JP6320356B2 - 発電帆船の使用方法及び水素生産供給方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発電帆船の使用方法及び水素生産供給方法に関するものである。
甲板上に立設された帆と、船尾に配設された水力タービンと、水力タービンにより駆動される発電機と、発電機が生成した電気エネルギーを直接に貯留するエネルギー貯留装置とを備えることを特徴とする発電帆船が特許文献１に開示されている
特許文献１の発電帆船においては、帆が風力エネルギーを船体の運動エネルギーに変換して水力タービンに対する海水の相対水流を惹起し、海水の相対水流が水力タービンを駆動し、水力タービンが発電機を駆動して電気エネルギーを生成し、生成した電気エネルギーをエネルギー貯留装置に直接貯留する。
海水の相対水流は、水力タービンに運動エネルギーの一部を与えることにより、水力タービン後方で減速する。特許文献１の発電帆船では、水力タービン後方の減速した相対水流は、船の推進性能に影響を与えることなく船尾方向へ流れ去るに任せている。
本発明は、甲板上に立設された帆と、水力タービンと、水力タービンにより駆動される発電機と、発電機が生成した電気エネルギーを直接に或いは物質に変換して貯留するエネルギー貯留装置とを備える発電帆船の使用方法であって、水力タービン後方の減速した相対水流を船の推進性能向上に有効利用した発電帆船の使用方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記発電帆船の使用方法を含む水素生産供給方法を提供することを目的とする。
海水の相対水流は、水力タービンに運動エネルギーの一部を与えることにより、水力タービン後方で減速する。特許文献１の発電帆船では、水力タービン後方の減速した相対水流は、船の推進性能に影響を与えることなく船尾方向へ流れ去るに任せている。
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上記課題を解決するために、本発明においては、甲板上に立設された帆と、船首から前方へ突出して配設された水力タービンと、水力タービンにより駆動される発電機と、発電機の発電電力を使用して水を電気分解し水素を生成する水素生成装置と、複数の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクと、芳香族化合物と水素とを反応させて水素化芳香族化合物を生成する水素化芳香族化合物生成装置と、芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクの芳香族化合物を水素化芳香族化合物生成装置へ流送し、水素化芳香族化合物生成装置から水素化芳香族化合物を芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクへ流送する流送装置と、載貨した水素化芳香族化合物の荷揚装置とを備える発電帆船の使用方法であって、複数の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンク中の何れか一つを空とし、他の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクには芳香族化合物を載貨し、芳香族化合物を載貨した何れかの芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクから水素化芳香族化合物生成装置へ芳香族化合物を流送し、水素化芳香族化合物生成装置から前記空の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクへ水素化芳香族化合物を流送して、前記空の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクに水素化芳香族化合物を載貨し、前記芳香族化合物を載貨した何れかの芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクを空とし、芳香族化合物を載貨した何れかの芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクから水素化芳香族化合物生成装置への芳香族化合物の流送と、水素化芳香族化合物生成装置から空の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクへの水素化芳香族化合物の流送とを繰り返して、芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクに載貨された芳香族化合物の全てを水素化芳香族化合物に置換することを特徴とする発電帆船の使用方法を提供する。
水力タービンを、船首から前方へ突出して配設することにより、水力タービン後方の減速した相対水流を水力タービン後方の船体の推進抵抗低減に有効利用できる。この結果、発電帆船の船速が増加し、発電効率が向上する。
水素社会の到来を勘案すると、発電機が生成した電気エネルギーを水素に変換して陸上のエネルギー基地まで海上輸送するのが望ましい。ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、ビフェニル、フェナンスレン等の芳香族化合物と水素とが反応して生成される水素化芳香族化合物は常温常圧で液体状態の安定した物質であり、陸上のエネルギー基地への海上輸送に適している。載貨した水素化芳香族化合物を陸上エネルギー基地に荷揚げし、陸上エネルギー基地において、水素化芳香族化合物を脱水素触媒と反応させて、水素化芳香族化合物を芳香族化合物と水素とに分離することができる。
本発明の好ましい態様においては、二隻の前記発電帆船が、船首を同一方向へ差し向けて且つ互いに所定の間隔を隔てて平行に配設され、上甲板で互いに連結されている。
載貨重量と船長が同じであれば、船幅の大きな単胴船に比べて、船幅の小さな船を二隻平行に配置する双胴船の方が、造波抵抗が小さくなり、船速が増加して発電効率が高くなる。
水力タービンを、船首から前方へ突出して配設することにより、水力タービン後方の減速した相対水流を水力タービン後方の船体の推進抵抗低減に有効利用できる。この結果、発電帆船の船速が増加し、発電効率が向上する。
水素社会の到来を勘案すると、発電機が生成した電気エネルギーを水素に変換して陸上のエネルギー基地まで海上輸送するのが望ましい。ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、ビフェニル、フェナンスレン等の芳香族化合物と水素とが反応して生成される水素化芳香族化合物は常温常圧で液体状態の安定した物質であり、陸上のエネルギー基地への海上輸送に適している。載貨した水素化芳香族化合物を陸上エネルギー基地に荷揚げし、陸上エネルギー基地において、水素化芳香族化合物を脱水素触媒と反応させて、水素化芳香族化合物を芳香族化合物と水素とに分離することができる。
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本発明の好ましい態様においては、芳香族化合物はベンゼン、トルエン、又はナフタレンであり、水素化芳香族化合物はシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、又はデカリンである。
ベンゼン、トルエン、ナフタレンは水素キャリアーとして好ましい。
ベンゼン、トルエン、ナフタレンは水素キャリアーとして好ましい。
本発明においては、前記何れか方法で発電帆船を使用して製造した水素化芳香族化合物を発電帆船が陸上エネルギー基地まで海上輸送し、載貨した水素化芳香族化合物を陸上設置の水素化芳香族化合物貯留タンクへ荷揚げし、陸上エネルギー基地で分離装置が水素化芳香族化合物を水素と芳香族化合物に分離し、芳香族化合物を発電帆船に戻すことを特徴とする水素生産供給方法を提供する。
本発明に係る水素生産供給方法によれば、ＣＯ２を排出することなく、且つ安全に、市場に水素を供給することができると共に、水素キャリアとして芳香族化合物を繰り返し再生利用することができる。
本発明に係る水素生産供給方法によれば、ＣＯ２を排出することなく、且つ安全に、市場に水素を供給することができると共に、水素キャリアとして芳香族化合物を繰り返し再生利用することができる。
本発明により、甲板上に立設された帆と、水力タービンと、水力タービンにより駆動される発電機と、発電機が生成した電気エネルギーを直接に或いは物質に変換して貯留するエネルギー貯留装置とを備える発電帆船の使用方法であって、水力タービン後方の減速した相対水流を船の推進性能向上に有効利用した発電帆船の使用方法が提供される。また、本発明により、前記発電帆船の使用方法を含む水素生産供給方法が提供される。
本発明の実施例に係る発電帆船の使用方法と、水素生産供給方法とを説明する。
図１に示すように、発電帆船１は、甲板上に立設された複数の上下に伸縮可能な硬帆２と、船首から前方へ突出して配設されたスクリュープロペラを有する水力タービン３と、船首部に配設され水力タービン３により駆動される発電機４と、発電機４が生成した電気エネルギーを使用して水を電気分解し水素を生成する水素生成装置５と、船体中央部並びに後部に配設された複数のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６と、トルエンと水素とを反応させてメチルシクロヘキサンを生成するメチルシクロヘキサン生成装置７と、船尾に配設された舵８と、トルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６からメチルシクロヘキサン生成装置７へトルエンを流送し、メチルシクロヘキサン生成装置７からトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６へメチルシクロヘキサンを流送する図示しないポンプと、載貨したメチルシクロヘキサンを陸上エネルギー基地のメチルシクロヘキサン貯留タンクへ荷揚げする図示しない荷揚装置とを備えている。複数のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６中の何れか一つは空で、他の全てにはトルエンが載貨されている。
発電帆船１においては、風力エネルギーが硬帆２を介して発電帆船１の運動エネルギーに変換され、発電帆船１が前進して水力タービン３に対する海水の相対水流を惹起する。海水の相対水流が水力タービン３を回転駆動し、水力タービン３が発電機４を回転駆動して、発電する。更に、発電した電力を使用した水素生成装置５が水を電気分解し水素を生成する。トルエンが載貨された何れかのトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６からメチルシクロヘキサン生成装置７へトルエンがポンプ流送され、メチルシクロヘキサン生成装置７内でトルエンと水素とが反応してメチルシクロヘキサンが生成され、メチルシクロヘキサン生成装置７から空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６へメチルシクロヘキサンがポンプ流送される。空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６にメチルシクロヘキサンが載貨され、トルエンが載貨されていたトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６が空になる。他のトルエンが載貨されたトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６からメチルシクロヘキサン生成装置７へトルエンがポンプ流送され、メチルシクロヘキサン生成装置７内でトルエンと水素とが反応してメチルシクロヘキサンが生成され、メチルシクロヘキサン生成装置７から空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６へメチルシクロヘキサンがポンプ流送される。空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６にメチルシクロヘキサンが載貨され、トルエンが載貨されていたトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６が空になる。上記手順が繰り返されて、複数のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６に載貨されていたトルエンの全てがメチルシクロヘキサンに置換される。
発電帆船１は常温常圧で液体状態の安定した物質であるメチルシクロヘキサンを陸上エネルギー基地まで海上輸送し、載貨したメチルシクロヘキサンを陸上エネルギー基地のメチルシクロヘキサン貯留タンクへ荷揚げする。陸上エネルギー基地でメチルシクロヘキサンから水素を分離することにより、再生可能エネルギーである風力エネルギー由来の水素を来るべき水素社会に供給することができる。
水力タービン３を船首から前方へ突出して配設することにより、水力タービン３後方の減速した相対水流中を発電帆船１が進むことになり、船体の推進抵抗が低減する。この結果、発電帆船１の船速が増加し、発電効率が向上する。また特許文献１の発電帆船では水力タービンが船底から下方へ延びているので、修繕でドックに入る時に水力タービンが邪魔になるが、発電帆船１では水力タービン３は船首から前方へ突出しているので、ドックに入る時に邪魔にならない。
トルエンと水素とによるメチルシクロヘキサン生成反応は発熱反応なので、反応熱を発電帆船１の船内用役に有効利用する。
図１に示すように、発電帆船１は、甲板上に立設された複数の上下に伸縮可能な硬帆２と、船首から前方へ突出して配設されたスクリュープロペラを有する水力タービン３と、船首部に配設され水力タービン３により駆動される発電機４と、発電機４が生成した電気エネルギーを使用して水を電気分解し水素を生成する水素生成装置５と、船体中央部並びに後部に配設された複数のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６と、トルエンと水素とを反応させてメチルシクロヘキサンを生成するメチルシクロヘキサン生成装置７と、船尾に配設された舵８と、トルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６からメチルシクロヘキサン生成装置７へトルエンを流送し、メチルシクロヘキサン生成装置７からトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６へメチルシクロヘキサンを流送する図示しないポンプと、載貨したメチルシクロヘキサンを陸上エネルギー基地のメチルシクロヘキサン貯留タンクへ荷揚げする図示しない荷揚装置とを備えている。複数のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６中の何れか一つは空で、他の全てにはトルエンが載貨されている。
発電帆船１においては、風力エネルギーが硬帆２を介して発電帆船１の運動エネルギーに変換され、発電帆船１が前進して水力タービン３に対する海水の相対水流を惹起する。海水の相対水流が水力タービン３を回転駆動し、水力タービン３が発電機４を回転駆動して、発電する。更に、発電した電力を使用した水素生成装置５が水を電気分解し水素を生成する。トルエンが載貨された何れかのトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６からメチルシクロヘキサン生成装置７へトルエンがポンプ流送され、メチルシクロヘキサン生成装置７内でトルエンと水素とが反応してメチルシクロヘキサンが生成され、メチルシクロヘキサン生成装置７から空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６へメチルシクロヘキサンがポンプ流送される。空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６にメチルシクロヘキサンが載貨され、トルエンが載貨されていたトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６が空になる。他のトルエンが載貨されたトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６からメチルシクロヘキサン生成装置７へトルエンがポンプ流送され、メチルシクロヘキサン生成装置７内でトルエンと水素とが反応してメチルシクロヘキサンが生成され、メチルシクロヘキサン生成装置７から空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６へメチルシクロヘキサンがポンプ流送される。空のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６にメチルシクロヘキサンが載貨され、トルエンが載貨されていたトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６が空になる。上記手順が繰り返されて、複数のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６に載貨されていたトルエンの全てがメチルシクロヘキサンに置換される。
発電帆船１は常温常圧で液体状態の安定した物質であるメチルシクロヘキサンを陸上エネルギー基地まで海上輸送し、載貨したメチルシクロヘキサンを陸上エネルギー基地のメチルシクロヘキサン貯留タンクへ荷揚げする。陸上エネルギー基地でメチルシクロヘキサンから水素を分離することにより、再生可能エネルギーである風力エネルギー由来の水素を来るべき水素社会に供給することができる。
水力タービン３を船首から前方へ突出して配設することにより、水力タービン３後方の減速した相対水流中を発電帆船１が進むことになり、船体の推進抵抗が低減する。この結果、発電帆船１の船速が増加し、発電効率が向上する。また特許文献１の発電帆船では水力タービンが船底から下方へ延びているので、修繕でドックに入る時に水力タービンが邪魔になるが、発電帆船１では水力タービン３は船首から前方へ突出しているので、ドックに入る時に邪魔にならない。
トルエンと水素とによるメチルシクロヘキサン生成反応は発熱反応なので、反応熱を発電帆船１の船内用役に有効利用する。
図２に示すように、水素生産供給システム１０は、図１に示した発電帆船１と、陸上設置のトルエン貯留タンク１１と、陸上設置のメチルシクロヘキサン貯留タンク１２と、触媒を利用してメチルシクロヘキサンを水素とトルエンとに分離する陸上設置の水素分離装置１３と、陸上設置のトルエンタンク１１内のトルエンを接岸中又は沖合停泊中の発電帆船１のトルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク６へ移送する図示しない第１トルエン移送装置と、地上設置のメチルシクロヘキサン貯留タンク１２内のメチルシクロヘキサンを水素分離装置１３へ移送する図示しないメチルシクロヘキサン移送装置と、水素分離装置１３からトルエンを陸上設置のトルエン貯留タンク１１へ移送する図示しない第２トルエン移送装置とを備えている。
水素生産供給システ１０ムによれば、海上の豊富な風力エネルギーを利用して発電帆船１が水素を生成し、且つ水素を安定なメチルシクロヘキサンに変換し、発電帆船１が陸上エネルギー基地までメチルシクロヘキサンを海上輸送し、載貨したメチルシクロヘキサンを陸上設置のメチルシクロヘキサン貯留タンク１２へ荷揚げし、陸上エネルギー基地で分離装置１３がメチルシクロヘキサンを水素とトルエンとに分離し、トルエンを発電帆船１に戻すので、ＣＯ２を排出することなく、且つ安全に、市場に水素を供給することができると共に、水素キャリアとしてトルエンを繰り返し再生利用することができる。
水素生産供給システ１０ムによれば、海上の豊富な風力エネルギーを利用して発電帆船１が水素を生成し、且つ水素を安定なメチルシクロヘキサンに変換し、発電帆船１が陸上エネルギー基地までメチルシクロヘキサンを海上輸送し、載貨したメチルシクロヘキサンを陸上設置のメチルシクロヘキサン貯留タンク１２へ荷揚げし、陸上エネルギー基地で分離装置１３がメチルシクロヘキサンを水素とトルエンとに分離し、トルエンを発電帆船１に戻すので、ＣＯ２を排出することなく、且つ安全に、市場に水素を供給することができると共に、水素キャリアとしてトルエンを繰り返し再生利用することができる。
上記実施例では、水素キャリアとしてトルエンを使用したが、ベンゼン、ナフタレン等の他の芳香族化合物を水素キャリアとして使用しても良い。
上記実施例では、発電帆船１で風力エキルギーを電力に変換し、電力を水素に変換し、水素をメチルシクロヘキサンに変換したが、風力エネルギーを変換した電力を蓄電池に直接貯留して陸上まで海上輸送しても良く、或いは電力を変換した水素を液化し或いは水素貯蔵合金に吸収させて貯留して陸上まで海上輸送しても良い。
水力タービンの配設数は、１に限定されない。発電帆船１の喫水が大の場合は翼掃過面積の大きな水力タービンを１基配設すれ良く。発電帆船１の喫水が小の場合は翼掃過面積の小さな水力タービンを複数配設すれば良い。
上記実施例では、発電帆船１で風力エキルギーを電力に変換し、電力を水素に変換し、水素をメチルシクロヘキサンに変換したが、風力エネルギーを変換した電力を蓄電池に直接貯留して陸上まで海上輸送しても良く、或いは電力を変換した水素を液化し或いは水素貯蔵合金に吸収させて貯留して陸上まで海上輸送しても良い。
水力タービンの配設数は、１に限定されない。発電帆船１の喫水が大の場合は翼掃過面積の大きな水力タービンを１基配設すれ良く。発電帆船１の喫水が小の場合は翼掃過面積の小さな水力タービンを複数配設すれば良い。
上記実施例では、発電帆船１を単胴船としたが、図３に示すように、発電帆船１と同様の機器構成を有する二隻の船幅の小さな発電帆船１’を船首を同一方向へ差し向けて且つ互いに所定の間隔を隔てて平行に配設し、船長方向の複数の位置において二隻の発電帆船１’を上甲板１”で互いに連結し、双胴船の発電帆船１００を構成しても良い。上甲板１”は全通であっても良い。
載貨重量と船長が同じであれば、船幅の大きな単胴船１に比べて、船幅の小さな船１’を二隻平行に配置する双胴船１００の方が、造波抵抗が小さくなり、船速が増加して発電効率が高くなる。
載貨重量と船長が同じであれば、船幅の大きな単胴船１に比べて、船幅の小さな船１’を二隻平行に配置する双胴船１００の方が、造波抵抗が小さくなり、船速が増加して発電効率が高くなる。
本発明は、発電帆船の使用方法及び水素生産供給方法に広く利用可能である。
１、１’、１００ 発電帆船
１” 上甲板
２ 硬帆
３ 水力タービン
４ 発電装置置
５ 電気分解装置
６ トルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク
７ 反応装置
８ 舵
１０ 水素生成供給システム
１１ 陸上設置トルエン貯留タンク
１２ 陸上設置メチルシクロヘキサン貯留タンク
１３ 分離装置
１” 上甲板
２ 硬帆
３ 水力タービン
４ 発電装置置
５ 電気分解装置
６ トルエン／メチルシクロヘキサン貯留タンク
７ 反応装置
８ 舵
１０ 水素生成供給システム
１１ 陸上設置トルエン貯留タンク
１２ 陸上設置メチルシクロヘキサン貯留タンク
１３ 分離装置
Claims (4)
- 甲板上に立設された帆と、船首から前方へ突出して配設された水力タービンと、水力タービンにより駆動される発電機と、発電機の発電電力を使用して水を電気分解し水素を生成する水素生成装置と、複数の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクと、芳香族化合物と水素とを反応させて水素化芳香族化合物を生成する水素化芳香族化合物生成装置と、芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクの芳香族化合物を水素化芳香族化合物生成装置へ流送し、水素化芳香族化合物生成装置から水素化芳香族化合物を芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクへ流送する流送装置と、載貨した水素化芳香族化合物の荷揚装置とを備える発電帆船の使用方法であって、複数の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンク中の何れか一つを空とし、他の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクには芳香族化合物を載貨し、海上の風力エネルギーを利用して発電し、発電電力を使用して水を電気分解し水素を生成し、芳香族化合物を載貨した何れかの芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクから水素化芳香族化合物生成装置へ芳香族化合物を流送し、水素化芳香族化合物生成装置から前記空の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクへ水素化芳香族化合物を流送して、前記空の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクに水素化芳香族化合物を載貨し、前記芳香族化合物を載貨した何れかの芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクを空とし、芳香族化合物を載貨した何れかの芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクから水素化芳香族化合物生成装置への芳香族化合物の流送と、水素化芳香族化合物生成装置から空の芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクへの水素化芳香族化合物の流送とを繰り返して、芳香族化合物／水素化芳香族化合物貯留タンクに載貨された芳香族化合物の全てを水素化芳香族化合物に置換することを特徴とする発電帆船の使用方法。
- 請求項１に記載の使用方法に係る二隻の発電帆船を、船首を同一方向へ差し向けて且つ互いに所定の間隔を隔てて平行に配設し、上甲板で互いに連結することを特徴とする発電帆船の使用方法。
- 芳香族化合物はベンゼン、トルエン、又はナフタレンであり、水素化芳香族化合物はシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、又はデカリンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電帆船の使用方法。
- 請求項１乃至３の何れか１項の方法で発電帆船を使用して製造した水素化芳香族化合物を発電帆船が陸上エネルギー基地まで海上輸送し、載貨した水素化芳香族化合物を陸上設置の水素化芳香族化合物貯留タンクへ荷揚げし、陸上エネルギー基地で分離装置が水素化芳香族化合物を水素と芳香族化合物に分離し、芳香族化合物を発電帆船に戻すことを特徴とする水素生産供給方法。
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