JP2004341927A

JP2004341927A - コジェネレーションシステムにおけるエネルギー料金削減額、及び排出炭酸ガス削減量の算出方法

Info

Publication number: JP2004341927A
Application number: JP2003139096A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Takeuchi; 裕人竹内
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】簡単な構成でエネルギー料金削減等の数値データを容易に算出できるコジェネレーションシステムにおける算出方法を提供する。
【解決手段】燃料電池ユニット１０で使用される燃料ガス２のエネルギー量をガス調整弁１７の調整レベルから求め、該エネルギー量に相当する第１のガス代Ｃ１と第１の排出炭酸ガス量Ｇ１を算出し、燃料電池ユニットで生成される出力電力量と出力熱量とを計測し、出力電力量を得るための電気代Ｃ２及び第２の排出炭酸ガス量Ｇ２を電気制御装置１６で計測して算出すると共に、出力熱量を得るための第２のガス代Ｃ３及び第３の排出炭酸ガス量Ｇ３を貯湯装置２０に出入する熱媒の温度より温度センサ１８Ａ，１８Ｂを用いて算出し、電気代Ｃ２、第２のガス代Ｃ３、第２及び第３の排出炭酸ガス量Ｇ２，Ｇ３から、第１のガス代Ｃ１、第１の排出炭酸ガス量Ｇ１を差引く。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池ユニット等の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のエネルギー料金削減額と、排出炭酸ガス削減量の算出方法に係り、特に、簡単な構成でコストアップせずにエネルギー料金削減額等の数値データを算出できるコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発電システムとしての太陽光発電システムは、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と、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とを備えることを特徴とするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、この太陽光発電システムは、現在多く普及している太陽電池に関するシステムで、買電中か売電中かを検出するために、商用電源と分岐回路との間の部位の電流の瞬時値と、商用電源と分散電源との間の電圧の瞬時値とを用いているから、屋外に設置した電力量計とは別に買電か売電かの別を検出して表示器に表示することで、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。
【特許文献１】
特開平１１−２２５４４０号公報（段落［０００８］、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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、エネルギー発生の伴う排出ガス削減に寄与していることが認識できて好ましい。さらに、効果算出のために多くのセンサを設けるのはコスト上、また施工上のデメリットが大きいため極力避ける必要がある。
【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等のエネルギー料金の削減や、これに伴う排出炭酸ガスの削減効果を表示し、かつ多くのセンサ等を設けず、簡単な構成で容易にエネルギー料金削減等の数値データを算出でき、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。
【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におけるエネルギー料金削減額、及び排出炭酸ガス削減量の算出方法は、コジェネレーション装置にエネルギーとして燃料を供給して電気と熱とを生成し、該電気を商用電源に供給して出力すると共に、前記熱を蓄熱装置に溜めて出力するコジェネレーションシステムにおいて、コジェネレーション装置で使用される燃料量を求め、該燃料量の使用エネルギー料金と、該燃料量を得るときに発生する第１の排出炭酸ガス量を算出し、コジェネレーション装置で生成される出力電力量及び出力熱量を計測し、該出力電力量及び出力熱量を所定の商用エネルギーで生成するときに要する商用エネルギー料金と、所定の商用エネルギーで出力電力量及び出力熱量を得るときに発生する第２の排出炭酸ガス量とを算出し、使用エネルギー料金から商用エネルギー料金を差引いてエネルギー料金削減額を算出するとともに、第２の排出炭酸ガス量から第１の排出炭酸ガス量を差引いて排出炭酸ガス削減量を算出することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、先ず使用した例えば燃料ガスの使用量を計測し、この使用量に相当する第１のガス代を使用エネルギー料金として算出すると共に、この使用量に相当する燃料量を得るときに発生する第１の排出炭酸ガス量を算出する。次いで、コジェネレーション装置で生成して得られた出力電力量を計測し、この出力電力量を商用電力で換算したときの電気代（料金）を求めると共に、この出力電力量を例えば火力発電で得るときの第２の排出炭酸ガス量を換算する。また、コジェネレーション装置で生成して得られた出力熱量を例えばガスを燃焼して得るときの第２のガス代（料金）と、そのとき発生する第３の排出炭酸ガス量を算出する。そして、電気代＋第２のガス代（商用エネルギー料金）から第１のガス代（使用エネルギー料金）を差引き、第２及び第３の排出炭酸ガス量（第２の排出炭酸ガス量）から第１の排出炭酸ガス量を差引いて、このシステムによるエネルギー料金削減額と排出炭酸ガス削減量を算出することを特徴とする。
【０００８】
燃料ガスの使用量（エネルギー量）は、ガス調整弁の流量を計測して使用時間から算出できる。また、出力電力量は積算電力計等の電気制御装置で計測し、出力熱量は循環する熱媒の温度を計測して算出できる。このようにして算出したエネルギー料金削減額と排出炭酸ガス削減量を、システムを導入した効果として表示し、ユーザーに知らせると好適である。
【０００９】
前記のごとく構成された本発明のコジェネレーションシステムにおけるエネルギー料金削減額、及び排出炭酸ガス削減量の算出方法は、多くのセンサ等を用いることなく、ガスの調整弁等で使用される燃料ガス等のエネルギー量を求め、コジェネレーション装置から出力される出力電力量を電気制御装置等で計測し、出力熱量を蓄熱装置に出入する熱媒の温度差より算出し、燃料ガスのエネルギー量と、出力電力量及び出力熱量を得るための商用のエネルギー量とを比較して、光熱費の削減額及び排出炭酸ガスの削減量等の数値データを容易に算出でき、これらのデータを導入効果度として表示しユーザーに知らせることができる。また、光熱費の削減率や排出炭酸ガスの削減率も必要に応じて容易に算出できる。
【００１０】
また、他の態様として、本発明に係るコジェネレーションシステムにおける数値データ算出方法は、コジェネレーション装置にエネルギーとして燃料を供給して電気と熱とを生成し、電気を商用電源に供給して出力すると共に、熱を蓄熱装置に溜めて出力するコジェネレーションシステムにおいて、コジェネレーション装置の出力熱量と出力電力量とからなる出力エネルギーを基に、システム全体の総出力エネルギーを求め、該総出力エネルギーと供給された燃料の使用量とを比較してシステムの導入によるエネルギー料金削減額等の数値データを算出することを特徴とする。
【００１１】
前記の数値データは、エネルギー料金の削減額、削減率、排出炭酸ガス削減量及び削減率の少なくとも１つであることが好ましい。すなわち、前記の総出力エネルギーを得るための商用電力量と、燃焼に必要な燃料量とを算出し、商用電力量を買電するコストと、この商用電力量を得るための排出炭酸ガス量、及び燃料を燃焼させたときの熱量と排出炭酸ガス量及び前記の燃料の使用量に対するコスト及び排出炭酸ガス量とを比較して算出すると共に、削減率を算出することができ、この数値データを表示して導入効果をユーザーに認識させることができる。
【００１２】
前記のごとく構成された本発明のコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法は、多くのセンサ等を用いることなく、コジェネレーション装置から出力される出力熱量と出力電力量とを計測し、これらの出力エネルギーを得るために供給された燃料ガス等の使用量を計測し、両者を比較して光熱費の削減額や排出炭酸ガスの削減量等の数値データを算出し、導入効果度を容易に確認できる。また、光熱費の削減率や排出炭酸ガスの削減率も容易に算出して確認できる。
【００１３】
また、本発明に係るコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法の好ましい具体的な態様としては、前記出力熱量は、蓄熱装置とコジェネレーション装置とを循環する熱媒の蓄熱装置に入る入温度と蓄熱装置から出る出温度との温度差と、熱媒の流量から算出することを特徴としている。このように構成すると、蓄熱装置とコジェネレーション装置とを循環する熱媒の配管に温度センサを設けるだけの簡単な構成で、コジェネレーション装置の出力熱量を算出することができる。また、温度センサが既設の場合は、その温度センサを利用して出力熱量を容易に求めることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係るコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法の好ましい具体的な他の態様としては、前記出力熱量は、算出された出力熱量を予め用意した変換式に代入して求めることを特徴としている。このように構成すると、出力熱量を変換式に代入するだけで、極めて容易にシステム全体の総出力熱量を求めることができ、例えば蓄熱された熱が時間経過で冷めて変化した場合でも変化した熱量を容易に求めることができる。
【００１５】
【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におけるエネルギー料金削減額、及び排出炭酸ガス削減量等の数値データの算出方法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システムブロック図、図２は、図１のコジェネレーション装置を制御するリモコンの正面図と、その要部斜視図である。
【００１６】
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及び都市ガスあるいはＬＰ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（以下、燃料電池ユニットという）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に後述する電気制御装置を介して供給して外部に出力すると共に、熱を後述する蓄熱装置に溜めて外部に出力するシステムである。燃料電池ユニット１０は、燃料を改質する改質装置１１、燃料電池スタック１２、インバータ１３、熱交換器１４を備え、これらは制御装置１５により制御される。
【００１７】
燃料電池ユニット１０に供給された燃料ガス２は改質装置１１にて水素に変換され、燃料電池スタック１２に送られる。燃料電池スタック１２内では水素と酸素を反応させて直流の電気と熱が発生する。出力される直流電力はインバータ１３にて交流電力に変換され、電気制御装置１６及び分電盤３０を介して商用電源１の幹線ライン３に供給される。分電盤３０は主幹ブレーカ３１、個別ブレーカ３２を備えており、電気制御装置１６では電気負荷３３に見合った電気を燃料電池ユニット１０から出力するように制御装置１５に指令を出す。また、燃料電池ユニット１０の各部には、水フィルタを介して上水５が供給されている。
【００１８】
本実施形態のシステムは、燃料ガス２を改質装置１１に供給する配管４の途中にガス調整弁１７を備えている。このガス調整弁１７は、制御装置１５により電気負荷や熱負荷に合わせてその流量を調整できるものであり、調整された流量と供給された時間から本システムで使用される燃料ガスの使用量を求めることができるものである。そして、求められた燃料ガスの使用量から、燃料電池ユニット１０で使用されるエネルギー料金として燃料ガス代と、その燃料ガス量を得るときに発生する排出炭酸ガス量とを算出することができる。
【００１９】
改質装置１１と、燃料電池スタック１２で発生する熱は熱交換器１４を介して温水循環路１９から、温水として貯湯装置（蓄熱装置）２０に溜められる。熱交換器１４に入る配管１９Ａには温度センサ１８Ａが設置され、熱交換器１４から出る配管１９Ｂには温度センサ１８Ｂが設置されている。温度センサ１８Ａ，１８Ｂは、それぞれ貯湯装置２０から出る温度と、貯湯装置２０に入る温度を計測する。ここでは、貯湯タンク２１の水をポンプＰで引き、熱交換器１４との水循環により発生熱を回収し、貯湯タンク２１内の水温を高めることができる。このようにして貯湯タンク２１に蓄えられた温水は、貯湯タンク２１上部の給湯管から出湯される。このとき必要に応じて上水５と混合され、補助熱源６０を介して給湯配管６１により給湯負荷６２に接続され利用される。
【００２０】
補助熱源６０は必ずしも必要ではないが、貯湯タンク２１の温度が低いときに所望の温度まで昇温させるもので、燃料ガス２を配管６３により供給して加熱するようにしてもよく、また電気ヒータ等で加熱するようにしてもよい。補助熱源６０から給湯負荷６２には給湯配管６１として一般給湯配管６１Ａ、浴槽往き配管６１Ｂ及び浴槽戻り配管６１Ｃが接続される。補助熱源６０は熱関連部用リモコンとして、台所設置のリモコン５０Ａと、浴室設置のリモコン５０Ｂが設置され、それぞれ台所用給湯の温度設定と、浴室給湯の温度設定や湯量設定等を行うものである。
【００２１】
燃料電池ユニット１０の運転には燃料電池ユニット用リモコン（以下、リモコンという）４０を用いる。リモコン４０には、設定装置４１、演算装置４２、記憶装置４３、表示装置４４が備えてある。設定装置４１は日付や、演算させる各種の情報、数値を入力するものである。演算装置４２は入力された情報や数値を基に、このシステムを導入した効果として、導入エネルギーの料金削減効果や、排出炭酸ガス削減効果等の数値データの各種演算を行うと共に、表示装置４４で表示する。演算装置４２及び記憶装置４３はマイクロコンピュータ４０Ａで構成されると好適である。なお、リモコン４０は、熱関連部用リモコン５０Ａや５０Ｂと一体型でもよい。
【００２２】
つぎに、リモコン４０の詳細について、図２を参照して説明する。図２は操作パネルの正面図と、要部斜視図である。設定装置４１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４４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、「燃料電池発電」、「電力負荷」、「燃料電池発熱」、「熱負荷」、「削減金額」、「削減ＣＯ_２量」等の表示が設けられている。また、他に「発電自給率」、「発熱自給率」等の表示を設けるようにしてもよい。さらに、単位として、「ｋＷ」、「Ｗｈ」、「ｋＷｈ」、「％」、「円」、「ｇ−Ｃ」が設けられている。
【００２３】
なお、「ｇ−Ｃ」は電力会社あるいはガス会社がエネルギーを発生させるとき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ている。ここで、この「ｇ−Ｃ」に相当するものとして、例えば木の絵や葉の絵といったマークを表示してもよい。設定装置４１として、表示装置４４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４４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。リモコン４０は、図２ｂに示すように、ケース４０ａに開閉式のカバー４０ｂを備えるようにしてもよい。
【００２４】
リモコン４０の設定装置４１の設定部４１ａは、テンキーや入力キーを備えており、電気、ガスの料金入力部、電気、ガスのＣＯ_２排出原単位量入力部、日時入力部、燃料電池スタック（ＦＣ）及び給湯の効率入力部、運転方式を連続運転、ＤＳＳ運転、自動切換運転に切換える運転方式設定部を備えている。なお、ＤＳＳ（ＤａｉｌｙＳｔａｒｔ−Ｕｐ＆Ｓｈｕｔｄｏｗｎ）運転は、１日に１度起動、停止を行う運転である。
【００２５】
設定装置４１のモード切換部４１ｂは入力モードと、表示モードを切換える。また、操作部４１ｃは、燃料電池発電、電力負荷、削減金額、燃料電池発熱、熱負荷、運転方式、削減ＣＯ_２量の各操作キーを備え、例えば導入エネルギーの削減金額や削減ＣＯ_２量を演算装置４２で算出させることができ、エネルギー料金に削減金額や排出炭酸ガスの削減量の積算期間を設定する積算操作部を備えている。表示装置４４は設定部４１ａで入力された例えば電気料金単価やガス料金単価を表示すると共に、これらの単価を用いて、このシステムで削減できたエネルギー料金の削減額や、削減ＣＯ_２量を表示する。
【００２６】
また、リモコン４０では、例えば設定装置４１にて入力された、商用ベースの「単位量当たりのガス代」、「単位ガス量当たりのＣＯ_２排出量」、「単位量当たりの電気代」、「単位電気量当たりのＣＯ_２排出量」の値はデータベース化されて記憶装置４３に蓄積される。こうしたデータベースを予め記憶装置に記憶しておく。
【００２７】
そして、演算装置４２は、このシステムにて使用する燃料ガス等のエネルギー量と、出力される電気エネルギー及び熱エネルギーをモニタして出力電力量及び出力熱量を計測し、燃料ガスの使用エネルギー料金とＣＯ_２排出量を算出する。また、それらエネルギーに見合う商用エネルギーの電気料金とＣＯ_２排出量を演算装置４２で算出する。それらの料金収支から経済性効果度（削減金額）、エネルギー収支から環境性効果度（削減ＣＯ_２量）を表示装置４４で表示する。
【００２８】
リモコン４０は、制御装置１５と接続されており、制御装置１５による燃料電池ユニット１０の起動に合わせて、起動情報として起動回数や停止回数が記憶装置４３に入力されると共に、燃料電池ユニット１０を運転している稼働時間が積算されて記憶装置４３に入力される。また、ガス調整弁１７で調整された流量は、制御装置１５を介してリモコン４０に入力される。リモコン内では流量と供給時間から使用された燃料ガス量を算出できる。
【００２９】
記憶装置４３は、前記のように設定装置４１により入力された商用ベースの単位量当たりの電気代や、ガス代等のデータをデータベースＡとして記憶すると共に、発電出力、温水往路温度、温水復路温度のパラメータ入力で燃料電池ユニット１０から出力される熱エネルギーを求める対応グラフ（換算式）をデータベースＢとして記憶している。また、時刻、燃料電池ユニットから出力される熱エネルギーのパラメータ入力で、燃料電池ユニット１０と貯湯装置２０から出力される総熱エネルギーを求める対応グラフ（換算式）をデータベースＣとして記憶している。
【００３０】
ここで、図３を参照して、データベースＢ，Ｃについて説明する。図３ａに示すデータベースＢは、燃料電池ユニット１０の、ある発電出力における温水復路温度と燃料電池ユニットからの出力熱量との変換式Ｇ１を示すグラフであり、温水往路温度ごとに異なる関係を有している。同様に記憶装置４３は発電出力ごとのグラフをデータベースＣとして蓄積している。図３ｂに示すデータベースＣは、横軸を燃料電池ユニットからの熱を出力した時刻とし、縦軸をコジェネレーションシステムからの総出力熱量を示しており、燃料電池ユニットからの出力熱量ごとの変換式Ｇ２を示すグラフである。
【００３１】
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。システムの起動に先立って、先ず、リモコン４０の設定装置４１を用いて入力を行う。例えば、日時を入力するときは、「日付」キーを押して、図４ａのように「０３」年、「０４」月、「３０」日と入力する。続いて、図示はしていないが「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。また、燃料電池ユニットの変換効率は、効率の「ＦＣ」キーを押して３５％として「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「７５」と入力する。
【００３２】
電気料金やガス料金を入力するときは、料金の「電気」キーを押して、図４ｂのように、例えば、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「１３３．１」円／ｍ^３を入力する。そして、ＣＯ_２排出原単位量として、全国の電力会社の平均で、１ｋＷｈに対するＣＯ_２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、ＣＯ_２排出原単位量の「電気」キーを押して、「１１６」ｇ−Ｃ／ｋＷｈを入力する。
【００３３】
また、都市ガスは６４０ｇ−Ｃ／ｍ^３であり、１１０００ｋｃａｌ／ｍ^３の熱量を有しているため、５０ｇ−Ｃ／ｋＷｈとなるので、「ガス」キーを押して、ＣＯ_２排出原単位量として、「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、設定装置４１から再入力して変更する。ここで、これらの値はユーザーが直接入力するのではなく、ＣＤ−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ダウンロードでもよい。
【００３４】
前記の如く構成されたコジェネレーションシステムを起動させると、燃料電池ユニット１０の内部の改質装置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燃料電池スタック１２で化学反応させ、水を生成すると同時に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１３により交流に変換して電気制御装置１６、分電盤３０を介して商用電源１に供給し、電気負荷３３に供給する。電気制御装置１６の出力は演算装置４２に入力され、リモコン４０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４ｃに示す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。
【００３５】
分電盤３０には電力会社から供給される商用電源１と、燃料電池ユニット１０から発生される電気の両方が供給され、電気機器、空調機器等の各種の電気負荷３３で使用される。電気機器等で使用された全電力と燃料電池ユニット１０から出力された電気は電気制御装置１６で計測され、リアルタイムに演算装置４２に入力される。リモコン４０の「電力負荷」キーと「熱負荷」キーを押し、「表示」キーを押すことにより、図４ｄに示すように、電気負荷３３に供給される総電力負荷を例えば「２．０ｋＷｈ」、総熱負荷を「１．４ｋＷｈ」というように表示する。
【００３６】
また、「積算」キーを押すことにより、記憶装置４３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週ごと、１月ごと、１年ごと、あるいはこれまでの累積を含む指定期間の累積の電気料金削減額、ＣＯ_２削減量を表示させることができる。例えば、「削減金額」キーを押し、「積算」キーを押すと共に「１月」キーを押すと、１ヶ月間の電気料金削減の積算額が表示される。同様に、例えばＣＯ_２ガスの１年間の排出削減量も表示することができる。
【００３７】
このように、リモコン４０の表示装置４４により、電気料金の削減状況、排出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度、すなわちエネルギー料金削減という経済性効果度、及び排出炭酸ガスの削減という環境性貢献度をリアルタイムで表示させてユーザーに認識させることができる。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。
【００３８】
つぎに、本実施形態の前記したエネルギー料金削減額等の数値データの算出方法の動作について、図５のフローチャートを参照して以下に説明する。先ず、前記のように商用ベースの単位量当たりのガス代、単位ガス量当たりのＣＯ_２排出量、単位量当たりの電気代、単位電気量当たりのＣＯ_２排出量を設定装置４１で設定する（ステップＳ１）。これらの設定値はデータベース化されてデータベースＡに蓄積される（ステップＳ２）。
【００３９】
つぎに、燃料電池ユニット１０を起動する（ステップＳ３）。そして、燃料電池ユニットで使用されるエネルギー量（燃料ガス使用量）をガス調整弁１７で調整した調整レベルと使用時間から求める（ステップＳ４）。ここでは、燃料ガスの使用量が特定できればよい。続いて、ガス調整弁１７から特定したエネルギー量を読み込み、演算装置４２でガス代Ｃ１と、ＣＯ_２排出量Ｇ１を算出する（ステップＳ５）。さらに、燃料電池ユニット１０から出力される電気エネルギー（電力量）を電気制御装置１６でモニタし（ステップＳ６）、電気制御装置１６の値を演算装置４２に読み込み、記憶装置４３に蓄積されたデータベースＡを参照し、演算装置４２で商用ベースのエネルギー料金として電気代Ｃ２と、その電力量を得るときに発生するＣＯ_２排出量Ｇ２を算出する（ステップＳ７）。
【００４０】
ここで、ステップ６でモニタされた電気エネルギーに基づく熱エネルギーの変化について、予測プログラムを用いて予測するフローを説明する。この予測プログラムは、燃料電池ユニットを運転したときに発生し溜めた熱を、ユーザーが使用するときにはどれだけ価値が変わっているかを予測するものである。つまり、貯湯した湯は必ず冷め、溜めた時刻と使用する時刻の差があれば、その価値（温度）が変わっており、その変化を予測するものである。
【００４１】
すなわち、ステップＳ６でモニタされた発電状況と、温度センサ１８Ａ，１８Ｂの温度状況、及び図３ａに示すデータベースＢ（ステップＳ８）を参照して、燃料電池ユニットの出力熱エネルギーを算出する（ステップＳ９）。具体的には、温度センサ１８Ａ，１８Ｂの温度差と、そのときの温水の流量とを掛けて出力熱エネルギーを算出する。そして、図３ｂに示すデータベースＣ（ステップＳ１０）を参照して、燃料電池ユニットの稼動時刻と、ステップＳ９で算出した燃料電池ユニット１０からの出力熱エネルギーから、燃料電池ユニット１０＋貯湯装置２０から出力される熱エネルギーを算出して求める（ステップＳ１１）。このようにして算出された熱エネルギーは、貯湯タンク２１に溜められた温水が時間経過で冷めることも考慮されている。
【００４２】
次いで、「燃料電池ユニット１０＋貯湯装置２０」から出力される熱エネルギーを、温水循環往路の配管１９Ａと温水循環復路の配管１９Ｂでの温度センサ１８Ａ，１８Ｂのモニタ値から算出する（ステップＳ１２）。算出は予め設定されたデータベースＢ，Ｃを含む前記した予測プログラムを用いて算出する。算出した「燃料電池ユニット１０＋貯湯装置２０」から出力される熱エネルギー量と、記憶装置４３に蓄積されたデータベースＡとから、演算装置４２でガス代Ｃ３とＣＯ_２排出量Ｇ３とを算出する（ステップＳ１３）。
【００４３】
そして、ステップＳ１４で、演算装置４２で商用電気代Ｃ２＋燃料ガス代Ｃ３からエネルギー量としての供給ガス代Ｃ１を引いた光熱費削減額Ｃを算出する。すなわち、光熱費削減額Ｃ＝（Ｃ２＋Ｃ３）−Ｃ１となる。
また、光熱費削減額Ｃを燃料電池ユニットで使用するガス代Ｃ１で割って、光熱費削減率ＣＲを算出する。すなわち、光熱費削減率ＣＲ＝｛（Ｃ２＋Ｃ３）−Ｃ１｝÷Ｃ１となる。ステップＳ１４で求めた光熱費削減額Ｃと、光熱費削減率ＣＲとを表示装置４４で表示する。
【００４４】
さらに、ステップＳ１５で、演算装置４２は、電気制御装置１６で使用される電気量に対応するＣＯ_２排出量Ｇ２＋貯湯装置で使用される湯量に対応するＣＯ_２排出量Ｇ３とから、燃料電池ユニットに供給されるガスのＣＯ_２排出量Ｇ１を引き、ＣＯ_２排出削減量Ｇを算出する。すなわち、ＣＯ_２排出削減量Ｇ＝（Ｇ２＋Ｇ３）−Ｇ１となる。
また、ＣＯ_２排出削減量Ｇを燃料電池ユニットに供給されるガスのＣＯ_２排出量Ｇ１で割って、ＣＯ_２排出削減率ＧＲを算出する。すなわち、ＣＯ_２排出削減率ＧＲ＝｛（Ｇ２＋Ｇ３）−Ｇ１｝÷Ｇ１となる。そして、前記の光熱費削減額Ｃ、光熱費削減率ＣＲと共に、ＣＯ_２排出削減量Ｇ、ＣＯ_２排出削減率ＧＲを、表示装置４４で表示する。
【００４５】
図６は、本実施形態の導入効果度を示す図であり、ステップＳ１４，Ｓ１５で算出された例えば１０分間の積算量として、（ａ）は光熱費削減額Ｃとして削減金額「９．２円」を示し、（ｂ）は光熱費削減率ＣＲ「９．１％」を示している。また、（ｃ）は排出炭酸ガス削減量としてＣＯ_２排出削減量Ｇ「８．３ｇ−Ｃ」を示し、（ｄ）はＣＯ_２排出削減率ＧＲ「１６．２％」を示している。なお、導入効果度の積算時間としては、１０分間に限られるものでない。
【００４６】
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＋１０．４／０．７５（給湯器の熱効率）＝３９．３円となる。燃料電池ユニット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（燃料電池の変換効率）＝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円だけ電気料金を削減できる。また、このときのＣＯ_２ガスの削減量は、前記のように、商用電源１によるＣＯ_２ガス排出量は１１６ｇ−Ｃ／ｋＷｈで、燃料ガス２によるＣＯ_２ガス排出量は５０ｇ−Ｃ／ｋＷｈであるため、半分以下に削減できる。
【００４７】
このように、本実施形態のコジェネレーションシステムは、このシステムを導入したことによるエネルギー料金の削減や排出炭酸ガスの削減等の数値データを、供給される燃料ガスの量と、循環する熱媒の温度差を計測して温度センサの出力から算出することができるので、センサ等の部品を増やすことなく、簡単な構成で容易にシステムの導入効果度に関する数値データを算出することができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、コジェネレーション装置の熱交換器と、貯湯タンクとを循環する熱媒として温水の例を示したが、他の熱媒を使用してもよい。
【００４９】
コジェネレーション装置として燃料電池ユニットの例を示したが、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、燃料電池ユニットはリン酸型、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。さらに、データベースで蓄熱装置の熱が冷めるのを予測する例を示したが、この予測プログラムはなくてもよい。
【００５０】
【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における効果エネルギー料金削減額等の数値データの算出方法は、多くのセンサ等を設けることなく、簡単な構成でユーザーがシステムを導入した効果として、電気料金やガス料金等のエネルギー料金の削減、これに伴う排出炭酸ガスの削減等の数値データを容易に算出することができ、ユーザーに認識させることができる。
【００５１】
また、コジェネレーション装置の出力エネルギーを基に、コジェネレーションシステム全体の出力エネルギーを求め、コジェネレーション装置の出力熱量を予め用意した変換式に代入し、蓄熱装置からの出力熱量を求めるため、蓄熱装置からの出力熱量をモニタするためのセンサ（流量計）の設置が必要ないため、施工上、コスト上のデメリットがほとんどなく、電気、熱供給コジェネレーションシステムの導入効果度を定量的に把握できる。その結果、ユーザーの省エネ、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】本発明に係るエネルギー料金削減額等の数値データの算出方法を実施するコジェネレーションシステムの一実施形態の要部構成図。
【図２】（ａ）は図１の燃料電池ユニットを制御するリモコンの正面図、（ｂ）はその要部斜視図。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、データベースＢ，Ｃの変換式を示すグラフ。
【図４】図２のリモコンの動作状態を示し、（ａ）は日付の表示状態、（ｂ）は電気料金入力状態、（ｃ）は燃料電池発電量と燃料電池発熱量の表示状態、（ｄ）は総電力負荷と総熱負荷の表示状態の正面図。
【図５】図１のシステムにおける数値データを算出する動作説明のフロー図。
【図６】本発明の数値データの表示状態を示し、（ａ）はエネルギー料金の削減金額、（ｂ）はその削減率、（ｃ）は排出炭酸ガスの削減量、（ｄ）はその削減率の正面図。
【符号の説明】
１…商用電源、２…燃料ガス、１０…燃料電池ユニット（コジェネレーション装置）、１５…制御装置、１６…電気制御装置、１７…ガス調整弁、１８Ａ，１８Ｂ…温度センサ、２０…貯湯装置（蓄熱装置）、３３…電気負荷、４０…燃料電池ユニット用リモコン、４１…設定装置、４２…演算装置、４３…記憶装置、４４…表示装置、６２…給湯負荷、Ｇ１，Ｇ２…変換式（データベースＢ，Ｃ）

Claims

コジェネレーション装置にエネルギーとして燃料を供給して電気と熱とを生成し、該電気を商用電源に供給して出力すると共に、前記熱を蓄熱装置に溜めて出力するコジェネレーションシステムにおけるエネルギー料金削減額、及び排出炭酸ガス削減量の算出方法であって、
前記コジェネレーション装置で使用される燃料量を求め、該燃料量の使用エネルギー料金と、前記燃料量を得るときに発生する第１の排出炭酸ガス量を算出し、
前記コジェネレーション装置で生成される出力電力量及び出力熱量を計測し、該出力電力量及び出力熱量を所定の商用エネルギーで生成するときに要する商用エネルギー料金と、前記所定の商用エネルギーで前記出力電力量及び出力熱量を得るときに発生する第２の排出炭酸ガス量とを算出し、
前記使用エネルギー料金から商用エネルギー料金を差引いてエネルギー料金削減額を算出するとともに、前記第２の排出炭酸ガス量から第１の排出炭酸ガス量を差引いて排出炭酸ガス削減量を算出することを特徴とするコジェネレーションシステムにおけるエネルギー料金削減額、及び排出炭酸ガス削減量の算出方法。
コジェネレーション装置にエネルギーとして燃料を供給して電気と熱とを生成し、該電気を商用電源に供給して出力すると共に、前記熱を蓄熱装置に溜めて出力するコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法であって、
前記コジェネレーション装置の出力電力量と出力熱量とからなる出力エネルギーを基に、システム全体の総出力エネルギーを求め、該総出力エネルギーと前記燃料の使用量とを比較してシステムの導入によるエネルギー料金削減額等の数値データを算出することを特徴とするコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法。
前記数値データは、エネルギー料金の削減額、削減率、排出炭酸ガス削減量及び削減率の少なくとも１つであ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における数値データの算出方法。
前記出力熱量は、前記蓄熱装置とコジェネレーション装置とを循環する熱媒の蓄熱装置に入る入温度と蓄熱装置から出る出温度との温度差と、前記熱媒の流量から算出することを特徴とする請求項２又は３に記載のコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法。
前記出力熱量は、算出された出力熱量を予め用意した変換式に代入して求めることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のコジェネレーションシステムにおける数値データの算出方法。