JP2004225683A - エネルギーの備蓄と変換の方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】風力発電や波動発電などの計画的に利用しにくいエネルギーを安定的に利用することと、夜間の余剰電力などのエネルギーを備蓄して、必要に応じて利用する。
【解決手段】貯水槽２の下方に気体備蓄槽４を設け、気体備蓄槽４内に圧縮気体を備蓄し、必要に応じて圧縮気体を取り出して動力エネルギーとして利用する。
【選択図】 図１
【解決手段】貯水槽２の下方に気体備蓄槽４を設け、気体備蓄槽４内に圧縮気体を備蓄し、必要に応じて圧縮気体を取り出して動力エネルギーとして利用する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、風力や波浪など計画的に利用しがたい自然エネルギーや、夜間発生する余剰電力を効率良く利用するための、エネルギー備蓄と、その利用方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エネルギーの備蓄方法としては、バッテリーなどの蓄電方法と、水力発電に使用する貯水ダムがある。又、夜間発生する余剰電力を利用して、水をダムに送水して備蓄して、必要に応じて、備蓄した水を必要に応じて使用して、発電に利用する揚水発電などのがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
限りある資源の有効利用、二酸化炭素による地球温暖化などの問題から、風力発電などの自然エネルギーの利用や、余剰電力の有効利用が望まれている。しかしながら自然エネルギーを利用した発電は、気象などに大きく影響され計画的な利用がしにくい問題がある。又、夜間電力を利用してのエネルギーの有効利用の方法として、揚水発電があるが、揚水した水を貯水するダムが必要であり、ダムの建設場所は自然環境保全などや、地質の問題からその建設は多く望めない。
本発明は、風力発電や波動発電などの計画的に利用しにくいエネルギーを安定的に利用することと、夜間の余剰電力などのエネルギーを備蓄して、必要に応じ利用することを目的とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自然エネルギーや余剰エネルギーを利用して、気体圧縮機を稼動させ、その圧縮気体を水中に設置した気体備蓄槽に圧送して備蓄する。備蓄した圧縮気体を必要に応じて、エネルギーとして利用するために、備蓄した圧縮気体の圧力を液体に加えて、液体動力に変換して液体で駆動する液体モーターを回して動力エネルギーとして利用する。その液体動力に変換する方法として、気体及び液体の送排気に必要な装備を持った加圧容器に予め液体を注入した後、容器内に備蓄した圧縮気体を送気して液体に圧力を加えて、容器内から加圧した液体を取り出し、液体モーターを駆動させて、動力エネルギーとして利用する。
【０００５】
又、液体の入った密閉容器から規定量の加圧した液体を吐出した段階で、気体の送気と液体の吐出を停止して。容器内の残存する圧縮された気体を、動力エネルギーとして利用するめに、気体を容器に送気するために使用した送気ラインとは別のラインから取り出し、気体で駆動する気体モーターを駆動させて、動力エネルギーとして利用する方法と装置からなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明のエネルギー備蓄方法と、備蓄したエネルギーの利用方法及び装置の実施形態につき説明する。
【０００７】
本発明は風力などの自然エネルギー及び夜間の余剰電力エネルギーを使用して圧縮気体を静止エネルギーとして水中に備蓄、図１に示す装置及び構造物と、静止エネルギーとして備蓄した圧縮気体を必要に応じ、動力エネルギーに変換する、図２に示す装置からなる。
【０００８】
図１はエネルギーを備蓄するための装置の側断面図である。たとえば、地中に気体を備蓄するための底の無い、備蓄槽４が設置できる構造物１と、地上に備蓄槽４の内容積より大きい容積の液体６を貯水できる貯水槽２とを縦坑３で結ばれた液体６の漏れない構造物の中に、備蓄槽４を設置して、地上から備蓄槽４に気体１１を送る送気管５を備蓄槽４の上の部分に配管した後、構造物に液体６を貯水槽の適当な水位まで満たした状態にする。
【０００９】
エネルギーの備蓄方法は、夜間に発生する余剰電力や自然エネルギーを利用して、電動機７を用い気体圧縮機８を駆動させて圧縮した気体を、送気管９から切替弁１０を経由して送気管５を通り、備蓄槽４に送気して気体１１を備蓄する。
【００１０】
備蓄槽４に備蓄する気体１１の圧力は、液体の比重により異なるが、貯水槽２内の液体６の表面１２と備蓄槽４内の液体の表面１３との水頭差が備蓄する気体の圧力となる。
【００１１】
以上の方法で備蓄した気体１１の静止エネルギーを必要に応じて動力エネルギーに変換して利用する方法を図２で説明する。
【００１２】
図２は静止エネルギーとして備蓄した加圧した気体を利用して、動力エネルギーに変換する装置の機構図である。まず、切替弁１０を切替て備蓄槽の圧縮気体１１を送気管５から送気管１５へ流し、切替弁１６を経由して送気管１７を通り、予め液体２２を満たされ、密閉状態の加圧槽１８に加圧送気して、液体２２を加圧する。加圧された液体２２を配管２３から切替弁２４を経由し、配管２５へ送り、液体で動く液体モーター２６を稼動させ、動力源として、たとえば、発電機３６を駆動させて電力エネルギーとして利用する。
【００１３】
又、液体モーター２６から排出された液体２２は、配管２７から切替弁２８を経由して配管２９を通り、閉鎖弁３０が開放された状態で、液体の無い加圧槽１９に充填される。又、加圧槽１８内の液体２２が規定の量を吐出した時点で切替弁１６、２４、２８及び切替弁３３を切り替えて次の工程にはいる。
【００１４】
加圧槽１８内の液体２２が規定の量を吐出して切替弁１６、２４、２８を切り替えて次に入る工程は、加圧槽１８内の加圧された状態にある気体を動力を得るために使う方法である。たとえば、加圧槽１８の次の工程を加圧槽２１で説明するならば。加圧槽２１内に加圧された状態にある気体３１は送気管３２を通り、切替弁３３を経由して送気管３４から気体で動く気体モーター３５に送られ、気体モーターを稼動させ、動力源として、たとえば、発電機３７を駆動させて電力エネルギーとして利用する。
【００１５】
次に上記で説明した中の加圧槽の作動工程を図３で説明する。
【００１６】
図３は上記で述べた加圧槽の工程を模様で分けて、加圧槽１８、１９、２０、２１のサイクルを表したものである。模様を区分してある線３８から線３９の間は、圧縮した気体を加圧槽内の液体を加圧して、液体モーターに液体を圧送する工程である。続いて、線３９から線４０の間は液体圧送後、気体が加圧した状態で停止した状況である。続いて線４０から線４１の間は加圧槽内の加圧状態の気体を気体モーターに送る工程である。続いて、線４１から線４２の間は、気体モーターに送気して余った加圧槽内の気体を大気中に排気する工程である。次に、線４２から線４３の間は、ここでは、加圧槽２１の加圧工程で、液体モーターから排出した液体を加圧槽１８に充填している工程である。以上が加圧槽の作動工程である。
【００１７】
図３に表しているように、加圧槽１８、１９、２０、２１の各作動工程が連動して作動するため、円滑な運転が可能となる。
【００１８】
以上で述べたエネルギーを気体に変換して静止エネルギーとして備蓄する備蓄装置と、備蓄した気体を動力エネルギーに変換する装置を組み合わせた状況を図４に示している。
【００１９】
【実施例】
以下、図面により本発明の一実施例を説明する。図５は、圧縮気体を備蓄する備蓄槽４６を海や湖の底に設置して、陸上に設置した気体圧縮装置とエネルギー変換装置４８とを気体を送換気するための送気管４７で連結して利用する。
【００２０】
図６は、高地にある貯水ダム５１から下流に圧縮気体を備蓄するための備蓄槽４６を持つ、密閉できる構造物４９と送気管４７及び気体圧縮装置及びエネルギー変換装置４８を設置して、構造物４９と貯水ダム５１の間を、貯水ダム５１の水を送る送水管５０でつなぎ、密閉できる構造物４９に送水して圧力をかけて利用する。
【００２１】
図７は、地中に圧縮気体を備蓄する備蓄槽４６が設置できる坑道５２を掘り、坑道５２内に備蓄槽４６及び送気管４７を接して、地上に気体圧縮装置及びエネルギー変換装置４８とにつなぎ、坑道５２内と地上にある貯水槽５３に水を満たして利用する。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明した、エネルギー備蓄方法は液体と気体の性質を利用した備蓄方法であり、色々な形態で使用できることと、風力発電などの不安定な発電の調整機としての利用も可能である。又、既存のダムを利用して行へば、送電設備を新たに設ける必要が無く、設備投資が軽減される効果がある。
【００２３】
備蓄する規模が自由に選択できる方法で、備蓄したエネルギーの減衰が無く、エネルギー変換方法と装置がシンプルであり、揚水発電に比べ利用範囲が多く考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるエネルギー備蓄装置と利用方法を説明するための側断面図である。
【図２】静止エネルギーとして備蓄した気体を利用して、動力エネルギーに変換するための装置の説明用の機構図である。
【図３】エネルギー変換装置の加圧槽の工程サイクルを説明する説明図である。
【図４】本発明のエネルギー備蓄装置とエネルギー変換装置の全体構造図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための概念図である。
【図６】本発明の実施例を説明するための概念図である。
【図７】本発明の実施例を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１，４９， 構造物
２，５３， 貯水槽
３， 縦坑
４，４６， 備蓄槽
５，９，１５，３４，４７， 送気管
６，２２， 液体
７， 電動機
８， 気体圧縮機
１０，１６，２４，２８，３３， 切替弁
１１，３１， 気体
１２，１３， 液体の表面
１８，１９，２０，２１， 加圧槽
２３，２５，２７，２９，３２， 配管
２６， 液体モーター
３０， 閉鎖弁
３５， 気体モーター
３６，３７， 発電機
３８，３９，４０，４１，４２，４３， 区分している線
４８， 気体圧縮装置とエネルギー変換装置
５１， 貯水ダム
５２， 坑道
【発明の属する技術分野】
この発明は、風力や波浪など計画的に利用しがたい自然エネルギーや、夜間発生する余剰電力を効率良く利用するための、エネルギー備蓄と、その利用方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エネルギーの備蓄方法としては、バッテリーなどの蓄電方法と、水力発電に使用する貯水ダムがある。又、夜間発生する余剰電力を利用して、水をダムに送水して備蓄して、必要に応じて、備蓄した水を必要に応じて使用して、発電に利用する揚水発電などのがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
限りある資源の有効利用、二酸化炭素による地球温暖化などの問題から、風力発電などの自然エネルギーの利用や、余剰電力の有効利用が望まれている。しかしながら自然エネルギーを利用した発電は、気象などに大きく影響され計画的な利用がしにくい問題がある。又、夜間電力を利用してのエネルギーの有効利用の方法として、揚水発電があるが、揚水した水を貯水するダムが必要であり、ダムの建設場所は自然環境保全などや、地質の問題からその建設は多く望めない。
本発明は、風力発電や波動発電などの計画的に利用しにくいエネルギーを安定的に利用することと、夜間の余剰電力などのエネルギーを備蓄して、必要に応じ利用することを目的とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自然エネルギーや余剰エネルギーを利用して、気体圧縮機を稼動させ、その圧縮気体を水中に設置した気体備蓄槽に圧送して備蓄する。備蓄した圧縮気体を必要に応じて、エネルギーとして利用するために、備蓄した圧縮気体の圧力を液体に加えて、液体動力に変換して液体で駆動する液体モーターを回して動力エネルギーとして利用する。その液体動力に変換する方法として、気体及び液体の送排気に必要な装備を持った加圧容器に予め液体を注入した後、容器内に備蓄した圧縮気体を送気して液体に圧力を加えて、容器内から加圧した液体を取り出し、液体モーターを駆動させて、動力エネルギーとして利用する。
【０００５】
又、液体の入った密閉容器から規定量の加圧した液体を吐出した段階で、気体の送気と液体の吐出を停止して。容器内の残存する圧縮された気体を、動力エネルギーとして利用するめに、気体を容器に送気するために使用した送気ラインとは別のラインから取り出し、気体で駆動する気体モーターを駆動させて、動力エネルギーとして利用する方法と装置からなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明のエネルギー備蓄方法と、備蓄したエネルギーの利用方法及び装置の実施形態につき説明する。
【０００７】
本発明は風力などの自然エネルギー及び夜間の余剰電力エネルギーを使用して圧縮気体を静止エネルギーとして水中に備蓄、図１に示す装置及び構造物と、静止エネルギーとして備蓄した圧縮気体を必要に応じ、動力エネルギーに変換する、図２に示す装置からなる。
【０００８】
図１はエネルギーを備蓄するための装置の側断面図である。たとえば、地中に気体を備蓄するための底の無い、備蓄槽４が設置できる構造物１と、地上に備蓄槽４の内容積より大きい容積の液体６を貯水できる貯水槽２とを縦坑３で結ばれた液体６の漏れない構造物の中に、備蓄槽４を設置して、地上から備蓄槽４に気体１１を送る送気管５を備蓄槽４の上の部分に配管した後、構造物に液体６を貯水槽の適当な水位まで満たした状態にする。
【０００９】
エネルギーの備蓄方法は、夜間に発生する余剰電力や自然エネルギーを利用して、電動機７を用い気体圧縮機８を駆動させて圧縮した気体を、送気管９から切替弁１０を経由して送気管５を通り、備蓄槽４に送気して気体１１を備蓄する。
【００１０】
備蓄槽４に備蓄する気体１１の圧力は、液体の比重により異なるが、貯水槽２内の液体６の表面１２と備蓄槽４内の液体の表面１３との水頭差が備蓄する気体の圧力となる。
【００１１】
以上の方法で備蓄した気体１１の静止エネルギーを必要に応じて動力エネルギーに変換して利用する方法を図２で説明する。
【００１２】
図２は静止エネルギーとして備蓄した加圧した気体を利用して、動力エネルギーに変換する装置の機構図である。まず、切替弁１０を切替て備蓄槽の圧縮気体１１を送気管５から送気管１５へ流し、切替弁１６を経由して送気管１７を通り、予め液体２２を満たされ、密閉状態の加圧槽１８に加圧送気して、液体２２を加圧する。加圧された液体２２を配管２３から切替弁２４を経由し、配管２５へ送り、液体で動く液体モーター２６を稼動させ、動力源として、たとえば、発電機３６を駆動させて電力エネルギーとして利用する。
【００１３】
又、液体モーター２６から排出された液体２２は、配管２７から切替弁２８を経由して配管２９を通り、閉鎖弁３０が開放された状態で、液体の無い加圧槽１９に充填される。又、加圧槽１８内の液体２２が規定の量を吐出した時点で切替弁１６、２４、２８及び切替弁３３を切り替えて次の工程にはいる。
【００１４】
加圧槽１８内の液体２２が規定の量を吐出して切替弁１６、２４、２８を切り替えて次に入る工程は、加圧槽１８内の加圧された状態にある気体を動力を得るために使う方法である。たとえば、加圧槽１８の次の工程を加圧槽２１で説明するならば。加圧槽２１内に加圧された状態にある気体３１は送気管３２を通り、切替弁３３を経由して送気管３４から気体で動く気体モーター３５に送られ、気体モーターを稼動させ、動力源として、たとえば、発電機３７を駆動させて電力エネルギーとして利用する。
【００１５】
次に上記で説明した中の加圧槽の作動工程を図３で説明する。
【００１６】
図３は上記で述べた加圧槽の工程を模様で分けて、加圧槽１８、１９、２０、２１のサイクルを表したものである。模様を区分してある線３８から線３９の間は、圧縮した気体を加圧槽内の液体を加圧して、液体モーターに液体を圧送する工程である。続いて、線３９から線４０の間は液体圧送後、気体が加圧した状態で停止した状況である。続いて線４０から線４１の間は加圧槽内の加圧状態の気体を気体モーターに送る工程である。続いて、線４１から線４２の間は、気体モーターに送気して余った加圧槽内の気体を大気中に排気する工程である。次に、線４２から線４３の間は、ここでは、加圧槽２１の加圧工程で、液体モーターから排出した液体を加圧槽１８に充填している工程である。以上が加圧槽の作動工程である。
【００１７】
図３に表しているように、加圧槽１８、１９、２０、２１の各作動工程が連動して作動するため、円滑な運転が可能となる。
【００１８】
以上で述べたエネルギーを気体に変換して静止エネルギーとして備蓄する備蓄装置と、備蓄した気体を動力エネルギーに変換する装置を組み合わせた状況を図４に示している。
【００１９】
【実施例】
以下、図面により本発明の一実施例を説明する。図５は、圧縮気体を備蓄する備蓄槽４６を海や湖の底に設置して、陸上に設置した気体圧縮装置とエネルギー変換装置４８とを気体を送換気するための送気管４７で連結して利用する。
【００２０】
図６は、高地にある貯水ダム５１から下流に圧縮気体を備蓄するための備蓄槽４６を持つ、密閉できる構造物４９と送気管４７及び気体圧縮装置及びエネルギー変換装置４８を設置して、構造物４９と貯水ダム５１の間を、貯水ダム５１の水を送る送水管５０でつなぎ、密閉できる構造物４９に送水して圧力をかけて利用する。
【００２１】
図７は、地中に圧縮気体を備蓄する備蓄槽４６が設置できる坑道５２を掘り、坑道５２内に備蓄槽４６及び送気管４７を接して、地上に気体圧縮装置及びエネルギー変換装置４８とにつなぎ、坑道５２内と地上にある貯水槽５３に水を満たして利用する。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明した、エネルギー備蓄方法は液体と気体の性質を利用した備蓄方法であり、色々な形態で使用できることと、風力発電などの不安定な発電の調整機としての利用も可能である。又、既存のダムを利用して行へば、送電設備を新たに設ける必要が無く、設備投資が軽減される効果がある。
【００２３】
備蓄する規模が自由に選択できる方法で、備蓄したエネルギーの減衰が無く、エネルギー変換方法と装置がシンプルであり、揚水発電に比べ利用範囲が多く考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるエネルギー備蓄装置と利用方法を説明するための側断面図である。
【図２】静止エネルギーとして備蓄した気体を利用して、動力エネルギーに変換するための装置の説明用の機構図である。
【図３】エネルギー変換装置の加圧槽の工程サイクルを説明する説明図である。
【図４】本発明のエネルギー備蓄装置とエネルギー変換装置の全体構造図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための概念図である。
【図６】本発明の実施例を説明するための概念図である。
【図７】本発明の実施例を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１，４９， 構造物
２，５３， 貯水槽
３， 縦坑
４，４６， 備蓄槽
５，９，１５，３４，４７， 送気管
６，２２， 液体
７， 電動機
８， 気体圧縮機
１０，１６，２４，２８，３３， 切替弁
１１，３１， 気体
１２，１３， 液体の表面
１８，１９，２０，２１， 加圧槽
２３，２５，２７，２９，３２， 配管
２６， 液体モーター
３０， 閉鎖弁
３５， 気体モーター
３６，３７， 発電機
３８，３９，４０，４１，４２，４３， 区分している線
４８， 気体圧縮装置とエネルギー変換装置
５１， 貯水ダム
５２， 坑道
Claims (4)
- 液体中に気体を蓄えられる、槽の下の部分が閉鎖されていない備蓄槽内に圧縮した気体を一旦蓄え、必要に応じて圧縮した気体を取り出すことができる装置を持った、金属やコンクリートの材質で製作した構造物。
- 液体を貯める事のできる容器で、その容器内に液体を入れた状態で気体を備蓄する事ができる構造と、その備蓄した気体を出し入れすことのできる装置を持った構造で、外部から容器内に液体を入れることのできる開口部と、その開口部に筒などをつなぐ事のできる装置を持った、金属やコンクリートの材質で製作した構造物。
- 備蓄した圧縮気体を動力エネルギーに変換するために、備蓄した圧力のある気体を、予め液体の入った加圧容器に送り、液体に圧力を加えて、圧力を掛けた液体を容器内から取り出し、その流体で、液体で駆動する液体モーターを駆動させ動力エネルギーに変換する方法と装置。
- 液体に圧力を掛けるための加圧槽内に、加圧した液体を吐出したした後に、加圧槽内に残留した圧力のある気体を加圧槽内から取り出し、気体で駆動する気体モーターを駆動させ動力エネルギーに変換する方法と装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003054973A JP2004225683A (ja) | 2003-01-26 | 2003-01-26 | エネルギーの備蓄と変換の方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003054973A JP2004225683A (ja) | 2003-01-26 | 2003-01-26 | エネルギーの備蓄と変換の方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004225683A true JP2004225683A (ja) | 2004-08-12 |
Family
ID=32905881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003054973A Pending JP2004225683A (ja) | 2003-01-26 | 2003-01-26 | エネルギーの備蓄と変換の方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004225683A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057280A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Haruko Amiya | 発電システム |
| FR3014506A1 (fr) * | 2013-12-05 | 2015-06-12 | IFP Energies Nouvelles | Systeme d'accumulateur d'energie a pression constante pour utilisation marine |
| JP7449901B2 (ja) | 2021-06-29 | 2024-03-14 | コベルコ・コンプレッサ株式会社 | 圧縮空気貯蔵発電装置 |
-
2003
- 2003-01-26 JP JP2003054973A patent/JP2004225683A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057280A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Haruko Amiya | 発電システム |
| FR3014506A1 (fr) * | 2013-12-05 | 2015-06-12 | IFP Energies Nouvelles | Systeme d'accumulateur d'energie a pression constante pour utilisation marine |
| JP7449901B2 (ja) | 2021-06-29 | 2024-03-14 | コベルコ・コンプレッサ株式会社 | 圧縮空気貯蔵発電装置 |
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