JP2017108673A - Hydrogen production method and hydrogen production device - Google Patents

Hydrogen production method and hydrogen production device Download PDF

Info

Publication number
JP2017108673A
JP2017108673A JP2015245417A JP2015245417A JP2017108673A JP 2017108673 A JP2017108673 A JP 2017108673A JP 2015245417 A JP2015245417 A JP 2015245417A JP 2015245417 A JP2015245417 A JP 2015245417A JP 2017108673 A JP2017108673 A JP 2017108673A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
hydrogen production
heat storage
methane fermentation
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015245417A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6624436B2 (en
Inventor
啓輔 小島
Keisuke Kojima
啓輔 小島
田▲崎▼ 雅晴
Masaharu Tazaki
雅晴 田▲崎▼
野津 剛
Tsuyoshi Nozu
剛 野津
英介 下田
Eisuke Shimoda
英介 下田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimizu Construction Co Ltd, Shimizu Corp filed Critical Shimizu Construction Co Ltd
Priority to JP2015245417A priority Critical patent/JP6624436B2/en
Publication of JP2017108673A publication Critical patent/JP2017108673A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6624436B2 publication Critical patent/JP6624436B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/20Waste processing or separation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen production method and hydrogen production device which can utilize biogas for hydrogen production effectively as much as possible.SOLUTION: A hydrogen production method is used for producing hydrogen from the biogas produced by methane fermentation treatment, and includes the step S1 for storing solar heat in heat storage means and the step S2 for warming the methane fermentation means by using the heat from the heat storage means.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、決まった量のバイオマスから最大限の水素を製造するための水素製造方法および水素製造装置に関するものである。   The present invention relates to a hydrogen production method and a hydrogen production apparatus for producing maximum hydrogen from a fixed amount of biomass.

近年、水素をエネルギーとして利用する動きが各地で起きている。水素を製造する方法の一つとして、メタンを主成分とした天然ガスや液化石油ガスを原料とし、水蒸気改質反応によって水素を製造する方法があり、現在の水素製造法の主流となっている。   In recent years, movements using hydrogen as energy have taken place in various places. As one of the methods for producing hydrogen, there is a method of producing hydrogen by a steam reforming reaction using natural gas mainly composed of methane or liquefied petroleum gas as a raw material, which is the mainstream of the current hydrogen production method. .

水素製造の原料となるメタンに関しては、下水汚泥や廃棄物バイオマスを利用したメタン発酵が注目されている。近年では、下水汚泥由来のバイオガスから水素を製造し、下水処理場に水素ステーションを構築した例がある(例えば、非特許文献1を参照)。下水汚泥だけでなく、廃棄物バイオマスをメタン発酵し、得られたバイオガスから水素を製造することが計画されている。この時、水素の製造量を増加させるためには、原料として用いるメタン、すなわちバイオガスの量を増加させる必要がある。もともと、メタン発酵処理の目的は、下水汚泥量や廃棄物量の減量にあるため、メタン発酵処理で製造されるバイオガスは、メタン発酵槽の加温に利用される(例えば特許文献1〜5を参照)。そして余剰となったバイオガスのみが水素製造や他の目的に使用される。したがって、水素の製造量を増加させるためには、メタン発酵槽の加温に使用していたバイオガスを水素製造に利用すればよいと考えられる。そのためには、メタン発酵槽を加温する熱源が必要となってくる。   As for methane as a raw material for hydrogen production, methane fermentation using sewage sludge and waste biomass has attracted attention. In recent years, there is an example in which hydrogen is produced from biogas derived from sewage sludge and a hydrogen station is constructed in a sewage treatment plant (see, for example, Non-Patent Document 1). It is planned that not only sewage sludge but also waste biomass will be methane-fermented to produce hydrogen from the resulting biogas. At this time, in order to increase the production amount of hydrogen, it is necessary to increase the amount of methane used as a raw material, that is, biogas. Originally, the purpose of methane fermentation treatment is to reduce the amount of sewage sludge and waste, so biogas produced by methane fermentation treatment is used for heating methane fermentation tanks (for example, Patent Documents 1 to 5). reference). Only surplus biogas is used for hydrogen production and other purposes. Therefore, in order to increase the production amount of hydrogen, it is considered that the biogas used for heating the methane fermentation tank may be used for hydrogen production. For that purpose, a heat source for heating the methane fermentation tank is required.

メタン発酵槽の加温をバイオガス以外で実施することを考えると、再生エネルギーの利用が賢明だと考えられる。特に太陽熱から得られる熱を利用することは大変有効であると考えられる。例えば、特許文献1では、小規模畜産業を対象としたメタン発酵処理において、太陽熱を利用した変温管理による温度制御方法が提案されている。しかしながら、太陽熱のみをメタン発酵槽の加温熱源とした場合は、バイオガスは発生するものの日によって安定でなく、ヒーターを熱源とした場合と比べて発生量に1ヶ月間で約3倍程度差が生じている。この原因としては、天候に左右され太陽熱が利用できない期間が生じることや、冬季の夜間には熱源として利用できないといった理由が挙げられている。バイオガスから水素を製造することを考えた場合、ある程度の量を安定的に製造できることが望ましいが、特許文献1に記載の方法ではこれを実現することは難しい。   Considering that the methane fermenter is heated other than biogas, the use of renewable energy is considered wise. In particular, it is considered to be very effective to use heat obtained from solar heat. For example, Patent Document 1 proposes a temperature control method based on temperature change management using solar heat in methane fermentation treatment for small scale livestock industries. However, when only the solar heat is used as the heating heat source of the methane fermenter, biogas is generated, but it is not stable depending on the day. Has occurred. This is because the solar heat cannot be used due to the weather, or it cannot be used as a heat source at night in winter. In consideration of producing hydrogen from biogas, it is desirable that a certain amount can be stably produced, but it is difficult to achieve this with the method described in Patent Document 1.

国土交通省プレスリリース、世界初の試み「下水汚泥からの水素創エネ技術」実証施設が稼働開始、[online]、[2015年10月23日検索]、インターネット<URL:http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/kisya/journal/kisya20150324.pdf>Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism press release, the world's first trial “Hydrogen creation technology from sewage sludge” demonstration facility started operation, [online], [October 23, 2015 search], Internet <URL: http: // www. nilim.go.jp/lab/bcg/kisya/journal/kisya20150324.pdf>

特開2012−101186号公報JP2012-101186A 特開2002−11447号公報JP 2002-11447 A 特開2005−21839号公報JP 2005-21839 A 特開2005−198618号公報JP 2005-198618 A 特開2008−200630号公報JP 2008-200260 A

したがって、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する技術において、水素の製造量を最大化するためにバイオガスを水素製造に最大限有効活用することのできる技術が求められていた。   Therefore, in the technology for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment, a technology capable of maximally effectively utilizing biogas for hydrogen production has been demanded in order to maximize the production amount of hydrogen.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することのできる水素製造方法および水素製造装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the hydrogen production method and hydrogen production apparatus which can utilize biogas for hydrogen production to the maximum extent.

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水素製造方法は、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the hydrogen production method according to the present invention is a hydrogen production method for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation, and stores solar heat in a heat storage means. And a step of heating the methane fermentation means using heat from the heat storage means.

また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とをさらに備えることを特徴とする。   Further, another hydrogen production method according to the present invention includes a step of performing biomass power generation using a part of biogas produced by methane fermentation means in the above-described invention, and exhaust heat discharged during biomass power generation. And a step of storing heat in the heat storage means.

また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えることを特徴とする。   Another hydrogen production method according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the method further comprises a step of monitoring a temperature boundary of a stratified heat storage tank as a heat storage means and grasping a warmable time.

また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えることを特徴とする。   Further, in the hydrogen production method according to the present invention, in the above-described invention, the amount of heat that can be stored by solar heat is predicted and predicted from the temperature boundary monitoring information and weather forecast information of the stratified heat storage tank that is the heat storage means. The method further includes the step of controlling biomass power generation based on the amount of heat.

また、本発明に係る水素製造装置は、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、太陽熱を蓄熱する蓄熱手段と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備えることを特徴とする。   Moreover, the hydrogen production apparatus according to the present invention is a hydrogen production apparatus for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment, solar heat utilization means for making solar heat available, and heat storage means for storing solar heat. And a heating means for heating the methane fermentation means using heat from the heat storage means.

また、本発明に係る他の水素製造装置は、上述した発明において、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段をさらに備え、加温手段は、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱することを特徴とする。   In addition, the other hydrogen production apparatus according to the present invention further includes a biomass power generation unit that performs biomass power generation using a part of biogas produced by the methane fermentation unit in the above-described invention, and the heating unit includes: The waste heat discharged at the time of biomass power generation is stored in a heat storage means.

また、本発明に係る他の水素製造装置は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えることを特徴とする。   Further, another hydrogen production apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the hydrogen production apparatus further includes a monitoring unit that monitors a temperature boundary of a stratified heat storage tank as a heat storage unit and grasps a warmable time. .

また、本発明に係る他の水素製造装置は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。   In addition, in the above-described invention, the hydrogen production apparatus according to the present invention includes a monitoring unit that monitors a temperature boundary of a stratified heat storage tank that is a heat storage unit, and monitoring information and weather forecast information by the monitoring unit, thereby storing heat by solar heat. It further comprises control means for predicting a possible amount of heat and controlling biomass power generation based on the predicted amount of heat.

本発明に係る水素製造方法によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができるという効果を奏する。   According to the method for producing hydrogen according to the present invention, a method for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment, the step of storing solar heat in the heat storage means, and the heat from the heat storage means are used. The process of heating the methane fermentation means, and when heating the methane fermentation means using solar heat, the heat from the heat storage means cannot be used directly to use solar heat at night or in the rain. It is also possible to warm the methane fermentation means during the period. For this reason, all the biogas produced by the methane fermentation means can be used for hydrogen production. Therefore, the biogas can be effectively used for hydrogen production to the maximum extent.

また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とをさらに備えるので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能であるという効果を奏する。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。   Further, according to another hydrogen production method according to the present invention, the step of performing biomass power generation using a part of the biogas produced by the methane fermentation means, and the waste heat discharged during biomass power generation as the heat storage means And a step of storing heat, so that the methane fermentation means can be heated even when solar heat cannot be used due to the weather or the like. In addition, the electric power generated by biomass power generation can be used for an accompanying processing facility.

また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなるという効果を奏する。   Moreover, according to the other hydrogen production method which concerns on this invention, since it further has the process of monitoring the temperature boundary of the stratified type thermal storage tank which is a thermal storage means, and grasping | ascertaining warming time, the heating control of a methane fermentation means Has the effect of making it easier to perform.

また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できるという効果を奏する。   Further, in the hydrogen production method according to the present invention, in the above-described invention, the amount of heat that can be stored by solar heat is predicted and predicted from the temperature boundary monitoring information and weather forecast information of the stratified heat storage tank that is the heat storage means. Since it further includes a process for controlling biomass power generation based on the amount of heat, the amount of biogas used when using exhaust heat from biomass power generation can be controlled to a minimum, and more biogas can be secured for hydrogen production. There is an effect.

また、本発明に係る水素製造装置によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、太陽熱を蓄熱する蓄熱手段と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができるという効果を奏する。   Moreover, according to the hydrogen production apparatus according to the present invention, a hydrogen production apparatus that produces hydrogen from a biogas produced by methane fermentation treatment, solar heat utilization means that makes solar heat available, and heat storage that stores solar heat. And the heating means for heating the methane fermentation means using the heat from the heat storage means, so when the methane fermentation means is heated using solar heat, the heat from the heat storage means is used. Thus, it is possible to heat the methane fermentation means even during periods when solar heat during nighttime or rainy weather cannot be used directly. For this reason, all the biogas produced by the methane fermentation means can be used for hydrogen production. Therefore, the biogas can be effectively used for hydrogen production to the maximum extent.

また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段をさらに備え、加温手段は、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱するので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能であるという効果を奏する。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。   Moreover, according to the other hydrogen production apparatus according to the present invention, the apparatus further includes biomass power generation means for performing biomass power generation using a part of the biogas produced by the methane fermentation means, and the heating means is used during biomass power generation. Since the exhaust heat exhausted is stored in the heat storage means, there is an effect that the methane fermentation means can be heated even when solar heat cannot be used due to the weather or the like. In addition, the electric power generated by biomass power generation can be used for an accompanying processing facility.

また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなるという効果を奏する。   In addition, according to another hydrogen production apparatus according to the present invention, the apparatus further includes a monitoring unit that monitors a temperature boundary of a stratified heat storage tank that is a heat storage unit and grasps a warmable time. There exists an effect that control becomes easy.

また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できるという効果を奏する。   Further, according to another hydrogen production apparatus according to the present invention, the amount of heat that can be stored by solar heat from the monitoring means for monitoring the temperature boundary of the stratified heat storage tank that is the heat storage means, and the monitoring information and weather forecast information by the monitoring means And control means for controlling biomass power generation based on the predicted amount of heat, so that the amount of biogas used when using exhaust heat from biomass power generation can be controlled to a minimum, and biotechnology can be used for hydrogen production. There is an effect that more gas can be secured.

図1は、本発明に係る水素製造方法の実施の形態を示す概略フローチャート図である。FIG. 1 is a schematic flowchart showing an embodiment of the hydrogen production method according to the present invention. 図2は、本発明に係る水素製造装置の実施の形態1を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing Embodiment 1 of the hydrogen production apparatus according to the present invention. 図3は、本発明に係る水素製造装置の実施の形態2を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing Embodiment 2 of the hydrogen production apparatus according to the present invention. 図4は、本発明に係る水素製造装置の実施の形態3を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing Embodiment 3 of the hydrogen production apparatus according to the present invention.

以下に、本発明に係る水素製造方法および水素製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a hydrogen production method and a hydrogen production apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

[水素製造方法]
まず、本発明に係る水素製造方法について説明する。
図1に示すように、本発明に係る水素製造方法は、下水汚泥由来のメタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱システムによる太陽熱を蓄熱槽(蓄熱手段)に蓄熱する工程(ステップS1)と、蓄熱槽からの熱を利用してメタン発酵槽(メタン発酵手段)を加温する工程(ステップS2)と、メタン発酵槽によって生産されるバイオガスから水素を製造する工程(ステップS3)とを備える。
[Hydrogen production method]
First, the hydrogen production method according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the hydrogen production method according to the present invention is a hydrogen production method for producing hydrogen from biogas produced by sewage sludge-derived methane fermentation treatment, and the solar heat generated by a solar heat system is stored in a heat storage tank (heat storage). Means (step S1), a process of heating the methane fermentation tank (methane fermentation means) using the heat from the heat storage tank (step S2), and biogas produced by the methane fermentation tank A step of producing hydrogen (step S3).

本実施の形態によれば、太陽熱を利用してメタン発酵槽を加温する際に、蓄熱した熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵槽を加温することが可能である。このため、メタン発酵槽で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。   According to this embodiment, when heating a methane fermentation tank using solar heat, the stored heat is used to add the methane fermentation tank even during periods when the solar heat cannot be used directly at night or in the rain. It is possible to warm. For this reason, all the biogas produced in the methane fermentation tank can be used for hydrogen production. Therefore, biogas can be utilized to the maximum extent for hydrogen production.

このように、本実施の形態によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスを利用して水素を製造する際に、水素量を安定的に製造し、かつメタン発酵により生産されたバイオガスを限りなく最大量水素に変換することができる。   Thus, according to the present embodiment, when producing hydrogen using biogas produced by methane fermentation treatment, the amount of hydrogen is stably produced, and biogas produced by methane fermentation is produced. Can be converted to the maximum amount of hydrogen.

上記の実施の形態において、図1に示すように、メタン発酵槽によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱槽に蓄熱し、この蓄熱を利用してメタン発酵槽を加温する工程(ステップS4)をさらに備えてもよい。このようにすれば、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵槽を加温することが可能である。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。   In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the step of performing biomass power generation using a part of the biogas produced by the methane fermentation tank, and the waste heat discharged during the biomass power generation is stored in the heat storage tank. And you may further provide the process (step S4) of heating a methane fermentation tank using this heat storage. In this way, it is possible to heat the methane fermenter even when solar heat cannot be used due to the weather or the like. In addition, the electric power generated by biomass power generation can be used for an accompanying processing facility.

また、上記の実施の形態において、蓄熱槽を成層型蓄熱槽で構成し、この成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えてもよい。このようにすれば、メタン発酵槽の加温制御が行いやすくなる。   Moreover, in said embodiment, you may further comprise the process which comprises a thermal storage tank with a stratified type thermal storage tank, and monitors the temperature boundary of this stratified type thermal storage tank, and grasps | ascertains warming time. If it does in this way, it will become easy to perform the heating control of a methane fermentation tank.

また、成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えてもよい。このようにすれば、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。   In addition, the method may further include a step of predicting the amount of heat that can be stored by solar heat from the monitoring information of the temperature boundary of the stratified heat storage tank and the weather forecast information, and controlling biomass power generation based on the predicted amount of heat. If it does in this way, the amount of biogas used in the case of utilizing the exhaust heat from biomass power generation can be controlled to the minimum, and more biogas that can be used for hydrogen production can be secured.

[水素製造装置]
次に、本発明に係る水素製造装置について説明する。
[Hydrogen production equipment]
Next, the hydrogen production apparatus according to the present invention will be described.

(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1の水素製造装置について説明する。
図2は、本実施の形態1に係る水素製造装置の概略構成図であり、太陽熱を利用したメタン発酵槽の加温とバイオガス由来の水素製造フローの一例を示している。
(Embodiment 1)
First, the hydrogen production apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the hydrogen production apparatus according to the first embodiment, and shows an example of heating of a methane fermentation tank using solar heat and a hydrogen production flow derived from biogas.

この図に示すように、本実施の形態1に係る水素製造装置100は、下水汚泥由来のメタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用して熱媒体を加熱する太陽熱システム10(太陽熱利用手段)と、熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱槽12(蓄熱手段)と、蓄熱槽12からの熱を利用してメタン発酵槽14(メタン発酵手段)を加温する加温手段としての熱媒体が流通する配管16〜26を備える。なお、蓄熱槽12、メタン発酵槽14にはそれぞれ温度測定装置12A、14Aが備わっており、これらを用いて温度制御管理することができる。   As shown in this figure, the hydrogen production apparatus 100 according to Embodiment 1 is a hydrogen production apparatus that produces hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment derived from sewage sludge, and uses solar heat. Solar heat system 10 (solar heat utilization means) for heating the heat medium, heat storage tank 12 (heat storage means) for storing the heat of the heat medium, and methane fermentation tank 14 (methane fermentation means) using heat from the heat storage tank 12 The piping 16-26 with which the heat medium as a heating means which heats flows is provided. In addition, the thermal storage tank 12 and the methane fermentation tank 14 are provided with temperature measuring devices 12A and 14A, respectively, and temperature control management can be performed using these.

上記の太陽熱システム10、蓄熱槽12、メタン発酵槽14、配管16〜26等は、太陽熱を利用したメタン発酵槽14の加温装置として機能する。   Said solar thermal system 10, the thermal storage tank 12, the methane fermentation tank 14, piping 16-26 grade | etc., Functions as a heating apparatus of the methane fermentation tank 14 using a solar heat.

配管16〜26は、熱媒体が循環する回路を構成している。入口側の配管16は、太陽熱システム10で加熱された熱媒体を、ポンプ28および配管18を介して蓄熱槽12に供給する。配管20は蓄熱槽12からの熱媒体をメタン発酵槽14に供給し、配管22はメタン発酵槽14からの熱媒体を蓄熱槽12に供給する。配管24は蓄熱槽12からの熱媒体を、ポンプ30および出口側の配管26を介して太陽熱システム10に供給する。また、配管18には三方弁32が設けられている。三方弁32は配管34を介して配管24に接続しており、配管34は三方弁バイパスとして機能する。なお、この配管系統においてポンプ28、30の代わりに膨張弁を使用して差圧により流量を形成してもよい。   The pipes 16 to 26 constitute a circuit in which the heat medium circulates. The inlet-side piping 16 supplies the heat medium heated by the solar thermal system 10 to the heat storage tank 12 via the pump 28 and the piping 18. The pipe 20 supplies the heat medium from the heat storage tank 12 to the methane fermentation tank 14, and the pipe 22 supplies the heat medium from the methane fermentation tank 14 to the heat storage tank 12. The pipe 24 supplies the heat medium from the heat storage tank 12 to the solar heat system 10 via the pump 30 and the outlet-side pipe 26. The pipe 18 is provided with a three-way valve 32. The three-way valve 32 is connected to the pipe 24 via a pipe 34, and the pipe 34 functions as a three-way valve bypass. In this piping system, an expansion valve may be used instead of the pumps 28 and 30, and the flow rate may be formed by differential pressure.

なお、この水素製造装置100は、バイオガス由来の周知の水素製造設備を備える。この水素製造設備としては、例えば、脱硫設備36、バイオガス用のガスホルダ38、ガウス昇圧ブロア40、シロキサン除去設備42、膜分離装置44、水蒸気改質による水素製造設備46、水素貯蔵タンク48、水素運搬車両50などで構成することができる。   The hydrogen production apparatus 100 includes a well-known hydrogen production facility derived from biogas. Examples of the hydrogen production equipment include a desulfurization equipment 36, a gas holder 38 for biogas, a Gaussian pressure blower 40, a siloxane removal equipment 42, a membrane separator 44, a hydrogen production equipment 46 by steam reforming, a hydrogen storage tank 48, hydrogen The transportation vehicle 50 can be used.

本実施の形態によれば、太陽熱システム10を利用してメタン発酵槽14を加温する際に、蓄熱槽12にも熱を蓄熱しておき、この蓄熱した熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵槽14を加温することが可能である。このため、メタン発酵槽14で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。   According to the present embodiment, when the methane fermentation tank 14 is heated using the solar thermal system 10, heat is also stored in the heat storage tank 12, and the stored heat is used for nighttime or It is possible to heat the methane fermenter 14 even in a period in which solar heat during rainy weather cannot be used directly. For this reason, all the biogas produced in the methane fermentation tank 14 can be used for hydrogen production. Therefore, biogas can be utilized to the maximum extent for hydrogen production.

このように、本実施の形態によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスを利用して水素を製造する際に、水素量を安定的に製造し、かつメタン発酵により生産されたバイオガスを限りなく最大量水素に変換することができる。   Thus, according to the present embodiment, when producing hydrogen using biogas produced by methane fermentation treatment, the amount of hydrogen is stably produced, and biogas produced by methane fermentation is produced. Can be converted to the maximum amount of hydrogen.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2の水素製造装置について説明する。
図3は、本実施の形態2に係る水素製造装置の概略構成図であり、太陽熱とバイオマス発電の排熱を利用したメタン発酵槽の加温とバイオガス由来の水素製造フローの一例を示している。
(Embodiment 2)
Next, a hydrogen production apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the hydrogen production apparatus according to the second embodiment, showing an example of a biogas-derived hydrogen production flow and heating of a methane fermentation tank using exhaust heat from solar heat and biomass power generation. Yes.

この図に示すように、本実施の形態2に係る水素製造装置200は、上記の実施の形態1の水素製造装置100の構成に加え、バイオマス発電装置52(バイオマス発電手段)と、熱交換器54と、加温手段としての熱媒体が流通する配管56〜60をさらに備えたものである。   As shown in this figure, the hydrogen production apparatus 200 according to the second embodiment includes a biomass power generation apparatus 52 (biomass power generation means) and a heat exchanger in addition to the configuration of the hydrogen production apparatus 100 according to the first embodiment. 54 and pipes 56 to 60 through which a heat medium as a heating means circulates.

バイオマス発電装置52は、メタン発酵槽14によって生産されるバイオガスの一部(消化ガス)を利用してバイオマス発電(消化ガス発電)を行うものである。利用する消化ガスとしては、膜分離装置44で水素製造のために精製して純度を高めたメタンの一部を利用することができる。本実施の形態では、バイオマス発電装置52によるバイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱槽12に蓄熱する。   The biomass power generation device 52 performs biomass power generation (digestion gas power generation) using a part of the biogas (digestion gas) produced by the methane fermentation tank 14. As the digestion gas to be used, a part of methane refined and purified for hydrogen production by the membrane separator 44 can be used. In the present embodiment, waste heat discharged during biomass power generation by the biomass power generation device 52 is stored in the heat storage tank 12.

入口側の配管56は、バイオマス発電装置52の発電時に排出される排熱で加熱された熱媒体を熱交換器54に供給する。配管58は熱交換器54からの熱媒体をバイオマス発電装置52に供給する。配管60は三方弁30Aからの熱媒体を熱交換器54を介して三方弁28A、配管18に供給する。このため、バイオマス発電装置52の発電時に排出される排熱は熱交換器54を介して配管18に供給され、蓄熱槽12に蓄熱され、メタン発酵槽14の加温に利用される。   The pipe 56 on the inlet side supplies the heat exchanger 54 with a heat medium heated by exhaust heat discharged when the biomass power generation device 52 generates power. The pipe 58 supplies the heat medium from the heat exchanger 54 to the biomass power generation device 52. The pipe 60 supplies the heat medium from the three-way valve 30 </ b> A to the three-way valve 28 </ b> A and the pipe 18 through the heat exchanger 54. For this reason, the exhaust heat discharged | emitted at the time of the electric power generation of the biomass power generation apparatus 52 is supplied to the piping 18 via the heat exchanger 54, is heat-stored in the thermal storage tank 12, and is utilized for the heating of the methane fermentation tank 14. FIG.

本実施の形態によれば、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにも、バイオマス発電装置52からの排熱を利用してメタン発酵槽14を加温することが可能である。なお、バイオマス発電装置52により生じた電力は、水素製造装置200に付随する処理設備に利用することが可能である。   According to the present embodiment, even when solar heat cannot be used due to weather or the like, the methane fermentation tank 14 can be heated using the exhaust heat from the biomass power generation device 52. In addition, the electric power generated by the biomass power generation device 52 can be used for processing equipment associated with the hydrogen production device 200.

(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3の水素製造装置について説明する。
図4は、本実施の形態3に係る水素製造装置の部分的な概略構成図であり、太陽熱と成層型蓄熱槽を利用したメタン発酵槽の加温の一例を示している。水素製造設備については図示を省略している。
(Embodiment 3)
Next, a hydrogen production apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
FIG. 4 is a partial schematic configuration diagram of the hydrogen production apparatus according to the third embodiment, and shows an example of heating of a methane fermentation tank using solar heat and a stratified heat storage tank. The illustration of the hydrogen production facility is omitted.

この図に示すように、本実施の形態3に係る水素製造装置300は、上記の実施の形態1または2において、蓄熱槽12を成層型蓄熱槽120で構成したものである。本実施の形態では、成層型蓄熱槽120に備わる温度測定装置12Aが、成層型蓄熱槽120の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するためのモニタリング手段として機能する。また、熱源入口の配管18には、熱媒体の温度を測定するための温度測定装置32Aが設けられている。   As shown in this figure, the hydrogen production apparatus 300 according to the third embodiment is configured such that the heat storage tank 12 is configured by a stratified heat storage tank 120 in the first or second embodiment. In the present embodiment, the temperature measuring device 12A provided in the stratified heat storage tank 120 functions as a monitoring means for monitoring the temperature boundary of the stratified heat storage tank 120 and grasping the warmable time. The pipe 18 at the heat source inlet is provided with a temperature measuring device 32A for measuring the temperature of the heat medium.

温水を熱媒体として用いた場合、密度差によって成層型蓄熱槽120の下側には低温の温水(図の例では40℃の冷水と表記)が、上側には高温の温水(図の例では60℃の温水と表記)が貯留し、その境目が温度境界となる。   When hot water is used as the heat medium, low-temperature hot water (indicated as 40 ° C. cold water in the example in the figure) is located on the lower side of the stratified heat storage tank 120 due to density differences, and hot water (in the example in the figure in the figure). 60 ° C. warm water) is stored, and the boundary becomes a temperature boundary.

この構成において、三方弁バイパスである配管34の流量を調整して、成層型蓄熱槽120の入口温度が例えば60℃まで上がるように熱源入口の温度を上げておく。このとき、成層型蓄熱槽120の温度境界をモニタリングしておく。温度境界は加温可能時間と相関関係にあるため、温度境界をモニタリングすることで、メタン発酵槽14を加温する加温可能時間を成層型蓄熱槽120側で把握することが可能となる。これにより、メタン発酵槽14の加温制御が行いやすくなる。   In this configuration, the temperature of the heat source inlet is raised so that the inlet temperature of the stratified heat storage tank 120 rises to, for example, 60 ° C. by adjusting the flow rate of the pipe 34 that is a three-way valve bypass. At this time, the temperature boundary of the stratified heat storage tank 120 is monitored. Since the temperature boundary has a correlation with the warmable time, it is possible to grasp the warmable time for heating the methane fermentation tank 14 on the stratified heat storage tank 120 side by monitoring the temperature boundary. Thereby, it becomes easy to perform the heating control of the methane fermentation tank 14.

上記の実施の形態において、熱源の利用優先度は、(1)太陽熱、(2)バイオマス発電の排熱とすることが好ましい。これらの熱源の制御は、メタン発酵槽14と蓄熱槽12(または成層型蓄熱槽120)での温度測定だけで制御するのではなく、数日先までの気象情報(例えば気象予報)も考慮して制御を行うことが望ましい。この場合、例えば、成層型蓄熱槽120の温度境界のモニタリング情報と、数日先までの気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電のオン/オフを制御する制御手段をさらに備えてもよい。このようにすることで、バイオマス発電の排熱を使用する際にも最小限のバイオガス利用となり、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。   In said embodiment, it is preferable that the utilization priority of a heat source shall be (1) solar heat and (2) waste heat of biomass power generation. These heat sources are controlled not only by measuring the temperature in the methane fermentation tank 14 and the heat storage tank 12 (or the stratified heat storage tank 120) but also by taking into account weather information (for example, weather forecasts) up to several days ahead. It is desirable to perform control. In this case, for example, the amount of heat that can be stored by solar heat is predicted from the monitoring information of the temperature boundary of the stratified heat storage tank 120 and the weather forecast information up to several days ahead, and the biomass power generation is turned on / off based on the predicted amount of heat. You may further provide the control means to control. By doing in this way, when using the exhaust heat of biomass power generation, it becomes minimum biogas utilization and can secure more biogas which can be used for hydrogen production.

なお、太陽熱システム10の設置場所としては、例えば、下水汚泥から水素製造する場合には、下水処理場の遊休地を使用することで十分量の太陽熱を確保可能である。   As a place where the solar heat system 10 is installed, for example, when hydrogen is produced from sewage sludge, a sufficient amount of solar heat can be secured by using an idle land of a sewage treatment plant.

以上のように、本実施の形態によれば、バイオマス由来のメタンを利用し水素を製造する場合において、メタン発酵槽14の加温を太陽熱、蓄熱、バイオマス発電の排熱の順の優先度で利用することにより、メタン発酵槽14の加温に必要なバイオガス量を削減できる。これにより、バイオガスを最大限利用することができ、水素製造量を増大することができる。また、メタン発酵槽14の加温を太陽熱システム10と蓄熱槽12だけで制御しないことで、自然エネルギーを利用できないときでも加温が可能であり、天候に左右されずメタン発酵槽14の温度を適温で維持できる。すなわち、量的に安定的なバイオガスの入手が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, when hydrogen is produced using biomass-derived methane, the heating of the methane fermentation tank 14 is prioritized in the order of solar heat, heat storage, and exhaust heat of biomass power generation. By using it, the amount of biogas required for heating the methane fermentation tank 14 can be reduced. Thereby, biogas can be utilized to the maximum and the amount of hydrogen production can be increased. In addition, by not controlling the heating of the methane fermentation tank 14 only by the solar heat system 10 and the heat storage tank 12, heating is possible even when natural energy cannot be used, and the temperature of the methane fermentation tank 14 is not affected by the weather. Can be maintained at an appropriate temperature. That is, it is possible to obtain quantitatively stable biogas.

なお、上記の実施の形態においては、下水汚泥由来のメタン発酵処理に適用する場合について説明したが、本発明は下水汚泥に限るものではなく、他の廃棄物を利用したメタン発酵処理および水素製造設備においても同様に適用可能である。   In addition, in said embodiment, although the case where it applied to the methane fermentation process derived from a sewage sludge was demonstrated, this invention is not restricted to a sewage sludge, The methane fermentation process and hydrogen production using another waste material The same applies to equipment.

以上説明したように、本発明に係る水素製造方法によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。   As described above, according to the hydrogen production method according to the present invention, a hydrogen production method for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment, the step of storing solar heat in the heat storage means, and the heat storage means The process of heating the methane fermentation means using the heat from the sun, so when heating the methane fermentation means using solar heat, the heat from the heat storage means is used at night or in the rain It is possible to heat the methane fermentation means even during periods when the solar heat is not directly available. For this reason, all the biogas produced by the methane fermentation means can be used for hydrogen production. Therefore, biogas can be utilized to the maximum extent for hydrogen production.

また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とをさらに備えるので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能である。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。   Further, according to another hydrogen production method according to the present invention, the step of performing biomass power generation using a part of the biogas produced by the methane fermentation means, and the waste heat discharged during biomass power generation as the heat storage means And the step of storing heat, the methane fermentation means can be heated even when the solar heat cannot be used due to the weather or the like. In addition, the electric power generated by biomass power generation can be used for an accompanying processing facility.

また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなる。   Moreover, according to the other hydrogen production method which concerns on this invention, since it further has the process of monitoring the temperature boundary of the stratified type thermal storage tank which is a thermal storage means, and grasping | ascertaining warming time, the heating control of a methane fermentation means Is easier to do.

また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。   Further, in the hydrogen production method according to the present invention, in the above-described invention, the amount of heat that can be stored by solar heat is predicted and predicted from the temperature boundary monitoring information and weather forecast information of the stratified heat storage tank that is the heat storage means. Since the process of controlling biomass power generation based on the amount of heat is further provided, the amount of biogas used when using exhaust heat from biomass power generation can be controlled to a minimum, and more biogas that can be used for hydrogen production can be secured.

また、本発明に係る水素製造装置によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、太陽熱を蓄熱する蓄熱手段と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。   Moreover, according to the hydrogen production apparatus according to the present invention, a hydrogen production apparatus that produces hydrogen from a biogas produced by methane fermentation treatment, solar heat utilization means that makes solar heat available, and heat storage that stores solar heat. And the heating means for heating the methane fermentation means using the heat from the heat storage means, so when the methane fermentation means is heated using solar heat, the heat from the heat storage means is used. Thus, it is possible to heat the methane fermentation means even during periods when solar heat during nighttime or rainy weather cannot be used directly. For this reason, all the biogas produced by the methane fermentation means can be used for hydrogen production. Therefore, biogas can be utilized to the maximum extent for hydrogen production.

また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段をさらに備え、加温手段は、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱するので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能である。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。   Moreover, according to the other hydrogen production apparatus according to the present invention, the apparatus further includes biomass power generation means for performing biomass power generation using a part of the biogas produced by the methane fermentation means, and the heating means is used during biomass power generation. Since the exhaust heat exhausted is stored in the heat storage means, it is possible to heat the methane fermentation means even when solar heat cannot be used due to the weather or the like. In addition, the electric power generated by biomass power generation can be used for an accompanying processing facility.

また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなる。   In addition, according to another hydrogen production apparatus according to the present invention, the apparatus further includes a monitoring unit that monitors a temperature boundary of a stratified heat storage tank that is a heat storage unit and grasps a warmable time. It becomes easier to control.

また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。   Further, according to another hydrogen production apparatus according to the present invention, the amount of heat that can be stored by solar heat from the monitoring means for monitoring the temperature boundary of the stratified heat storage tank that is the heat storage means, and the monitoring information and weather forecast information by the monitoring means And control means for controlling biomass power generation based on the predicted amount of heat, so that the amount of biogas used when using exhaust heat from biomass power generation can be controlled to a minimum, and biotechnology can be used for hydrogen production. More gas can be secured.

以上のように、本発明に係る水素製造方法および水素製造装置は、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造するのに有用であり、特に、バイオガスを水素製造に最大限有効活用するのに適している。   As described above, the hydrogen production method and the hydrogen production apparatus according to the present invention are useful for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment, and in particular, the biogas is most effectively used for hydrogen production. Suitable for doing.

10 太陽熱システム(太陽熱利用手段)
12 蓄熱層(蓄熱手段)
12A,14A,32A 温度測定装置
14 メタン発酵槽(メタン発酵手段)
16,18,20,22,24,26,34,56,58,60 配管(加温手段)
28,30 ポンプ
28A,30A,32 三方弁
36 脱硫設備
38 ガスホルダ
40 ガス昇圧ブロア
42 シロキサン除去設備
44 膜分離装置
46 水素製造設備
48 水素貯蔵タンク
50 水素運搬車両
52 バイオマス発電装置(バイオマス発電手段)
54 熱交換器
100,200,300 水素製造装置
120 成層型蓄熱槽(蓄熱手段)
10 Solar thermal system (solar heat utilization means)
12 Heat storage layer (heat storage means)
12A, 14A, 32A Temperature measuring device 14 Methane fermentation tank (methane fermentation means)
16, 18, 20, 22, 24, 26, 34, 56, 58, 60 Piping (heating means)
28, 30 Pump 28A, 30A, 32 Three-way valve 36 Desulfurization equipment 38 Gas holder 40 Gas pressurization blower 42 Siloxane removal equipment 44 Membrane separation equipment 46 Hydrogen production equipment 48 Hydrogen storage tank 50 Hydrogen transport vehicle 52 Biomass power generation equipment (biomass power generation means)
54 Heat exchanger 100, 200, 300 Hydrogen production device 120 Stratified heat storage tank (heat storage means)

Claims (8)

メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、
太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、
蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程とを備えることを特徴とする水素製造方法。
A hydrogen production method for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment,
Storing solar heat in the heat storage means;
And a step of heating the methane fermentation means using heat from the heat storage means.
メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の水素製造方法。   2. The method according to claim 1, further comprising a step of performing biomass power generation using a part of biogas produced by the methane fermentation means, and a step of storing heat exhaustion heat discharged during biomass power generation in the heat storage means. The method for producing hydrogen according to 1. 蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の水素製造方法。   The method for producing hydrogen according to claim 1, further comprising a step of monitoring a temperature boundary of a stratified heat storage tank which is a heat storage means and grasping a warmable time. 蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の水素製造方法。   It further comprises the step of predicting the amount of heat that can be stored by solar heat from the monitoring information of the temperature boundary of the stratified heat storage tank that is a heat storage means and the weather forecast information, and controlling biomass power generation based on the predicted amount of heat The hydrogen production method according to claim 2. メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、
太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、
太陽熱を蓄熱する蓄熱手段と、
蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備えることを特徴とする水素製造装置。
A hydrogen production apparatus for producing hydrogen from biogas produced by methane fermentation treatment,
Solar heat utilization means for making solar heat available;
A heat storage means for storing solar heat;
A hydrogen production apparatus comprising: a heating means for heating the methane fermentation means using heat from the heat storage means.
メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段をさらに備え、加温手段は、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱することを特徴とする請求項5に記載の水素製造装置。   It further comprises biomass power generation means for performing biomass power generation using a part of biogas produced by methane fermentation means, and the heating means stores the exhaust heat discharged during biomass power generation in the heat storage means. The hydrogen production apparatus according to claim 5. 蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えることを特徴とする請求項5または6に記載の水素製造装置。   The hydrogen production apparatus according to claim 5 or 6, further comprising monitoring means for monitoring a temperature boundary of a stratified heat storage tank which is a heat storage means and grasping a warmable time. 蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の水素製造装置。   Predict the amount of heat that can be stored by solar heat from the monitoring means that monitors the temperature boundary of the stratified heat storage tank, which is the heat storage means, and the monitoring information and weather forecast information from the monitoring means, and control biomass power generation based on the predicted heat quantity The hydrogen production apparatus according to claim 6, further comprising a control unit.
JP2015245417A 2015-12-16 2015-12-16 Hydrogen production method and hydrogen production apparatus Active JP6624436B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015245417A JP6624436B2 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Hydrogen production method and hydrogen production apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015245417A JP6624436B2 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Hydrogen production method and hydrogen production apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017108673A true JP2017108673A (en) 2017-06-22
JP6624436B2 JP6624436B2 (en) 2019-12-25

Family

ID=59078953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015245417A Active JP6624436B2 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Hydrogen production method and hydrogen production apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6624436B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022101095A (en) * 2020-12-24 2022-07-06 株式会社サムズ Methane fermentation system of organic waste

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0824899A (en) * 1994-07-20 1996-01-30 Ohbayashi Corp Organic waste treatment
JP2002289212A (en) * 2001-03-26 2002-10-04 Toshiba Corp Fuel cell cogeneration system
JP2003205279A (en) * 2002-01-16 2003-07-22 Shinko Pantec Co Ltd Apparatus and method for treating organic solid
JP2004237238A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Ebara Corp Warming and stirring system in gas holder integrated type methane fermenter
JP2005232527A (en) * 2004-02-18 2005-09-02 Ebara Corp Hydrogen production method and power generating method using the produced hydrogen
US20070217995A1 (en) * 2004-02-18 2007-09-20 Chi Matsumura Hydrogen Producing Method and Apparatus
JP2007278841A (en) * 2006-04-06 2007-10-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> System for detecting amount of stored heat
US20110020862A1 (en) * 2009-05-29 2011-01-27 Kainos Power LLC. Biological solids processing system and method
JP2014010631A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Hitachi Ltd Device and method for optimal operation control of energy network
JP2015132431A (en) * 2014-01-14 2015-07-23 シャープ株式会社 Control device for sunlight and solar heat utilization system, sunlight and solar heat utilization system, and control method for sunlight and solar heat utilization system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0824899A (en) * 1994-07-20 1996-01-30 Ohbayashi Corp Organic waste treatment
JP2002289212A (en) * 2001-03-26 2002-10-04 Toshiba Corp Fuel cell cogeneration system
JP2003205279A (en) * 2002-01-16 2003-07-22 Shinko Pantec Co Ltd Apparatus and method for treating organic solid
JP2004237238A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Ebara Corp Warming and stirring system in gas holder integrated type methane fermenter
JP2005232527A (en) * 2004-02-18 2005-09-02 Ebara Corp Hydrogen production method and power generating method using the produced hydrogen
US20070217995A1 (en) * 2004-02-18 2007-09-20 Chi Matsumura Hydrogen Producing Method and Apparatus
JP2007278841A (en) * 2006-04-06 2007-10-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> System for detecting amount of stored heat
US20110020862A1 (en) * 2009-05-29 2011-01-27 Kainos Power LLC. Biological solids processing system and method
JP2014010631A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Hitachi Ltd Device and method for optimal operation control of energy network
JP2015132431A (en) * 2014-01-14 2015-07-23 シャープ株式会社 Control device for sunlight and solar heat utilization system, sunlight and solar heat utilization system, and control method for sunlight and solar heat utilization system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022101095A (en) * 2020-12-24 2022-07-06 株式会社サムズ Methane fermentation system of organic waste
JP7209975B2 (en) 2020-12-24 2023-01-23 株式会社サムズ Organic waste methane fermentation system

Also Published As

Publication number Publication date
JP6624436B2 (en) 2019-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Dynamic solar-powered multi-stage direct contact membrane distillation system: Concept design, modeling and simulation
Calise et al. A novel renewable polygeneration system for a small Mediterranean volcanic island for the combined production of energy and water: Dynamic simulation and economic assessment
Chang et al. Modeling and optimization of a solar driven membrane distillation desalination system
ES2553082T3 (en) Power supply system, in particular for the building technology sector
EP2817438B1 (en) Methods and systems for energy conversion and generation involving electrolysis of water and hydrogenation of carbon dioxide to methane
Su et al. Assessment of a combined cooling, heating and power system by synthetic use of biogas and solar energy
RU2443935C2 (en) Gas decompression plant, gas reduction station with such plant, and gas decompression method
US20080256952A1 (en) Solar power for thermochemical production of hydrogen
Su et al. Using photovoltaic thermal technology to enhance biomethane generation via biogas upgrading in anaerobic digestion
Kabeel et al. Development strategies and solar thermal energy utilization for water desalination systems in remote regions: a review
Farahbod et al. Investigation of solar desalination pond performance experimentally and mathematically
Zhang et al. Investigation of thermal integration between biogas production and upgrading
Hai et al. -Neural network-based optimization of hydrogen fuel production energy system with proton exchange electrolyzer supported nanomaterial
Uebbing et al. CO2 methanation process synthesis by superstructure optimization
El-Agouz et al. Comprehensive parametric analysis, sizing, and performance evaluation of a tubular direct contact membrane desalination system driven by heat pipe-based solar collectors
Zhu et al. Performance of proton exchange membrane fuel cell integrated with direct contact membrane distillation for electricity and fresh water productions
Abdelgaied et al. Improving the performance of solar powered membrane distillation systems using the thermal energy storage mediums and the evaporative cooler
Manfrida et al. Natural circulation solar thermal system for water disinfection
Ismail et al. Thermo-economic and design analysis of a solar thermal power combined with anaerobic biogas for the air gap membrane distillation process
Bazargan Harandi et al. Integration of direct-contact membrane distillation with flat-plate solar collector versus proton-exchange membrane fuel cell: dynamic simulations and comparative analysis
Panchenko et al. Review of modern methods and technologies for using of solar energy in the operation of anaerobic digestion systems
JP6624436B2 (en) Hydrogen production method and hydrogen production apparatus
Khouya Performance assessment of a dual loop organic rankine cycle powered by a parabolic trough collector for ammonia and hydrogen production purpose
Wang et al. Simulation of a solar‐biogas hybrid energy system for heating, fuel supply, and power generation
Pietrasanta et al. Water-renewable energy Nexus: Optimization of geothermal energy-powered seawater desalination systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180615

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190320

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190416

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190611

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6624436

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150