄熱量を表示する。
【0064】表示装置64は演算装置55で演算した結
果を表示すると共に、コジェネレーションシステムのシ
ステム全体をビジュアルに表示し、コジェネレーション
システムにて生成したエネルギーを負荷に供給する流れ
をリアルタイムで表示する。操作パネル60のモードの
「エネルギーモニタ」キーを押すことにより表示画面が
切り替わり、図14に示すように、コジェネレーション
システムからのエネルギーの流れがリアルタイムに表示
され、エネルギーの使用状況を容易に把握できる。矢印
部は色が変化したり、点滅するように構成するとエネル
ギーの状態がより明瞭となり好ましい。表示装置64
は、この他にコジェネレーションシステムからの異常信
号を受けて異常停止等の内容を表示すると共に、その異
常に該当するエラー番号等を表示し、ユーザーに対して
具体的な対策方法を表示する。
【0065】このように、本実施形態の操作パネルによ
れば、全負荷量に対するコジェネレーション装置の出力
の割合、すなわち寄与率が把握できる。また、蓄熱設備
内の熱量の状態を把握でき、熱量の有効利用を図ること
ができる。さらに、システムの運転状況や電力、熱の使
用状況を詳細にユーザーに提示することができるので、
省エネの認識を向上させることができる。
【0066】なお、前記した実施の形態では、コジェネ
レーション装置として燃料電池の例を示したが、ディー
ゼルエンジンやガスタービンエンジン等の原動機により
発電機を駆動し、排熱を利用する形式のものでもよい。
また、燃料電池はリン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質
型等、適宜のものを使用することができる。電気料金体
系やガス料金体系、炭酸ガス排出量等の数値を入力装置
で入力する例について説明したが、これらの数値は予め
入力されたものでもよい。
【0067】コジェネレーション装置10から発生され
る電力量と熱量との差を演算する演算装置33と、演算
装置の出力を表示する表示装置32を操作パネル30に
備える例を示したが、コジェネレーションシステムを制
御する制御パネル(図示せず)に設けられたマイクロコ
ンピュータに演算装置の機能を行わせ、制御パネルに付
属した表示装置で電気料金低減額や炭酸ガス削減量を表
示させるように構成してもよい。
【0068】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明のコジェネレーションシステムは、全電力量及び全熱
量に対するコジェネレーション装置から発生される電力
量と熱量の差を演算し、この差に相当する電気料金差額
及び/又は炭酸ガス削減量を表示することにより、電
気、熱供給コジェネレーションシステムの導入効果が定
量的に把握できる。そして、ユーザーの省エネ及び環境
への影響等の認識を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコジェネレーションシステムの一
実施形態の概略構成図。
【図2】図1のコジェネレーション装置の概略構成図。
【図3】図1の操作パネルの正面図。
【図4】(a)〜(d)は、それぞれ表示装置の表示状
態を示す正面図。
【図5】(a)〜(c)は、それぞれ表示装置の他の表
示状態を示す正面図。
【図6】(a)は積算キーを押した状態を示す表示装置
の正面図、(b)は履歴キーを押した状態を示す表示装
置の正面図。
【図7】本発明に係るコジェネレーションシステムの他
の実施形態を示す概略構成図。
【図8】図7のコジェネレーション装置の概略構成図。
【図9】図7の操作パネルの正面図。
【図10】図9の操作パネルの表示状態を示し、(a)
は燃料電池発電と燃料電池発熱を示す正面図、(b)は
電力負荷と熱負荷を示す正面図、(c)はエネルギー換
算を示す正面図。
【図11】図9の操作パネルの表示状態を示し、(a)
は削減金額と削減CO2 量を示す正面図、(b)はコジ
ェネレーション装置導入前と導入後の使用エネルギー量
を示す正面図。
【図12】操作パネルの他の実施形態の正面図。
【図13】図12の操作パネルの表示状態を示し、
(a)は発電自足率と発熱自足率を示す正面図、(b)
は蓄熱量と湯余りを示す正面図、(c)は蓄熱量を灯油
換算した正面図。
【図14】図12の操作パネルの表示装置のビジュアル
表示状態を示す正面図。
【符号の説明】
1 商用電源、 2 燃料ガス、3 幹線ライ
ン、 4 インバータ、5 電気負荷、 6
熱負荷、10,40 コジェネレーション装置、1
1,41 燃料改質装置、12,42 燃料電池本体、
13 排熱回収装置、15,16 電力計、 17 ガ
ス流量計、20 貯湯槽、 22,26 温度
計、23 ポンプ、 27 流量計、30,5
0,60 操作パネル、31 入力装置、 53,
63 設定装置、32,54,64 表示装置、33,
55 演算装置、34,56 積算装置、43 熱回収
装置、 44 エネルギー生成部、46 蓄熱設備
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/10 H01M 8/10 Fターム(参考) 5G066 HA13 HB07 5H026 AA06

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給される燃料ガスからコジェネレーシ
    ョン装置で電気と熱とを生成し、該電気を商用電源に供
    給して外部に出力すると共に前記熱を外部に出力するコ
    ジェネレーションシステムであって、 前記システムは、さらに演算装置と表示装置とを備え、 前記演算装置は、前記コジェネレーション装置から出力
    される電力量と熱量とを演算すると共に、前記システム
    から出力される全電力量及び全熱量と、前記コジェネレ
    ーション装置から出力される電力量と熱量との差を演算
    し、 前記表示装置は、前記演算装置で求められた前記差を表
    示することを特徴とするコジェネレーションシステム。
  2. 【請求項2】 前記演算装置は、前記差に相当する電気
    料金差額及び/又は排出ガス削減量をさらに演算するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のコジェネレーションシ
    ステム。
  3. 【請求項3】 前記電気料金差額と排出ガス削減量を、
    所定の期間積算する積算装置を備えることを特徴とする
    請求項2に記載のコジェネレーションシステム。
  4. 【請求項4】 前記演算装置は、電圧の瞬時値及び電流
    の瞬時値から全電力及びコジェネレーション装置が出力
    する電力をリアルタイムに演算し、前記コジェネレーシ
    ョンシステムが売電状態又は買電状態であることを前記
    表示装置で表示することを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれか1項に記載のコジェネレーションシステム。
  5. 【請求項5】 電気と熱を生成するコジェネレーション
    装置と、蓄熱設備とを備え、前記電気を商用電源と共に
    外部に出力し、前記熱を前記蓄熱設備を介して外部に出
    力するコジェネレーションシステムであって、 前記システムは、さらに演算装置と表示装置とを備え、 前記演算装置は、前記コジェネレーション装置から出力
    される電力量と熱量と、前記コジェネレーション装置の
    稼動に使用したエネルギー量とを演算し、 前記表示装置は、前記演算装置で求められた前記電力
    量、熱量及びエネルギー量を表示することを特徴とする
    コジェネレーションシステム。
  6. 【請求項6】 前記演算装置は、前記コジェネレーショ
    ン装置から出力される電力量と熱量に相当する商用ベー
    スの料金及び排出ガス量を演算すると共に、前記エネル
    ギー量の料金と排出ガス量とを演算し、さらに前記2つ
    の料金の差と2つの排出ガス量の差を演算し、 前記表示装置は、前記演算装置で求められた前記商用ベ
    ースの料金及び排出ガス量、前記エネルギー量の料金と
    排出ガス量、及び前記2つの料金の差と2つの排出ガス
    量の差を表示することを特徴とする請求項5に記載のコ
    ジェネレーションシステム。
  7. 【請求項7】 前記演算装置は、前記コジェネレーショ
    ン装置を使用したときの前記エネルギー量と、前記コジ
    ェネレーション装置を使用しないときの一次エネルギー
    量とを演算すると共に、前記エネルギー量と前記一次エ
    ネルギー量とのエネルギー差を演算し、 前記表示装置は、前記エネルギー差を表示することを特
    徴とする請求項5に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
  8. 【請求項8】 前記演算装置が演算した前記電力量、熱
    量、エネルギー量、全電力量、全熱量、排出ガス量、料
    金、料金差、排出ガス量、排出ガス量の差及び一次エネ
    ルギー量を、所定の期間積算する積算装置を備えること
    を特徴とする請求項5に記載のコジェネレーションシス
    テム。
  9. 【請求項9】 前記演算装置は、前記電力量及び熱量
    と、全電力量及び全熱量とを取り込み、前記全電力量及
    び全熱量に対する前記電力量及び熱量の割合を演算し、
    前記表示装置は前記割合を表示することを特徴とする請
    求項5に記載のコジェネレーションシステム。
  10. 【請求項10】 前記演算装置は、前記蓄熱設備内の蓄
    熱量を演算すると共に、該蓄熱量を発生させる燃料量を
    演算し、前記表示装置は、前記燃料量を表示すると共
    に、前記蓄熱量が所定のレベルに達したときには熱過剰
    状態を表示し、前記蓄熱量が所定レベル以下の時には熱
    不足状態を表示することを特徴とする請求項5に記載の
    コジェネレーションシステム。
  11. 【請求項11】 前記表示装置は、前記コジェネレーシ
    ョンシステムにて使用する全電力量及び全熱量を、電気
    負荷及び熱負荷に供給する状態をリアルタイムで表示す
    ることを特徴とする請求項5に記載のコジェネレーショ
    ンシステム。
  12. 【請求項12】 前記コジェネレーション装置は、固体
    高分子型燃料電池であることを特徴とする請求項1〜1
    1のいずれか1項に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
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