JP2016082843A - 給電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】給電設備からの環境汚染物質の放出をなくしつつ、給電設備の設置や移設を容易にする給電設備を提供する。
【解決手段】主発電手段としての燃料電池発電手段２と、補助発電手段としての太陽光発電手段３と、これらの前記燃料電池発電手段２、および、前記太陽光発電手段３によって生成される電力を蓄積する二次電池５とからなり、前記燃料電池発電手段２、前記太陽光発電手段３、および、前記二次電池５を、個別に、もしくは、組み合わせてコンテナＣに組み込んでなり、これらのコンテナＣ間を電力線Ａを介して電気的に接続することにより、発電、蓄電、給電を行なうことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、給電設備に係わり、特に、環境汚染物質の排出を極力抑えつつ給電することの可能な給電設備に関するものである。

近年、太陽光や風力等の自然エネルギーを利用して発電された電気エネルギーを二次電池に蓄えておき、この蓄えられた電気エネルギーを電気機器の駆動用若しくは充電用として利用することにより、環境汚染物質の排出を抑制しつつ電力の供給を行うようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−１７１５４号公報

ところで、前述した太陽光発電や風力発電は、その設備が大型になることから、その設置が特定の場所に限られてしまう傾向にある。
これによって、電力を必要とする場所の近くに発電設備を設置することができず、発電位置から給電位置まで電力線を敷設しなければならなくなる場合もある。

したがって、前述した発電設備が大型であり、設置後の移設が極めて困難であることと相俟って、電力の供給が必要となった場所の近くに給電設備を設置することが求められた場合に、その要求に迅速に対応できる給電設備とはなり得ない。

本発明の給電設備は、前述した課題を解決するために、主発電手段としての燃料電池発電手段と、補助発電手段としての太陽光発電手段と、これらの燃料電池発電手段および太陽光発電手段によって生成される電力を蓄積するとともに、外部機器への電力供給装置を備えた二次電池とからなり、前記燃料電池発電手段、前記太陽光発電手段、および、前記二次電池を、個別に、もしくは、組み合わせてコンテナに組み込んでなり、これらのコンテナ間を電気的に接続することにより、発電、蓄電、給電を行なうようにしたことを特徴とする。

このような構成とすることにより、前記複数のコンテナ間を電気的に接続することにより、前記主発電手段としての燃料電池発電手段、および、前記補助発電手段としての太陽光発電手段を、前記二次電池に電気的に接続する。

ついで、前記燃料電池発電手段による発電を開始して、その電力を前記二次電池に蓄電する。
ここで、前記燃料電池発電手段による発電量のみでは必要電力が得られない場合等にあっては、前記補助発電手段としての太陽光発電手段からの電力を、前記二次電池の充電電力として供給する。

このように、前記二次電池に蓄電された電力は、この二次電池に連設された前記電力供給装置に接続される電気機器に供給される。

このような給電操作に際して、前記燃料電池発電手段および太陽光発電手段の発電において、何れにおいても環境汚染物質を排出することはない。

また、発電、蓄電、および、給電に係る諸設備を、コンテナに組み込んだことにより、これらを、コンテナトレーラーやコンテナ貨物列車等に積載して搬送することができ、その移設が容易である。

また、電力の主発電手段として燃料電池発電手段を用い、太陽光発電手段を補助発電手段として用いることによりその負担を軽減し、大型化しやすい太陽光発電手段を極力小さくすることができる。

したがって、前記太陽光発電手段をコンテナに組み込む際に、その収納もしくは装着を容易にする。

このように、本発明によれば、発電、蓄電、および、給電に係る諸設備の搬送を容易にして、給電設備の移設を容易に行なうことができる。

この結果、電力を必要としている場所へ搬送し設置することが可能となり、電力を必要としている機器や装置を移動させることなく、給電設備を前記機器や装置の近くに移動させて給電を行なうことができ、その運用範囲が大幅に拡大される。

本発明では、前記補助発電手段として、太陽光発電手段に加え、気体の膨張エネルギーを用いた気体駆動発電手段を用いることができる。

このような構成とすることにより、前記気体駆動発電手段による補助発電電力を用いることにより、給電能力を向上させることができ、あるいは、前記太陽光発電手段の負担を小さくして、その小型化を可能にする。

前記燃料電池発電手段は、液体水素を貯留する水素タンクと、この水素タンクに連結されて前記液体水素を気化させる気化器と、この気化器から送り込まれる気体水素を用いて発電を行う燃料電池とによって構成することが好ましい。

これによって、貯留可能な水素量、すなわち、発電量を増加させることができる。

前記太陽光発電手段は、太陽光発電パネルによって構成し、この太陽光発電パネルを、前記コンテナの外面に装着することによって構成するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、前記太陽光パネルを、設置場所を別途設けることなく設置することができるとともに、太陽光発電手段の設置作業を簡素化することができる。

また、前記気体駆動発電手段は、気体を貯留する気体タンクと、この気体タンクから供給される気体の膨張エネルギーによって回転させられるモーターと、このモーターによって回転駆動される発電機とによって構成される。

そして、前記気体として、圧縮空気もしくは液体窒素を気化させて生成した気体等が用いられる。

前記気体は前記モーターに送り込まれて、その膨張エネルギーにより前記モーターを回転させた後に外気へ放出されるとともに、前記モーターの回転によって前記発電機が駆動されて発電が行なわれる。

ここで、前記モーターの回転に用いられた気体は、前述したように外気に放出されるが、この気体に、空気や窒素を用いることにより、環境汚染を防止することができる。

本発明の給電設備によれば、この給電設備からの環境汚染物質の放出をなくしつつ、設置や移設を容易にして、電力を必要としている場所の近くに設置することにより、効果的な給電を実施することができる。

本発明の一実施形態に係る給電設備のシステムブロック図である。 本発明の一実施形態に係る燃料電池発電手段の正面図である。 本発明の一実施形態に係る燃料電池発電手段の背面図である。 本発明の一実施形態に係る気体駆動発電手段の正面図である。 本発明の一実施形態に係る気体駆動発電手段の背面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池を示す背面図である。 本発明の一実施形態に係る給電設備の搬送方法を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る給電設備の搬送方法を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る給電設備のシステムブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る給電設備の概略図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１において、符号１は、本実施形態に係わる給電設備を示す。
本実施形態に係わる給電設備１は、主発電手段としての燃料電池発電手段２と、補助発電手段としての太陽光発電手段３、および、気体の膨張エネルギーを用いた気体駆動発電手段４と、これらの燃料電池発電手段２、太陽光発電手段３、および、気体駆動発電手段４によって生成される電力を蓄積する二次電池５とからなり、前記燃料電池発電手段２、前記太陽光発電手段３、前記気体駆動発電手段４、および、前記二次電池５を、個別にコンテナＣに組み込んでなり、これらのコンテナＣ間を電力線Ａを介して電気的に接続することにより、発電、蓄電、給電を行なうようにした構成となっている。

前記燃料電池発電手段２は、図２および図３に示すように、液体水素を貯留する水素タンク６と、この水素タンク６に連結されて前記液体水素を気化させる気化器７と、この気化器７から送り込まれる気体水素を用いて発電を行う燃料電池８とによって構成されている。

この燃料電池８が格納されたコンテナＣの側壁には、前記電力線Ａが着脱可能に連結されて、この電力線Ａを前記燃料電池８に電気的に接続するコネクタ９が設けられている。

前記太陽光発電手段３は、複数の太陽光発電パネルによって構成され、この太陽光発電パネルは、前記それぞれのコンテナＣの外面（本実施形態においては上面）に装着されている。

前記気体駆動発電手段４は、図４および図５に示すように、気体を貯留する気体タンク１０と、この気体タンク１０から供給される気体の膨張エネルギーによって回転させられるモーター１１と、このモーター１１によって回転駆動される発電機１２とによって構成されている。

前記気体は、圧縮空気、もしくは、液体窒素を気化させて生成したものが用いられ、作動時間を長くして発電量を増やすためには、後者の液体窒素を用いることが好ましい。
また、液体窒素を用いる場合には、それを気化させるための気化器を併設する。

また、前記気体駆動発電手段４を格納するコンテナＣの側壁には、前記電力線Ａが着脱可能に接続されて、この電力線Ａを前記発電機１２に電気的に接続するコネクタ１３が設けられている。

前記二次電池５は、図６および図７に示すように、多数の充放電可能な蓄電池１４と、これらの蓄電池１４への充電を制御する充電器１５とによって構成され、前記多数の蓄電池１４は、その複数を直列結合して電圧を確保し、さらに、これらを並列結合することによって容量を確保するように、その接続方法が設定されている。

また、前記二次電池５が格納された前記コンテナＣの側壁には、前記電力線Ａが着脱可能に連結されて、この電力線Ａを前記充電器１５に電気的に接続するコネクタ１６が設けられている。

さらに、前記二次電池５が格納された前記コンテナＣの他方の側壁には、図７に示すように、外部機器が接続されて、この外部機器を前記蓄電池１４に電気的に接続する給電端子１７が設けられている。

また、前記燃料電池発電手段２、前記太陽光発電手段３、および、前記気体駆動発電手段４は、図１に示すように、前記電力線Ａを介して充電コントローラー１８へ接続されている。

前記充電コントローラー１８は、さらに、前記電力線Ａおよび前記コネクタ１６を介して、前記充電器１５に電気的に接続されている。

そして、前記充電コントローラー１８は、前記燃料電池発電手段２において発電されて供給される電力を優先的に前記二次電池５へ送り、前記太陽光発電手段３や気体駆動発電手段４において発電される電力を補助的に前記二次電池５へ送ることにより、この二次電池５における蓄電量を制御するようになっている。

このように構成された本実施形態に係わる給電設備１は、各構成部材が格納されている複数のコンテナＣの一式を、図８および図９に示すように、クレーン車等によって、たとえば、コンテナトラックに積載して目的地まで搬送する。

目的地に搬送された各コンテナＣは、目的地の設置場所に降ろされ、各コンテナＣが、前記電力線Ａを介して前記充電コントローラー１８に接続されることによって給電設備１として組み上げられる。

これより、燃料電池８へ水素を供給して主発電手段による発電を行ない、その電力をコントローラー１６によって制御しつつ、前記二次電池５へ供給してその充電を行なう。

前記二次電池５に蓄電された電力は、この二次電池５が格納されているコンテナＣに設けられた前記給電端子１７に、電力を必要としている機器（たとえば、図１に示すような電気自動車Ｒ）を接続することにより、この機器に供給される。

一方、前記主発電手段における発電量が低下した場合等にあっては、前記充電コントローラー１８により、補助発電手段としての前記太陽光発電手段３や気体駆動発電手段４において発電される電力が前記二次電池５へ供給されて、その充電用電力が確保される。

このような電力供給の過程で、前記給電設備１から環境汚染物質が排出されることはなく、環境汚染を招くことはない。

そして、前記給電設備１を撤去する際には、各発電手段２・３・４の発電を停止させた後に、各コンテナＣおよび充電コントローラー１８間を接続している電力線Ａを取り外すことにより、前記各コンテナＣを分離する。

ついで、前記各コンテナＣを、コンテナトラック等に積み込むことにより、給電設備１の搬送が可能となる。

このように、本発明では、設置場所の制限が極めて少なく、移設が容易で、かつ、汚染物質の排出のない給電設備１を提供することができる。

したがって、災害時の被災地やイベント会場における電力供給に、迅速かつ安全に対処することができる。

図１０は、本発明の他の実施形態を示すもので、電気自動車によるレース場において、本発明に係わる給電設備１を使用した形態を示している。

この実施形態においては、前記充電コントローラー１８に、複数の二次電池５を接続し、これらの各二次電池５を、レースに参加している各チームのピットに設置した形態である。

このようなレース場においては、レースの進行状況を管理するとともに、順位等の情報を管理し、かつ、これらの状況や情報を告知するコントロールセンター１９が設けられ、その機能を維持するための電力が必要である。

そのために本実施形態においては、前記充電コントローラー１８により、前記燃料電池発電手段２、前記太陽光発電手段３、および、前記気体駆動発電手段４から供給される電力が前記コントロールセンター１９へ供給されるようになっている。

したがって、レース全体がクリーンなエネルギーによって進行されることとなり、かつ、前記給電設備１は、レース後において、レースの開催場所から容易に撤去され、原状回復が容易である。

なお、前記各実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、要求される給電形態や設置場所等に基づき種々変更可能である。

たとえば、前記補助発電手段としての前記太陽光発電手段３や気体駆動発電手段４は、同時使用のみならず、択一的な使用が可能である。

また、図１１に示すように、太陽光発電手段３を除いた発電手段を一つのコンテナＣに集約してエネルギーユニットＥとし、他の複数のコンテナＣによって作業ユニットＦとし、これらのエネルギーユニットＥや作業ユニットＦの外面に前記太陽光発電手段３を組み付けておく。

これらのエネルギーユニットＥや作業ユニットＦを任意に組み合わせて設置して電気的に接続するとともに、隣り合う作業ユニットＦ間の上部をテントＧによって覆って作業用スペースを確保する。

このように、コンテナＣを搬送して設置するといった簡便な作業によって、電力自給型の施設を構築することができる。

そして、前記エネルギーユニットＥには、水素を搭載したタンクローリーＨが接続されて、前記燃料電池発電手段２への水素の供給が行なわれる。

また、前記テントＧの表面に太陽光発電パネルを設置したり、このテントＧ自体を太陽光発電パネルによって構成することも可能である。

１ 給電設備
２ 燃料電池発電手段
３ 太陽光発電手段
４ 気体駆動発電手段
５ 二次電池
６ 水素タンク
７ 気化器
８ 燃料電池
９ コネクタ
１０ 気体タンク
１１ モーター
１２ 発電機
１３ コネクタ
１４ 蓄電池
１５ 充電器
１６ コネクタ
１７ 給電端子
１８ 充電コントローラー
１９ コントロールセンター
Ａ 電力線
Ｃ コンテナ
Ｅ エネルギーユニット
Ｆ 作業ユニット
Ｇ テント
Ｈ （水素）タンクローリー
Ｒ 電気自動車

Claims (7)

1. 主発電手段としての燃料電池発電手段と、補助発電手段としての太陽光発電手段と、これらの燃料電池発電手段および太陽光発電手段によって生成される電力を蓄積するとともに、外部機器への電力供給装置を備えた二次電池とからなり、前記燃料電池発電手段、前記太陽光発電手段、および、前記二次電池を、個別に、もしくは、組み合わせてコンテナに組み込んでなり、これらのコンテナ間を電気的に接続することにより、発電、蓄電、給電を行なうようにしたことを特徴とする給電設備。
2. 主発電手段としての燃料電池発電手段と、補助発電手段としての太陽光発電手段、および、気体の膨張エネルギーを用いた気体駆動発電手段と、これらの燃料電池発電手段、太陽光発電手段、および、気体駆動発電手段によって生成される電力を蓄積するとともに、外部機器への電力供給装置を備えた二次電池とからなり、前記燃料電池発電手段、前記太陽光発電手段、前記気体駆動発電手段、および、前記二次電池を、個別に、もしくは、組み合わせてコンテナに組み込んでなり、これらのコンテナ間を電気的に接続することにより、発電、蓄電、給電を行なうようにしたことを特徴とする給電設備。
3. 前記燃料電池発電手段が、液体水素を貯留する水素タンクと、この水素タンクに連結されて前記液体水素を気化させる気化器と、この気化器から送り込まれる気体水素を用いて発電を行う燃料電池とによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給電設備。
4. 前記太陽光発電手段が、太陽光発電パネルによって構成され、この太陽光発電パネルが、前記コンテナの外面に装着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の給電設備。
5. 前記気体駆動発電手段が、気体を貯留する気体タンクと、この気体タンクから供給される気体の膨張エネルギーによって回転させられるモーターと、このモーターによって回転駆動される発電機とによって構成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れかに記載の給電設備。
6. 前記気体が圧縮空気であることを特徴とする請求項２ないし請求項５の何れかに記載の給電設備。
7. 前記気体が、液体窒素を気化させて生成したものであることを特徴とする請求項２ないし請求項５の何れかに記載の給電設備。