JP2009542495A - 船舶発電システム - Google Patents

Abstract

内燃機関２及び発電機３などの従来機械装置、推進システム、及び主配電盤６を備える船舶発電システム。環境に優しい発電システムを提供し、船舶が港内に入るか、又は港内を出るか、又は停泊する場合のために、前記発電システムは、電気エネルギを生成する目的で海水から水素を発生させるために、水素駆動発電装置８を備える。

Description

本発明は、請求項１の導入部分に記載のとおりの、内燃機関及び発電機などの従来機械装置、推進システム、及び配電盤を含む船舶発電システムに関するものである。また本発明は、請求項６の導入部分に記載のとおりの船舶で発電する方法に関するものである。

通常、船舶は、付加的な推進の目的やホテルでの消費に使用する等のために補助エネルギを生成するための手段を備える。従来、補助エネルギは、例えば小型ディーゼルエンジンなどの発電システムの配電盤に接続された補助発電機装置を利用して生成される。通常、このようなエンジンはあまり効率が良くなく、またかなりの排気を排出する。

本発明の目的は、公知の解決法の欠点を回避し、環境に優しい船舶発電システムを提供することである。この目的は、請求項１に記載された船舶発電システム、および請求項６に記載された船舶で発電する方法によって実現される。

本発明の基本概念は、一方では航海中の発電、他方では港内又は港付近での発電に適した２つのモードの発電システムを提供することである。この目的のために、発電システムは、電気エネルギを生成する目的で海水から水素を発生させるための水素駆動発電装置（arrangement）をさらに含む。

水素発電装置は、水素電解装置、水素貯蔵体、及び水素駆動発電機を含むことが有利である。

航海中は（第１モード）、船舶の従来機械装置は、推進目的に加えて、例えばホテルでの消費に電気エネルギを供給するため、及び水素電解装置に電気エネルギを供給し、将来の使用のために水素を発生させ、水素貯蔵体に供給するためにも使用される。航海中の発電は、このように重油などの低コスト燃料によって行うことができる。

港内又は港付近では（第２モード）、推進用だけでなくホテルでの消費のための電気エネルギも、全ての発電は、水素駆動発電装置によって行われ、水素貯蔵体に貯蔵された水素は、必要な電気エネルギを生成するために水素駆動発電機に供給される。その結果、港内は環境に与える影響が航海中よりも大きいが、港内では排気が生じない。港内で使用されるエネルギは、このように低コスト燃料によって航海中に生成される。

水素駆動発電機は、電気推進装置（arrangement）又は推進システムの機械電気複合型推進ユニットに、また例えばホテルでの消費にも配電盤を介して電気エネルギを供給する。このように水素駆動発電機は、環境に影響を与えやすい領域での排気を回避する必要があるとき、特に港内又は港付近で、従来機械装置から独立して別個に船舶の電気エネルギ消費量を供給することができる。さらに、この水素駆動発電機は、通常、補助エネルギ生成に従来使用される小型ディーゼルエンジンと比べて効率が良い。このことは、港内で低硫黄の高コスト燃料を使用する必要がないことをも意味する。排気が少ないことは、関連費用が削減されるため経済的な恩恵も有する。

船舶発電システムの有利な特徴は、請求項２から請求項５までに示され、船舶で発電する方法の有利な特徴は、請求項７から請求項１０までに示される。

以下において、本発明は、添付の概略図を参照して、例示の目的でのみ、より詳細に記載される。

第１モードの本発明発電システムの実施例の図である。 第２モードの図１の実施例の図である。 第１モードの本発明発電システムの別の実施例の図である。 第２モードの図３の別の実施例の図である。

図１及び図２において、船舶発電システムは全体として参照番号１によって示される。発電システムは、内燃機関２及び発電機３などの従来機械装置を含み、この実施例においては、軸発電機３は内燃機関２の自由端に接続される。さらに、この構造は、内燃機関２に燃料を供給するための重油貯蔵体４を含む。内燃機関２は、推進システムを駆動させ、この実施例では、内燃機関２に直接接続された主軸５１及びプロペラ５２を含む機械推進ユニット５を駆動させる。内燃機関２は発電機３も駆動させ、この発電機が電気エネルギを配電盤６に送る。

配電盤６は、例えばホテルでの消費９に使用される電気エネルギを送るための補助配電盤６１に接続される。このようなホテルでの消費のための電気エネルギは、同様に配電盤６から直接供給することができる。推進システムは、さらに電気推進装置７を含む。電気推進装置７は、バウスラスタ（船首推進器）、スターンスラスタ（船尾推進器）、又は電気式ポッドなどの２つの別個の電気推進ユニット７１を含むことができる。電気推進装置７は、配電盤６からの電気エネルギを受け取るために配電盤６に接続される。

この構成はある程度従来のものである。ほとんどの場合、内燃機関を含む１つ又は複数の補助発電機装置（図示していない）が、そこに付加的な電気エネルギを供給するために配電盤に接続される。

しかしながら、本発明において、発電システムは、さらに海水から水素を発生させるための水素電解装置８１、及び特定のガス貯蔵タンクを含む水素貯蔵体８２、及び本実施例においては２つの水素駆動発電機を含む水素駆動発電装置８を含む。複式装置は、例えば重複性の観点から有利である。

水素駆動発電機は、例えばガスエンジン又はガスタービンなどの内燃機関、もしくは燃料電池とすることが可能である。

水素電解装置８１は、発電機３によって生成され、配電盤６から送られる電気エネルギによって電力供給される。水素電解装置は、以下に記載するとおり、船舶が航海中に海水から水素を生成し、その後の使用のために水素貯蔵体８２に水素を供給する。

船舶が港内に入るか、又は港内を出るか、又は停泊する場合、貯蔵された水素が水素駆動発電機８３に供給され、電気エネルギが配電盤６に供給され、さらに電気推進装置７、及び本実施例では例えばホテルでの消費９に使用するため補助配電盤６１に供給される。ホテルでの消費のための電気エネルギは、同様に配電盤６から直接供給することができる。

本発明の基本概念を以下に簡単に記載する。

図１は、船舶が航海中の発電システム１の第１運転モードを示す。

航海中のこの第１モードにおいて、船舶は従来機械装置によって作動され、内燃機関２が機械推進ユニット５を駆動させる。重油が重油貯蔵体４から内燃機関２に燃料補給される。さらに、内燃機関２は電気エネルギを生成するために発電機３を駆動させ、この電気エネルギが配電盤６に送られ、一方では上記記載のとおり船舶の補助目的で使用され、他方では海水の電気分解によって水素を発生させる水素電解装置８１に電力供給される。このように発生させられた水素は、その後の使用のために水素貯蔵体に貯蔵される。

これは、重油の燃焼による余分な排気が、いずれの海岸線からも離れた航海中に生成されることを意味し、それにより、例えば硫黄酸化物はより環境に影響を与えやすい領域から離れた場所において局所的な影響しか与えない。

白抜き矢印は、この第１モードでのエネルギの流れを示す。

図２は、船舶が港内に入るか、又は港内を出るか、又は停泊する場合の発電システム１の第２運転モードを示す。

この第２モードにおいて、船舶が航海したのち港に入る場合には、従来機械装置は運転停止することができる。船舶は、港内にアイドリング運転で進入し、推進力は電気推進装置７によって提供される。この目的のために、水素が水素貯蔵体８２から水素駆動発電機８３に供給され、この装置が電気エネルギを生成し、この電気エネルギを、配電盤６を介して電気推進装置７に送る。また、水素駆動発電機８３は、配電盤６を介して、又は本実施例に示されるとおり補助配電盤６１を介して、例えばホテルでの消費９に必要な他の補助エネルギを供給するために使用することができる。

これは、環境への影響が航海中よりも大きい港内では排気が生じないことを意味する。港内での船舶発電のためのエネルギは、このように航海中に生成されている。

白抜き矢印は、この第２モードでのエネルギの流れを示す。

図３は、船舶が航海中の第１運転モードでの本発明発電システムの別の実施例を示す。この実施例は、機械推進ユニットの代わりに機械電気複合型推進ユニット５０が配置されることを除いて、図１の実施例と対応する。機械電気複合型推進ユニット５０は、内燃機関２とプロペラ５２との間の主軸５１上に発電機３を有する。

航海中のこの第１モードにおいて、船舶は従来機械装置によって作動され、内燃機関２が機械電気複合型推進ユニット５０を駆動する。重油が重油貯蔵体４から内燃機関２に燃料補給される。さらに内燃機関２は、電気エネルギを生成するために発電機３を駆動し、この電気エネルギが配電盤６に送られ、一方では上記記載のとおり船舶の補助目的で使用され、他方では海水の電気分解によって水素を発生させる水素電解装置８１に電力供給される。このように発生させられた水素は、その後の使用のために水素貯蔵体に貯蔵される。

これは、重油の燃焼による余分な排気が、いずれの海岸線からも離れた航海中に生成されることを意味し、それにより、例えば硫黄酸化物はより環境に影響を与えやすい領域から離れた場所において局所的な影響しか与えない。

白抜き矢印は、この第１モードでのエネルギの流れを示す。

図４は、図３の実施例の第２運転モード、船舶が港内に入るか、又は港内を出るか、又は停泊する場合について示す。この状況では、水素駆動発電機８３によって生成された電気エネルギは、逆に発電機３に供給され、この発電機が機械電気複合型推進ユニット５０を駆動させる。この構成も、同様に排気のない発電を実現させる。

この第２モードにおいて、船舶が航海したのち港に入る場合には、従来機械装置は運転停止することができる。船舶は港内にアイドリング運転で進入し、推進力は、機械電気複合型推進ユニット５０によって、すなわち電気駆動を使用して提供される。また当然のことながら、船舶は電気推進装置７（図４に示される）を備えることができ、これによって、推進力は電気推進装置７によって得ることができる。この目的のために、水素貯蔵体８２からの水素が、水素駆動発電機８３に供給され、この装置が電気エネルギを生成し、配電盤６を介してこの電気エネルギを機械電気複合型推進ユニット５０及び／又は電気推進装置７に送る。また、水素駆動発電機８３は、配電盤６を介して、又は本実施例に示されるとおり補助配電盤６１を介して、例えばホテルでの消費９に必要な他の補助エネルギを供給するために使用することができる。

これは、環境への影響が航海中よりも大きい港内では排気が生じないことを意味する。港内での船舶発電のためのエネルギは、このように航海中に生成されている。

白抜き矢印は、この第２モードでのエネルギの流れを示す。

このようにして、本発明は、航海中に使用する第１モードと、港内で使用する第２モードとの２つの別個の発電モードを提供する。

図１から図４までには示されておらず、また上記に記載されてはいないが、船舶は、水素駆動発電装置と並列に配置して補助発電機装置をさらに備えることができる。

図面及びそれに関連する記載は、単に本発明の基本概念を明確化することを意図する。本発明は詳細を変更することが可能であり、例えば、推進ユニット、発電機、及び水素貯蔵体などの種々の構成要素の数及びタイプを、添付特許請求の範囲内で必要に応じて変更することができる。

Claims (10)

1. 内燃機関（２）及び発電機（３）などの従来機械装置と、
   推進システムと、
   配電盤（６）とを含む船舶発電システムにおいて、
   前記発電システムが、電気エネルギを生成する目的で海水から水素を発生させるために、水素駆動発電装置（８）をさらに含むことを特徴とする船舶発電システム。
2. 前記水素駆動発電装置（８）が、水素電解装置（８１）、水素貯蔵体（８２）、及び水素駆動発電機（８３）を含むことを特徴とする請求項１に記載された船舶発電システム。
3. 前記推進システムが、機械推進ユニット（５）又は機械電気複合型推進ユニット（５０）を含み、
   前記内燃機関（２）が、前記機械推進ユニット（５）又は前記機械電気複合型推進ユニット（５０）、及び前記発電機（３）を駆動するように構成され、
   前記発電機（３）が、前記水素電解装置（８１）に電気エネルギを供給するように構成されること、及び
   前記水素電解装置（８１）が、前記水素貯蔵体（８２）に水素を供給するように構成されることを特徴とする請求項２に記載された船舶発電システム。
4. 前記水素貯蔵体（８２）が、前記水素駆動発電機（８３）に水素を供給するように構成されること、及び
   前記水素駆動発電機（８３）が、前記配電盤（６）を介して、電気推進装置（７）、前記機械電気複合型推進ユニット（５０）及び／又はホテルでの消費（９）に電気エネルギを供給するように構成されることを特徴とする請求項３に記載された船舶発電システム。
5. 前記水素駆動発電機（８３）が、内燃機関又は燃料電池であることを特徴とする請求項１に記載された船舶発電システム。
6. 船舶で発電する方法であって、該船舶が、
   内燃機関（２）及び発電機（３）などの従来機械装置と、
   推進システムと、
   配電盤（６）とを含み、
   前記内燃機関（２）が、前記推進システム及び前記発電機（３）を駆動する、船舶で発電する方法において、
   水素駆動発電装置（８）を設けること、及び
   電気エネルギを生成する目的で海水から水素を発生させるために、前記発電機（３）によって供給された電気エネルギを、前記水素駆動発電装置（８）に電力供給することを特徴とする船舶で発電する方法。
7. 前記水素駆動発電装置（８）が、水素電解装置（１）、水素貯蔵体（８２）、及び水素駆動発電機（８３）を含み、
   海水から水素を発生させるために、前記発電機（３）によって供給された電気エネルギを、前記水素電解装置（８１）に電力供給すること、及び
   前記水素電解装置（８１）が、前記水素貯蔵体（８２）に水素を供給することを特徴とする請求項６に記載された船舶で発電する方法。
8. 電気エネルギを生成するために、前記水素貯蔵体が、前記水素駆動発電機（８３）に水素を供給すること、及び
   前記水素駆動発電機（８３）によって生成された電気エネルギを、前記配電盤（６）を介して、電気推進装置（７）、機械電気複合型推進ユニット（５０）及び／又はホテルでの消費（９）に供給することを特徴とする請求項７に記載された船舶で発電する方法。
9. 前記推進システムが、機械推進ユニット（５）又は機械電気複合型推進ユニット（５０）を含むこと、及び発電を２つのモードで行い、
   前記船舶が航海中の場合の第１モードにおいては、前記内燃機関（２）が、前記機械推進ユニット（５）又は前記機械電気複合型推進ユニット（５０）、及び前記発電機（３）を駆動し、前記発電機（３）が、前記配電盤（６）を介して前記水素電解装置（８１）に電気エネルギを供給し、前記水素電解装置（８１）が、海水から水素を発生させ、前記水素貯蔵体（８２）に水素を供給し、
   前記船舶が港内に入るか、又は港内を出るか、又は停泊する場合の第２モードにおいては、前記水素貯蔵体（８２）が、前記水素駆動発電機（８３）に水素を供給し、前記水素駆動発電機（８３）が、前記配電盤（６）を介して、前記電気推進装置（７）、前記機械電気複合型推進ユニット（５０）及び／又はホテルでの消費（９）に電気エネルギを供給することを特徴とする請求項８に記載された船舶で発電する方法。
10. 前記水素駆動発電機（８３）として、内燃機関又は燃料電池を設けることを特徴とする請求項６に記載された船舶で発電する方法。

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