JP7030104B2 - 冷熱を利用するシステム - Google Patents

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Description

本発明の概念による実施形態は、冷熱を利用するシステムに関し、特に、超低温の液化燃料に含まれている冷熱を効率よく利用する冷熱利用システムに関する。
超伝導現象（ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）は、ある物質が、電気抵抗がゼロとなり、内部磁場を押し出すなどの性質を示す現象である。超伝導体（ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、このような超伝導現象が現れる物質である。
一般に、超伝導体を含む超伝導装置を用いる超伝導システムは、前記超伝導体の温度を臨界温度以下に冷却させるための別途の冷却設備が必要である。しかし、このような別途の冷却設備は、多くのスペースを占め、前記冷却設備の運用および維持、管理が難しいという問題がある。
ＬＮＧ貯蔵タンクのＬＮＧを、超伝導装置を循環する冷媒の冷却剤として供給して、冷却設備を代替する技術があるが、前記ＬＮＧを冷媒の冷却剤としてのみ使用するので、様々なエネルギー源が活用されるシステムでは、その活用度が低く、エネルギー効率が低いという問題点がある。
本発明が解決しようとする課題は、液化燃料に含まれている冷熱を効率よく利用する冷熱利用システムを提供することにある。
本発明の実施形態に係る冷熱利用システムは、冷熱エネルギーを持つ液化燃料を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、前記燃料貯蔵タンクに貯蔵された液化燃料から生成されたＢＯＧから改質ガスを抽出する改質器と、前記液化燃料の冷熱エネルギーを利用して、前記改質器から伝達された前記改質ガスを液化させることにより、液化改質ガスを生成する改質ガス液化装置と、前記燃料貯蔵タンクから伝達された前記液化燃料と前記改質ガス液化装置から伝達された前記液化改質ガスに含まれている冷熱エネルギーを冷媒として伝達する熱交換器と、一つまたは二つ以上の超伝導装置と、前記熱交換器から前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置へ前記冷媒を供給する冷媒ラインと、を含み、前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置は、前記熱交換器から伝達された冷媒を用いて、超伝導状態で作動する。
本発明の実施形態に係る冷熱利用システムは、冷熱エネルギーを持つ液化燃料を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、前記燃料貯蔵タンクに貯蔵された液化燃料から生成されたＢＯＧから改質ガスを抽出する改質器と、前記液化燃料の冷熱エネルギーを利用して、前記改質器から伝達された前記改質ガスを液化させることにより、液化改質ガスを生成する改質ガス液化装置と、前記燃料貯蔵タンクから伝達された前記液化燃料と前記改質ガス液化装置から伝達された前記液化改質ガスに含まれている冷熱エネルギーを冷媒として伝達する熱交換器と、前記熱交換器から伝達された気体燃料を用いて力学的エネルギーを生成するエンジンと、前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して超伝導状態を維持し、前記エンジンから伝達された力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する超伝導発電機と、前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して超伝導状態を維持し、前記電気エネルギーを消費する超伝導電力機器と、を含み、前記改質ガス液化装置は、前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して超伝導状態を維持し、前記超伝導状態で作動する。
本発明の実施形態に係る冷熱利用システムは、冷熱エネルギーを持つ液化燃料を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、前記燃料貯蔵タンクに貯蔵された液化燃料から生成されたＢＯＧを貯蔵するＢＯＧ貯蔵タンクと、前記ＢＯＧ貯蔵タンクから伝達された前記ＢＯＧを液化させ、液化されたＢＯＧを前記燃料貯蔵タンクへ伝達する燃料液化装置と、前記ＢＯＧ貯蔵タンクから伝達された前記ＢＯＧから改質ガスを抽出する改質器と、前記液化燃料の冷熱エネルギーを利用して、前記改質器から伝達された前記改質ガスを液化させることにより、液化改質ガスを生成する改質ガス液化装置と、前記燃料貯蔵タンクから伝達された前記液化燃料と前記改質ガス液化装置から伝達された前記液化改質ガスに含まれている冷熱エネルギーを冷媒として伝達する熱交換器と、一つたは二つ以上の超伝導装置と、前記熱交換器から前記燃料液化装置、前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置へ前記冷媒を供給する冷媒ラインと、を含み、前記燃料液化装置、前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置は、前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して超伝導状態を維持し、前記超伝導状態で作動する。
本発明の実施形態に係る冷熱利用システムは、液化燃料に含まれている冷熱を多方面に活用することができるという効果がある。
本発明の実施形態に係る冷熱利用システムは、液化燃料（または液化改質ガス）に含まれている冷熱を利用して、液化装置または超伝導装置などの超低温の環境が必要な装置の前記超低温環境を構築することができるので、エネルギーを効率よく使用することができる。
本発明の実施形態に係る冷熱利用システムは、燃料貯蔵タンクに貯蔵された液化燃料に含まれている冷熱を利用して、超伝導発電機の超伝導状態を維持するとともに、前記液化燃料を使用するエンジンから生成された力学的エネルギーを前記超伝導発電機を用いて電気エネルギーに変換することができるので、エネルギーを効率よく使用することができる。
本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムを概念的に示す図である。 本発明の実施形態によって、燃料伝達ラインの一部がエネルギー変換装置をコイル状に取り囲む例示を示す図である。 本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムを概念的に示す図である。 本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムの診断／制御機能のための数値解析およびそれによるモニタリング／計測方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムの計測関連信号の伝達所要時間同期化方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムを含み、液化燃料の冷熱を活用するハイブリッドシステムを概念的に示す図である。 本発明の実施形態に係る冷熱利用システムを概念的に示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための具体的な内容を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムを概念的に示す。図１を参照すると、本発明の実施形態に係るエネルギー変換システム１００は、燃料貯蔵タンク（または燃料貯蔵装置）１１０、エネルギー変換装置１２０、燃料伝達ライン１３０、および条件制御装置１４０を含むことができる。
燃料貯蔵タンク１１０は、液化燃料（ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｆｕｅｌ）を貯蔵する。燃料貯蔵タンク１１０に貯蔵された液化燃料は、駆動装置または燃料電池（ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ）へ供給できる。前記駆動装置は、エンジン（ｅｎｇｉｎｅ）または内燃機関（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ）であり得るが、これに限定されるものではない。たとえ、図１には一つの燃料貯蔵タンク１１０が示されているが、燃料貯蔵タンク１１０は一つまたはそれ以上であり得る。
燃料貯蔵タンク１１０に貯蔵された液化燃料は、低温（例えば、氷点下）または高圧の状態であり得る。例えば、前記液化燃料は、ＬＰＧ（ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ）、ＬＮＧ（ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ）、および液化水素（ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。前記ＬＰＧ、前記ＬＮＧ、及び前記液化水素は、２５℃と１気圧で（例えば、標準状態（ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｔａｔｅ））で気相（ｇａｓ ｐｈａｓｅ）なので、前記ＬＰＧ、前記ＬＮＧ、及び前記液化水素を液相に維持するためには、燃料貯蔵タンク１１０の内部は低温または高圧の状態でなければならない。
燃料貯蔵タンク１１０に貯蔵された液化燃料は、燃料貯蔵タンク１１０からエネルギー変換装置１２０へ伝達される前に、電気エネルギー（または電力（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ））または力学的エネルギー（または動力（ｐｏｗｅｒ））に変換でき、燃料貯蔵タンク１１０は、変換された電気エネルギーまたは力学的エネルギーをエネルギー変換装置１２０へ伝達することができる。
エネルギー変換装置１２０は、燃料貯蔵タンク１１０から伝達された電気エネルギーを力学的エネルギーに変換し（例えば、モーター（ｍｏｔｏｒ）を用いて変換）、或いは伝達された力学的エネルギーを電気エネルギーに変換することができる（例えば、発電機（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を用いて変換）。
エネルギー変換装置１２０は、特定の低温区間で最適な変換効率を示すことができる。実施形態によって、エネルギー変換装置１２０は、超低温区間で最適なエネルギー変換効率を提供することができる。例えば、エネルギー変換装置１２０は、前記特定の超低温区間で最適な変換効率を有する超伝導（ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）モーターまたは超伝導発電機として実現できる。
本明細書において、超低温とは、超伝導現象が発揮できる（または観察できる）温度を意味する。例えば、前記超低温は、絶対温度４０度以下の温度を意味することができるが、これに限定されるものではない。
燃料伝達ライン１３０は、燃料貯蔵タンク１１０に貯蔵された液化燃料を駆動装置または燃料電池へ伝達する通路または装置であり得る。
実施形態によって、燃料伝達ライン１３０は、エネルギー変換装置１２０から発生した熱を利用して、燃料貯蔵タンク１１０から供給される液化燃料を気化させ、気化された燃料を前記駆動部または前記燃料電池へ伝達することができる。
実施形態によって、燃料伝達ライン１３０の一部は、エネルギー変換装置１２０の外部を包むことができる。例えば、図２に示すように、燃料伝達ライン１３０の一部は、エネルギー変換装置１２０をコイル状に取り囲むパイプ構造を持つことができる。このとき、燃料伝達ライン１３０は、電力線も一緒に包むことができ、これにより熱交換器として用いて電力損失を最小限に抑えることができる。
実施形態によって、燃料伝達ライン１３０の少なくとも一部は、エネルギー変換装置１２０の外部体積をすべて包み込む形で実現できる。
条件制御装置１４０は、エネルギー変換装置１２０および燃料伝達ライン１３０のうちの一部が熱交換を行うことにより、エネルギー変換装置１２０の温度が降温するとき、エネルギー変換装置１２０の温度が（予め設定された）基準温度区間に設定されるように燃料伝達ライン１３０を制御することができる。
実施形態によって、条件制御装置１４０は、エネルギー変換装置１２０の温度を測定することが可能な温度感知センサーを含むことができる。条件制御装置１４０は、温度感知センサーを用いてエネルギー変換装置１２０の温度をモニタリングし、モニタリングの結果に基づいて、エネルギー変換装置１２０の温度が前記基準温度区間を外れたかを感知することができる。
図１に示されたエネルギー変換システム１００は、船舶（ｖｅｓｓｅｌ）、車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）、ロケット（ｒｏｃｋｅｔ）または発電機（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）などに含まれ得るが、これに限定されるものではない。
エネルギー変換システム１００は、燃料貯蔵タンク１１０に貯蔵された液化燃料に関連する事故を防止することができるように動作することができる。
エネルギー変換システム１００は、燃料貯蔵タンク１１０に貯蔵された液化燃料に関連する冷熱エネルギー（または冷熱）を冷媒（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）を介して超伝導モーター、発電機、電力ケーブル、二次電池または燃料電池へ提供することができる。例えば、前記冷媒は不活性ガス（ｉｎｅｒｔ ｇａｓｅｓ）であり得る。したがって、前記超伝導モーター、前記発電機、前記電力ケーブル、前記二次電池または前記燃料電池は、最適の条件（例えば、超伝導状態に達することができる条件）の下で作動することができるので、最適な効率を提供することができる。
エネルギー変換システム１００は、不活性ガスまたは空気をモニタリングすることが可能なガス分析機（ｇａｓ ａｎａｌｙｚｅｒ）をさらに含むことができる。実施形態によって、前記ガス分析機は、不活性ガスまたは空気の入力端（燃料貯蔵タンク１１０とエネルギー変換装置１２０との間）または出力端（燃料伝達ライン１３０と駆動部との間、または燃料伝達ライン１３０と燃料電池との間）に位置することができる。
例えば、前記ガス分析機は、吸収分析法（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、燃焼分析法（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ）、化学分析法（ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ）および／または機器分析法（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いる分析機であり得る。例えば、前記ガス分析機は、分光器（ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）またはガス吸収技法に基づく分析機であり得る。
したがって、エネルギー変換システム１００は、不活性ガスまたは空気をモニタリングし、モニタリング結果を用いて、発生する可能性のある爆発を未然に防止（ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ）することができる。
エネルギー変換システム１００は、電気式計測（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）技術または光学式計測（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）技術を利用して、エネルギー変換システム１００、またはエネルギー変換システム１００が含まれる構造物を計測することができる。例えば、エネルギー変換システム１００は、船舶、自動車、ロケットまたは外力に反応して動力を生成する発電機（例えば、風力発電機、潮流発電機、水力発電発電機または海流発電機など）に含まれ得るので、前記構造物は、前記船舶、前記自動車、前記ロケットまたは前記発電機を意味することができる。
実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、電気式計測技術または光学計測（または光計測）技術を利用して、構造物に対して作用する外力（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ）または前記外力に対する前記構造物の反応を測定することができる。例えば、前記外力は、風力荷重（ｗｉｎｄ ｌｏａｄ）、波力荷重（ｗａｖｅ ｌｏａｄ）または電流負荷（ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏａｄ）であり、前記外力に対する前記構造物の反応は、変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、変形（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、動き（ｍｏｔｉｏｎ）または渦流（ｖｏｒｔｅｘ）であり得る。
実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、電気式計測技術または光学計測技術を利用して、構造物に対して作用する内力（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ）または前記内力に対する前記構造物の反応を測定することができる。例えば、前記内力は、エネルギー変換システム１００に含まれる構成（例えば、燃料貯蔵タンク１１０または３２０）、エネルギー変換装置１２０または３３０、燃料伝達ライン１３０または１４０、または条件制御装置１４０または３５０に加わるスロッシング負荷（ｓｌｏｓｈｉｎｇ ｌｏａｄ）、流負荷（ｆｌｏｗ ｌｏａｄ）、圧力負荷（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｏａｄ）または熱負荷（ｔｈｅｒｍａｌ ｌｏａｄ）であり、前記内力に対する前記構造物の反応は、変位、変形、動き、ウォーキング（ｗａｌｋｉｎｇ）、座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）または渦流であり得る。
例えば、エネルギー変換システム１００は、ライダー（ｌｉｄａｒ）、粒子追跡速度計（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｔｒａｃｋｉｎｇｄ ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）、粒子画像流速計（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｍａｇｅ ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）、歪みセンサー（ｓｔｒａｉｎ ｓｅｎｓｏｒ）、加速度計（ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ）、電流計（（ａｍｍｅｔｅｒ）、音響放出検査器（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｅｒ）、地震感知器（ｓｅｉｓｍｏｍｅｔｅｒ）、流速計（ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｅｒ）、温度センサー（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｅｎｓｏｒ）、または距離分割光損失測定器（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ（ＯＴＤＲ））、ＤＴＳ（ｄｉｓｔｒｉｖｕｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ）、ＢＯＴＲＡ（ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ ａｎａｌｙｚｅｒ）、ＢＯＴＤＲ（ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）、ＤＡＳ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｅｎｓｏｒ）、またはＤＶＳ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）を用いて計測することができる。
エネルギー変換システム１００は、計測結果または状態基準保全（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）を用いる診断（ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ）機能または予知（ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃ）機能を行うことができる。
実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、予測制御（温度、気体または流体力学の流れ、圧力、計測、診断および制御）または自己制御を含む制御機能、またはＥＣ（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ）またはＥＳＤ（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｈｕｔ ｄｏｗｎ）を含む安全機能を提供することができる。
実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、心拍（ｈｅａｒｔ ｂｅａｔ）または挙動（ｂｅｈａｖｉｏｒ）センサーまたは位置センサーを介して海洋構造物の作業者の状態（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）または位置をモニタリングすることができ、モニタリングの結果に基づいて前記作業者が危険な状態にあるときに警報またはアラームを発生することができる。
実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、状態基準保全を用いたメンテナンス機能などを提供することができる。
エネルギー変換システム１００は、計測対象構造物が伝導体であるか或いはエネルギー変換システム１００が電磁場内で計測を行う場合には、光計測（例えば、光有線計測または光無線計測）を用いて実験（または観察）による計測結果または実証データ（ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｄａｔａ）の誤差範囲を最小化することができる。実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、前記計測結果または前記実証データを状況認識（ｃｏｎｔｅｘｔ ａｗａｒｅｎｅｓｓ）技術を利用して処理（または加工）することにより、前記計測結果または前記実証データの誤差範囲を最小化することができる。
したがって、エネルギー変換システム１００は、計測の不確実性を排除することができ、計測の精度または反復度を改善することができる。
実施形態によって、人工知能（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）またはマシンラーニング（ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）技法を用いて前記計測結果または前記実証データの誤差範囲を最小化することができる。よって、エネルギー変換システム１００は（半）自動化できる。
実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、光ファイバセンサー（ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ）を用いて光有線計測機能を行うことができる。実施形態によって、光ファイバセンサーは計測対象構造物の温度または張力を測定することができる。
光ファイバセンサーは光信号伝達用繊維を含むことができる。前記光ファイバセンサーは、シリカ（ｓｉｌｉｃａ）、石英（ｑｕａｒｔｚ）またはポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）を含む光信号伝達用繊維を含むことができ、前記光信号伝達用繊維は、温度断熱機能または張力補強機能のための機能性複合材がコーティングまたはパッケージングされた繊維であり得る。
図３は本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムを概念的に示す図である。図３を参照すると、エネルギー変換システム３００は、燃料生成装置３１０、燃料貯蔵タンク３２０、エネルギー変換装置３３０、燃料伝達ライン３４０、および条件制御装置３５０を含むことができる。実施形態によって、図３のエネルギー変換システム３００は、水（ｗａｔｅｒ）を利用することが可能な発電機に含まれ得る。例えば、エネルギー変換システム３００は、水相風力発電機、潮流発電機、海流発電機または水力発電機に含まれ得る。
図３のエネルギー変換システム３００は、水素燃料を生成する燃料生成装置３１０をさらに含み、液化燃料の中でも水素燃料を使用するという点で、図１のエネルギー変換システム１００とは相違する。図３のエネルギー変換装置３３０、燃料伝達ライン３４０および条件制御装置３５０それぞれは、図１のエネルギー変換装置１２０、燃料伝達ライン１３０および条件制御装置１４０それぞれの機能の中でも、水素燃料に関連する機能を行うことができると理解できる。よって、これら（３２０、３３０、３４０、および３５０）についての詳細な説明は省略する。
燃料生成装置３１０は、エネルギー変換システム３００が利用可能な水（例えば、エネルギー変換システム３００に隣接する水）を用いて水素燃料を生成し、生成された水素燃料を燃料貯蔵タンク３２０へ供給することができる。燃料貯蔵タンク３２０は、燃料生成装置３１０から伝達された水素燃料を貯蔵することができる。
図４は本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムの診断機能（または制御機能）のための数値解析またはこれによるモニタリング（または計測）方法を示すフローチャートである。
図１乃至図４を参照すると、エネルギー変換システム１００または３００（以下、１００と表記）は、マルチフィジックス（ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ）またはその類似技法に基づく数値解析（ｎｕｍｅｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ）（または数値モデリング）を利用して気体、流体または熱力学を動的シミュレーション（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）した結果を条件（ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）として設定することができる（Ｓ４１０）。例えば、前記条件は、外力または内力に関連する条件であり得る。
エネルギー変換システム１００は、前記条件に対するＦＳＩ（ｆｌｕｉｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）技法またはそれと類似する技法を用いて、診断機能（または制御機能）のための数値解析（または数値解析モデリング）を実験（または観察）による計測結果または実証データに基づいて最適化（ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）（または有効化（ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ））し、前記最適化の結果に応じて最適な（または単純な）方法（または式）を抽出する（Ｓ４２０）。例えば、エネルギー変換システム１００は、前記診断機能（または制御機能）のための数値解析方法を、前記計測結果に適した方法で最適化することができる。
エネルギー変換システム１００は、段階Ｓ４２０で抽出された最適の方法に基づいて気体、流体または熱力学、位置、形状のうちの少なくとも一つをモニタリング、計測または分析して制御（例えば、フィードフォワード（ｆｅｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ）または予知（ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ））することができる（Ｓ４３０）。
したがって、エネルギー変換システム１００は、エネルギー変換システム１００（またはエネルギー変換システム１００が含まれている構造物）の燃料消費量を削減するか、安全運用をするか、或いは安全運用時間を延長することができる。
実施形態によって、エネルギー変換システム１００は、人工知能またはマシンラーニング技法を用いて図４の段階（Ｓ４１０乃至Ｓ４３０）を行うことができる。よって、エネルギー変換システム１００は（半）自動化できる。
エネルギー変換システム１００は、構造物に対する計測を行い、計測結果に基づいて、前記構造物の外形をパルスレーザー（ｐｕｌｓｅｄ ｌａｓｅｒ）を用いてスキャニングし（すなわち、レーザースキャニングして）、三次元画像として加工して表示することができる。
図５は本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムの計測関連信号の伝達所要時間同期化方法を示すフローチャートである。図１乃至図５を参照すると、エネルギー変換システム１００は、計測器で生成された第１信号が、前記計測器から、構造物に搭載されたセンサーにまで伝達されるのにかかる第１時間を測定する（Ｓ５１０）。前記第１信号は、前記センサーを活性化または作動可能にイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）させる信号である。例えば、前記第１信号は、ターンオン（ｔｕｒｎ－ｏｎ）信号または作動電圧であり得る。エネルギー変換システム１００は、前記第１信号に反応して前記センサーによって生成された第２信号が前記センサーから前記計測器にまで伝達されるのにかかる第２時間を測定する（Ｓ５２０）。前記第２信号は、前記センサーによって生成された検出信号であり得る。例えば、前記第２信号は測定情報を含むことができる。
エネルギー変換システム１００は、前記計測器が、前記第２信号に含まれている測定情報を定量化し、前記定量化の結果に応じて前記測定情報に該当する測定値を抽出する過程にかかる第３時間を測定する（Ｓ５３０）。
エネルギー変換システム１００は、測定された第１時間、測定された第２時間、または測定された第３時間を、エネルギー変換システム１００で使用される標準時間と同期化する（Ｓ５４０）。
図６は本発明の実施形態に係るエネルギー変換システムを含み、液化燃料の冷熱を活用するハイブリッドシステムを概念的に示す。
図６を参照すると、風力、潮力、波力、地熱または太陽エネルギーなどの新再生可能動力６０１とボイラータービン動力６０２は、タービン（またはスチームタービン）６０３へ伝達される。タービン６０３は、電気エネルギーを生成することが可能な発電機（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）であり得る。実施形態によって、タービン６０３は、伝達された動力６０１および６０２を利用して電気エネルギーを生産することができる。
タービン６０３は、熱交換６０４を介して液化燃料の冷熱エネルギーの伝達を受けて電気エネルギー（または電気）を生産することができる。生産された電気エネルギーはバッテリー充電６１３を介して貯蔵される。実施形態によって、図６の熱交換６０４は図１のエネルギー変換装置１２０であり得る。
実施形態によって、タービン６０３はハイブリッド車や船舶、ロケットなどに含まれ得る。
ハイブリッド車に含まれる車両用発電機が例示的に説明される。前記車両用発電機は、ベルトを介して車両のエンジンに接続される。この時、前記ベルトは、前記車両用発電機の回転体（例えば、ローター（ｒｏｔｏｒ））に接続され、前記エンジンが駆動すると、前記車両用発電機の回転体が回転し、これにより、前記車両用発電機は電気エネルギーを生産する。すなわち、前記車両用発電機は、エンジンによって発生した力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する。
車両用発電機は、回転体の回転による所定の交流電圧を誘導し、前記交流電圧を整流して直流成分の電圧を発生する発電機と、前記発電機の出力端と接地との間に接続され、前記発電機から供給される電気エネルギーを蓄積する蓄電池と、前記発電機の出力端に一側端が接続された警告灯と、前記警告灯の他側端と接地との間に接続された警告灯駆動トランジスタと、前記発電機の出力を入力とする端子とを含み、前記端子が短絡される場合、前記警告灯駆動トランジスタをターンオンさせることにより、前記警告灯を点灯するように制御する検出装置を含むことができる。前記端子同士の間には保護ダイオードが接続され、前記発電機の出力端には負荷（ｌｏａｄ）が接続され得る。
前記車両用発電機は、前記端子のいずれかが短絡されると、警告灯が点灯し、短絡されていない他の端子は発電し続けるようになり、蓄電池または負荷に電気エネルギーが中断なく供給される。
熱交換６０４は、燃料筒６０５に貯蔵された液化燃料をＢＯＧ（ｂｏｉｌｅｄ ｏｆｆ ｇａｓ）液化（Ｌｉｑｕｉｆｉｃａｔｉｏｎ）６０６を経て作られたＢＯＧ６０７を熱交換処理して冷熱エネルギーを生成する。実施形態によって、燃料筒６０５は図１の燃料貯蔵タンク１１０であり得る。
前記冷熱エネルギーはガス供給システム６０８へ伝達できる。実施形態によって、ガス供給システム６０８は燃料ガス供給システム（ｆｕｅｌｅｄ ｇａｓ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ）であり得る。
ガス供給システム６０８は図１の条件制御装置１０４であり得る。
実施形態によって、ガス供給システム６０８は、圧縮機用電動機（ｍｏｔｏｒ ｆｏｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）、ポンプ（ｐｕｍｐ）およびバルブ（ｖａｌｖｅ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。
ガス供給システム６０８は、前記伝達された冷熱エネルギーを第１エンジン６０９と第２エンジン６１０へ伝達することができる。
第１エンジン６０９は、前記冷熱エネルギーによって駆動され、タービン６０３を動作させて電気を生産することができる。また、第１エンジン６０９は、ＣＯ２液化またはハイドレート（ｈｙｄｒａｔｅ）工程６１１によって、ＣＯ２液化ガスをＣＯ２貯蔵筒６１２に貯蔵することができる。例えば、第１エンジン６０９は低圧エンジン（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｅｎｇｉｎｅ）であり得る。
第２エンジン６１０は、前記伝達された冷熱エネルギーに応じて駆動され、タービン６０３から電気エネルギーの供給を受けて駆動されるモーター６１４と連動して推進体（ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ）６１５を駆動させることができる。推進体６１５は、プロペラまたは車輪であり得るが、これに限定されるものではない。
例えば、第２エンジン６１０は、高圧エンジン（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｅｎｇｉｎｅ）であり、２～３０００ＲＰＭの範囲で作動することができる。
ＢＯＧ６０７は改質器６１６へ伝達できる。改質器６１６は、ＢＯＧ６０７から水素を抽出し、抽出された水素を水素貯蔵筒６１７に貯蔵することができる。実施形態によって、水素貯蔵筒６１７には、液化工程６２０によって生成された水素液化燃料が貯蔵できる。例えば、液化工程６２０は、熱交換６０４を介して生成された冷熱エネルギーを利用することができる。
前記水素液化燃料は燃料電池６１９に供給できる。
水素または酸素改質器６１８は、モーター６１４へ伝達されるエネルギー（例えば、電気エネルギー）を利用して酸素または水素を抽出し、抽出された酸素または水素を燃料電池６１９へ伝達することができる。
水素または酸素改質器６１８は、抽出された水素を液化工程６２０で処理し、液化された水素を水素貯蔵筒６１７に貯蔵することができる。
水素または酸素改質器６１８は、抽出された酸素を液化工程６２０で処理し、液化された酸素を酸素貯蔵筒に貯蔵することができる。
たとえ、図６のハイブリッドシステムは、一つの水素貯蔵筒６１７を含むと図示されているが、実施形態によって、前記ハイブリッドシステムは、水素貯蔵筒６１７の他に別途の酸素貯蔵筒を含むことができる。
図７は本発明の実施形態に係る冷熱利用システムを概念的に示す。図７を参照すると、冷熱利用システム７００は、燃料貯蔵タンク７１０、熱交換器７２０、改質器（ｒｅｆｏｒｍｅｒ）７３０、改質ガス液化装置７４０、燃料電池７５０、および超伝導装置７６０を含むことができる。実施形態によって、冷熱利用システム７００は、ＢＯＧ貯蔵タンク７１２、燃料液化装置７１４、および／または改質ガス貯蔵タンク７３２をさらに含むことができる。
図７の冷熱利用システム７００は、図６に示されたハイブリッドシステムと対応できる。
燃料貯蔵タンク７１０は、図６の燃料筒６０５に該当することができ、熱交換器７２０は、図６の熱交換６０４に該当することができ、改質器７３０は、図６の改質器６１６に該当することができ、改質ガス液化装置７４０は、図６の液化工程６２０に該当することができ、燃料電池７５０は、図６の燃料電池６１９に該当することができ、超伝導装置７６０は、図６のタービン６０３、第１エンジン６０９、第２エンジン６１０またはモーター６１４に該当することができるが、これに限定されるものではない。
燃料貯蔵タンク７１０は液化燃料（ＬＦ）を貯蔵することができる。液化燃料（ＬＦ）は、超低温（ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の状態を持ち、これにより冷熱エネルギーを持つ。冷熱エネルギーとは、低温の物体に含まれている超低温の熱エネルギーを意味する。
実施形態によって、液化燃料（ＬＦ）は、ＬＰＧ、ＬＮＧおよび液化水素のうちのいずれかであり得るが、これに限定されるものではなく、水素（ｈｙｄｒｏｇｅｎ）を含み、冷熱を貯蔵することが可能な物質をすべて意味することができる。例えば、液化燃料（ＬＦ）水素、炭素及び酸素のうちの少なくとも一つを含む天然物質（ｎａｔｕｒａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ）または合成物質（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ）であり得る。
前述したように、超低温とは、超伝導現象が発揮できる（または観察できる）温度を意味する。例えば、前記超低温は、絶対温度４０度以下の温度を意味することができるが、これに限定されない。
燃料貯蔵タンク７１０は、燃料貯蔵タンク７１０の内部を低温または高圧状態に維持するための制御装置をさらに含むことができる。例えば、燃料貯蔵タンク７１０は温度センサーまたは圧力センサーを含むことができる。
燃料貯蔵タンク７１０は、熱交換器７２０へ液化燃料（ＬＦ）を伝達することができる。液化燃料（ＬＦ）は、燃料貯蔵タンク７１０と熱交換器７２０との間に接続された燃料ラインを介して伝達できる。
燃料貯蔵タンク７１０から生成されたＢＯＧ（ＢＧ）は改質器７３０へ伝達できる。ＢＯＧ（ＢＧ）は、燃料貯蔵タンク７１０に貯蔵された液化燃料（ＬＦ）が自然に蒸発されることにより生成されたガスを意味する。実施形態によって、ＢＯＧ（ＢＧ）は、標準状態（例えば、２５℃または１気圧）で液化燃料（ＬＦ）から生成されたガスであり得る。
実施形態によって、燃料貯蔵タンク７１０はリリーフバルブ７１１を含むことができる。リリーフバルブ７１１は、燃料貯蔵タンク７１０内でＢＯＧ（ＢＧ）が生成されることにより、燃料貯蔵タンク７１０の圧力が基準圧力を超えるとき、自動的に開放されて生成されたＢＯＧ（ＢＧ）をＢＯＧ貯蔵タンク７１２へ伝達することができる。
ＢＯＧ貯蔵装置７１２は、燃料貯蔵タンク７１０から伝達されたＢＯＧ（ＢＧ）を貯蔵することができる。ＢＯＧ貯蔵装置７１２は、ＢＯＧ（ＢＧ）を燃料液化装置７１４および／または改質器７３０へ伝達することができる。
燃料液化装置７１４は、伝達されたＢＯＧ（ＢＧ）を液化させ、液化されたＢＯＧを燃料貯蔵タンク７１０へ伝達することができる。前記液化されたＢＯＧは、液化燃料（ＬＦ）と同一の物質であり得る。
実施形態によって、燃料液化装置７１４は、熱交換器７２０から伝達された超低温の冷媒（ＲＥＦ）に含まれている冷熱を利用して、ＢＯＧ（ＢＧ）を液化させ、液化されたＢＯＧを燃料貯蔵タンク７１０へ伝達することができる。
燃料貯蔵タンク７１０から生成されたＢＯＧ（ＢＧ）は、ＢＯＧ貯蔵装置７１２に貯蔵できる。
熱交換器７２０は、燃料貯蔵タンク７１０から伝達された液化燃料（ＬＦ）と改質ガス液化装置７４０から伝達された液化改質ガス（ＬＲＧ）に含まれている冷熱を冷媒（ＲＥＦ）へ伝達することができる。
冷媒（ＲＥＦ）は、熱エネルギー（例えば、冷熱エネルギー）を伝達することが可能な物質であり得る。実施形態によって、冷媒（ＲＥＦ）は、液化燃料（ＬＦ）であるか、或いは不活性ガス（ｉｎｅｒｔ ｇａｓ）、アンモニア、窒素、および不凍液のいずれかであり得るが、これに限定されるものではなく、超低温または高温で液相を維持することが可能な物質を意味する。
実施形態によって、熱交換器７２０は、液化燃料（ＬＦ）が伝達される液化燃料ライン（または液化改質ガス（ＬＲＧ）が伝達される液化水素ライン）を冷媒（ＲＥＦ）に通過させることにより、液化燃料（ＬＦ）（または液化改質ガス（ＬＲＧ））に含まれている冷熱を冷媒（ＲＥＦ）へ伝達することができる。
実施形態によって、熱交換器７２０は、液化燃料（ＬＦ）を気化させて気化燃料（ＧＦ）を生成し、これにより発生した気化熱を利用して冷媒（ＲＥＦ）に液化燃料（ＬＦ）の冷熱を伝達することができる。
熱交換器７２０は、冷媒（ＲＥＦ）を冷熱利用システム７００に含まれている装置へ伝達することができる。実施形態によって、熱交換器７２０は、冷媒（ＲＥＦ）を燃料液化装置７１４、改質ガス液化装置７４０または超伝導装置７６０へ伝達することができる。
実施形態によって、冷熱利用システム７００は、冷媒（ＲＥＦ）を各装置へ伝達する冷媒ライン７２２をさらに含むことができる。
熱交換器７２０は、気化燃料（ＧＦ）をエンジン７７０へ伝達することができる。実施形態によって、熱交換器７２０は、前記液化燃料を加熱させて気化燃料を生成する気化器、前記気化器から伝達された前記気化燃料を高圧で圧縮させる圧縮機、または圧縮された気化燃料をエンジンへ伝達する噴射器を含むことができる。
改質器７３０は、燃料貯蔵タンク７１０（またはＢＯＧ貯蔵タンク７１２）から伝達されたＢＯＧ（ＢＧ）を改質し、改質の結果に応じてＢＯＧ（ＢＧ）から改質ガス（ＲＧ）を抽出することができる。実施形態によって、改質器７３０は、ＢＯＧ（ＢＧ）から水素（ｈｙｄｒｏｇｅｎ）、酸素（ｏｘｙｇｅｎ）または炭素（ｃａｒｂｏｎ）を抽出することができる。
実施形態によって、改質ガス（ＲＧ）は、水素、酸素、炭素またはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、改質ガス（ＲＧ）は、水素ガス、酸素ガス、炭素ガス、炭化水素（ｈｙｄｒｏ ｃａｒｂｏｎ）または炭素酸化物（ｏｘｉｄｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ）であり得るが、これに限定されるものではない。
抽出された改質ガス（ＲＧ）は改質ガス貯蔵タンク７３２に貯蔵できる。たとえ、図７には、冷熱利用システム７００が一つの改質ガス貯蔵タンク７３２を含むと図示されているが、実施形態によって、冷熱利用システム７００は、複数の改質ガス貯蔵タンクを含むことができ、改質ガス（ＲＧ）は、その性質に応じて分離されて貯蔵できる。
実施形態によって、改質器７３０は、エンジン７７０の作動に応じて発生した熱エネルギーを利用して、ＢＯＧ（ＢＧ）から改質ガス（ＲＧ）を抽出することができる。
改質器７３０は、抽出された改質ガス（ＲＧ）を改質ガス液化装置７４０および／または燃料電池７５０へ伝達することができる。実施形態によって、改質器７３０は、抽出された改質ガス（ＲＧ）を改質ガス貯蔵タンク７３２へ伝達することができる。
改質ガス貯蔵タンク７３２は、貯蔵された改質ガス（ＲＧ）を改質ガス液化装置７４０および／または燃料電池７５０へ伝達することができる。
改質ガス液化装置７４０は、伝達された改質ガス（ＲＧ）を液化させ、液化改質ガス（ＬＲＧ）を生成し、生成された液化改質ガス（ＬＲＧ）を熱交換器７２０へ伝達することができる。実施形態によって、改質ガス液化装置７４０は、熱交換器７２０から伝達された超低温の冷媒（ＲＥＦ）に含まれている冷熱を利用して、改質ガス（ＲＧ）を液化させることができる。
燃料電池（ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ）７５０は、改質器７３０から伝達された改質ガス（ＲＧ）を利用して電気エネルギー（または電力（ＰＷ））を生成することができる。実施形態によって、燃料電池７５０は、改質器７３０から伝達された水素ガスまたは酸素ガスを用いて電気エネルギー（ＰＷ）を生成することができる。
燃料電池７５０は、生成された電気エネルギー（ＰＷ）を超伝導装置７６０へ伝達することができる。
超伝導装置７６０は、超伝導体を含む装置であり得る。超伝導装置７６０は、超低温の状態で、超伝導現象を利用して作動する装置であり得る。実施形態によって、超伝導装置７６０は、熱交換器７２０から伝達された冷媒（ＲＥＦ）に含まれている冷熱を利用して超伝導状態を維持し、前記超伝導状態で作動することができる。
冷熱利用システム７００は、一つの超伝導装置７６０または二つ以上の超伝導装置７６０を含むことができる。
実施形態によって、二つ以上の超伝導装置７６０を含むとき、超伝導装置７６０は、超伝導発電機７６１、超伝導電力機器７６３および／または超伝導電力貯蔵装置７６５を含むことができる。
超伝導発電機７６１は、冷媒（ＲＥＦ）に貯蔵された冷熱を利用して超伝導状態を維持し、超伝導状態で電気エネルギー（または電力（ＰＷ））を生成することができる。実施形態によって、超伝導発電機７６１は、超伝導状態で、エンジン７７０から伝達された力学的エネルギー（ＭＥ）を電気エネルギー（ＰＷ）に変換することができる。
実施形態によって、超伝導発電機７６１は、超伝導電磁石と超伝導回転子（例えば、コイル）を含むことができる。前記超伝導電磁石は、前記超伝導コイルを包むことができ、電磁場を生成することができる。前記超伝導コイルは、エンジン７７０が回転するとき、前記超伝導電磁石によって生成された電磁場内で回転して力学的エネルギー（ＭＥ）を電気エネルギー（ＰＷ）に変換することができる。
超伝導電力機器７６３は、冷媒（ＲＥＦ）に貯蔵された冷熱を利用して超伝導状態を維持し、超伝導状態で電気エネルギー（ＰＷ）を消費することができる。実施形態によって、超伝導電力機器７６３は、燃料電池７５０から伝達された電気エネルギー（ＰＷ）を消費することができる。
超伝導電力貯蔵装置７６５は、冷媒（ＲＥＦ）に貯蔵された冷熱を利用して超伝導状態を維持し、超伝導状態で超伝導発電機７６１から生産された電気エネルギー（ＰＷ）を貯蔵することができる。超伝導電力貯蔵装置７６５は、貯蔵された電気エネルギー（ＰＷ）を冷熱利用システム７００に含まれている装置（例えば、超伝導電力機器７６３）へ伝達することができる。
実施形態によって、超伝導電力貯蔵装置７６５は、超伝導発電機７６１から生産された電気エネルギー（ＰＷ）を磁気エネルギーに変換して貯蔵し、貯蔵された磁気エネルギーを電気エネルギー（ＰＷ）に変換して超伝導電力機器７６３へ供給することができる。
実施形態によって、超伝導電力貯蔵装置７６５は、超伝導発電機７６１から生産された電気エネルギー（ＰＷ）を力学的エネルギーに変換して貯蔵するフライホイール（ｆｌｙｗｈｅｅｌ）であり得る。
実施形態によって、超伝導装置７６０は、電気エネルギー（ＰＷ）を装置７５０、７６１、７６３または７６５の間で伝達する超伝導ケーブル７６７をさらに含むことができる。実施形態によって、超伝導ケーブル７６７は、超伝導発電機７６１または燃料電池７５０で生成された電気エネルギー（ＰＷ）を冷熱利用システム７００の各装置へ伝達することができる。
実施形態によって、超伝導ケーブル７６１は、冷媒ライン７２１によって取り囲まれ得る。例えば、超伝導ケーブル７６１は、電気エネルギー（ＰＷ）および冷媒（ＲＥＦ）を装置７５０、７６１、７６３または７６５の間で伝達する複合ケーブルで構成できる。
エンジン７７０は、熱交換器７２０から伝達された気体燃料（ＧＦ）を用いて力学的エネルギーを生産する内燃機関であり得る。実施形態によって、エンジン７７０から発生した熱エネルギーは改質器７３０によって使用できる。例えば、エンジン７７０はロケットエンジンまたはジェットエンジン（ｊｅｔ ｅｎｇｉｎｅ）であり得る。
冷熱利用システム７００によれば、液化燃料（ＬＦ）（または液化改質ガス（ＬＲＧ））に含まれている冷熱を液化装置または超伝導装置など、超低温の環境が必要な装置の前記超低温環境を構築することができるので、エネルギーを効率よく使用することができる。
例えば、冷熱利用システム７００によれば、液化燃料（ＬＦ）に含まれている冷熱を利用して超伝導装置７６０の超伝導状態を維持し、液化燃料（ＬＦ）から抽出された気体水素（ＧＨ）を用いて生成された電力エネルギーを超伝導装置７６０へ供給することができる。
本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、そこから様々な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するだろう。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付された請求の範囲の技術的思想によって定められるべきであろう。
本発明の概念による実施形態は、冷熱を利用する冷熱利用システムに関する。

Claims (24)

  1. 冷熱エネルギーを持つ液化燃料を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、
    前記燃料貯蔵タンクに貯蔵された液化燃料から生成されたＢＯＧから改質ガスを抽出する改質器と、
    前記液化燃料の冷熱エネルギーを利用して、前記改質器から伝達された前記改質ガスを液化させることにより、液化改質ガスを生成する改質ガス液化装置と、
    前記燃料貯蔵タンクから伝達された前記液化燃料と前記改質ガス液化装置から伝達された前記液化改質ガスに含まれている冷熱エネルギーを冷媒として伝達する熱交換器と、
    一つまたは二つ以上の超伝導装置と、
    前記熱交換器から前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置へ前記冷媒を供給する冷媒ラインと、を含み、
    前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置は、前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを用いて作動される、冷熱利用システム。
  2. 前記冷熱利用システムは、エンジンをさらに含み、
    前記熱交換器は、前記燃料貯蔵タンクから伝達された前記液化燃料を気化させることにより気化燃料を生成し、前記気化燃料を前記エンジンへ伝達し、
    前記エンジンは、前記気化燃料を用いて力学的エネルギーを生産する、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  3. 前記冷熱利用システムは、
    力学的エネルギーを生成するエンジンと、
    前記二つ以上の超伝導装置と、を含み、
    前記二つ以上の超伝導装置は、超伝導発電機、超伝導ケーブルおよび超伝導電力機器を含み、
    前記超伝導発電機は、超伝導状態で、前記エンジンから伝達された力学的エネルギーを電気エネルギーに変換し、
    前記超伝導ケーブルは、前記超伝導状態で、前記超伝導発電機によって生成された前記電気エネルギーを前記超伝導電力機器へ供給し、
    前記超伝導電力機器は、前記超伝導状態で前記電気エネルギーを消費する、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  4. 前記冷熱利用システムは、
    力学的エネルギーを生成する駆動エンジンと、
    前記二つ以上の超伝導装置と、を含み、
    前記二つ以上の超伝導装置は、超伝導発電機、超伝導貯蔵装置、超伝導ケーブル、および超伝導電力機器を含み、
    前記超伝導発電機は、超伝導状態で、前記駆動エンジンから伝達された力学的エネルギーを電気エネルギーに変換し、
    前記超伝導ケーブルは、前記超伝導状態で、前記超伝導発電機によって生成された前記電気エネルギーを前記超伝導貯蔵装置へ供給し、
    前記超伝導貯蔵装置は、前記超伝導発電機から生産された電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して貯蔵し、貯蔵された磁気エネルギーを前記電気エネルギーに変換して前記超伝導ケーブルを介して前記超伝導電力機器へ供給し、
    前記超伝導電力機器は、前記超伝導ケーブルを介して前記超伝導貯蔵装置から供給された前記電気エネルギーを消費する、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  5. 前記冷熱利用システムは、力学的エネルギーを生成する駆動エンジンをさらに含み、
    前記改質器は、前記駆動エンジンの作動に応じて発生した熱エネルギーを利用して、前記ＢＯＧから前記改質ガスを抽出する、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  6. 前記改質器から伝達された前記改質ガスを用いて電気エネルギーを生成する燃料電池をさらに含む、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  7. 前記改質ガスは水素、酸素および炭素のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  8. 前記冷媒は、前記液化燃料、または不活性ガス、アンモニアおよび窒素のうちのいずれかである、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  9. 前記冷媒ラインは前記熱交換器、前記改質ガス液化装置、または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置の少なくとも一部を取り囲むパイプ構造を持つ、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  10. 前記冷熱利用システムは船舶、自動車、ロケットまたは発電機に含まれる、請求項１に記載の冷熱利用システム。
  11. 冷熱エネルギーを持つ液化燃料を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、
    前記燃料貯蔵タンクに貯蔵された液化燃料から生成されたＢＯＧから改質ガスを抽出する改質器と、
    前記液化燃料の冷熱エネルギーを利用して、前記改質器から伝達された前記改質ガスを液化させることにより、液化改質ガスを生成する改質ガス液化装置と、
    前記燃料貯蔵タンクから伝達された前記液化燃料と前記改質ガス液化装置から伝達された前記液化改質ガスに含まれている冷熱エネルギーを冷媒として伝達し、前記液化燃料を気化することにより気体燃料を生成する熱交換器と、
    前記熱交換器から伝達された気体燃料を用いて力学的エネルギーを生成するエンジンと、
    前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して超伝導状態を維持し、前記エンジンから伝達された力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する超伝導発電機と、
    前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して超伝導状態を維持し、前記電気エネルギーを消費する超伝導電力機器と、を含み、
    前記改質ガス液化装置は、前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して作動される、冷熱利用システム。
  12. 前記熱交換器から前記改質ガス液化装置へ、または、前記超伝導発電機と前記超伝導電力機器のうち少なくともいずれかへ前記冷媒を供給する冷媒ラインをさらに含む、請求項１１に記載の冷熱利用システム。
  13. 前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して超伝導状態を維持し、前記超伝導発電機によって生成された前記電気エネルギーを前記超伝導電力機器へ供給する超伝導ケーブルをさらに含む、請求項１１に記載の冷熱利用システム。
  14. 前記超伝導ケーブルは、前記熱交換器から伝達された冷媒を前記超伝導発電機と前記超伝導電力機器へ伝達する、請求項１３に記載の冷熱利用システム。
  15. 前記超伝導発電機から生産された電気エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気エネルギーを前記超伝導電力機器へ供給する超伝導電力貯蔵装置をさらに含む、請求項１１に記載の冷熱利用システム。
  16. 冷熱エネルギーを持つ液化燃料を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、
    前記燃料貯蔵タンクに貯蔵された液化燃料から生成されたＢＯＧを貯蔵するＢＯＧ貯蔵タンクと、
    前記ＢＯＧ貯蔵タンクから伝達された前記ＢＯＧを液化させ、液化されたＢＯＧを前記燃料貯蔵タンクへ伝達する燃料液化装置と、
    前記ＢＯＧ貯蔵タンクから伝達された前記ＢＯＧから改質ガスを抽出する改質器と、
    前記液化燃料の冷熱エネルギーを利用して、前記改質器から伝達された前記改質ガスを液化させることにより、液化改質ガスを生成する改質ガス液化装置と、
    前記燃料貯蔵タンクから伝達された前記液化燃料と前記改質ガス液化装置から伝達された前記液化改質ガスに含まれている冷熱エネルギーを冷媒として伝達する熱交換器と、
    一つたは二つ以上の超伝導装置と、
    前記熱交換器から前記燃料液化装置、前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置へ前記冷媒を供給する冷媒ラインと、を含み、
    前記燃料液化装置、前記改質ガス液化装置または前記一つまたは二つ以上の超伝導装置は、前記冷媒に含まれている冷熱エネルギーを利用して作動される、冷熱利用システム。
  17. 前記冷熱利用システムは、光計測機能、状態基準保全を用いた診断機能、予測制御または自己制御を含む制御機能、ＥＣ（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ）またはＥＳＤ（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｈｕｔ ｄｏｗｎ）を含む安全機能、作業者の状態のモニタリング機能、前記作業者の位置のモニタリング機能、または前記状態基準保全を用いたメンテナンス機能を提供する、請求項１６に記載の冷熱利用システム。
  18. 前記冷熱利用システムは、光ファイバセンサーを用いて温度測定または張力測定機能を行う、請求項１７に記載の冷熱利用システム。
  19. 前記光ファイバセンサーは、温度断熱機能または張力補強機能のための機能性複合材がコーティングまたはパッケージングされた光信号伝達用繊維を含む、請求項１８に記載の冷熱利用システム。
  20. 前記冷熱利用システムは、
    マルチフィジックス技法に基づいた数値モデリングを用いて気体、流体または熱力学を動的シミュレーションした結果を条件として設定し、
    前記条件に対するＦＳＩ技法を用いて、前記診断機能または前記制御機能のための最適の単純式を抽出し、
    前記抽出された最適の単純式に基づいて前記気体、前記流体または前記熱力学のうちの少なくとも一つをモニタリングし、
    前記モニタリングの結果に応じて前記制御機能を行う、請求項１７に記載の冷熱利用システム。
  21. 前記冷熱利用システムは、マシンラーニング技法を用いて前記制御機能を行う、請求項２０に記載の冷熱利用システム。
  22. 前記冷熱利用システムは、
    光計測技術を利用して、前記冷熱利用システムが含まれている構造物を計測し、前記計測による計測結果を状況認識技術を利用して処理し、処理結果に基づいて前記計測結果の誤差範囲を最小化する、請求項１７に記載の冷熱利用システム。
  23. 前記冷熱利用システムは、マシンラーニング技法を用いて前記計測結果の誤差範囲を最小化する、請求項２２に記載の冷熱利用システム。
  24. 前記冷熱利用システムは、
    計測器によって生成された第１信号が、計測器から、構造物に搭載されたセンサーにまで伝達されるのにかかる第１時間、第１信号に反応して前記センサーによって生成された第２信号が、前記センサーから前記計測器にまで伝達されるのにかかる第２時間、または前記第２信号が前記計測器に到達して定量化されて抽出されるのにかかる第３時間を標準時間と同期化する、請求項１６に記載の冷熱利用システム。
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