JP7049151B2 - 製造システム、システム、制御装置、プログラム、および化合物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、製造システム、システム、制御装置、プログラム、および化合物の製造方法に関する。

火力発電を行う発電施設は、燃料を燃焼させて発電する際に二酸化炭素を排出する。

発電施設から排出される二酸化炭素は、環境負荷が大きいため、二酸化炭素排出量を削減することが望まれる。発電施設の発電効率を向上させることで、二酸化炭素の排出量を抑制することができるが、電力需要に応じて発電施設の発電量を大きくすると、二酸化炭素の排出量が大きくなってしまう。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、電力需要の高さ、火力発電システムの発電量の大きさ、および火力発電システムの単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第１パラメータが第１閾値以上であると判定された第１期間に二酸化炭素を取得する二酸化炭素取得部と、電力需要の高さ、火力発電システムの発電量の大きさ、および火力発電システムの単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第２パラメータが第２閾値未満であると判定された第２期間に電解により発生された水素を取得する水素取得部と、第１期間に取得された二酸化炭素と、第２期間に取得された水素とを反応させて炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する合成部とを備える製造システムを提供する。

本発明の第２の態様においては、本発明の第１の態様の製造システムと、電解によって水素を発生する電解システムとを備えるシステムを提供する。

本発明の第３の態様においては、炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する製造システムに、電力需要の高さ、火力発電システムの発電量の大きさ、および火力発電システムの単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第１パラメータが第１閾値以上であると判定された第１期間に二酸化炭素を取得させる制御を行う二酸化炭素取得制御部と、製造システムに、電力需要の高さ、火力発電システムの発電量の大きさ、および火力発電システムの単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第２パラメータが第２閾値未満であると判定された第２期間に電解により発生された水素を取得させる制御を行う水素取得制御部と、製造システムに、第１期間に取得された二酸化炭素と、第２期間に取得された水素とを反応させて化合物を合成させる制御を行う合成制御部とを備える制御装置を提供する。

本発明の第４の態様においては、電力需要の高さ、火力発電システムの発電量の大きさ、および火力発電システムの単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第１パラメータが第１閾値以上であると判定された第１期間に二酸化炭素を取得する二酸化炭素取得段階と、電力需要の高さ、火力発電システムの発電量の大きさ、および火力発電システムの単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第２パラメータが第２閾値未満であると判定された第２期間に電解により発生された水素を取得する水素取得段階と、第１期間に取得された二酸化炭素と、第２期間に取得された水素とを反応させて炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する合成段階とを備える化合物の製造方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係るシステム１０の構成を示す。 本実施形態に係るシステム１０の動作フローを示す。 本実施形態に係るシステム１０における二酸化炭素排出量、二酸化炭素取得量および買電価格の時間推移の一例を示す。 本実施形態に係るシステム１０における買電価格および水素取得量の時間推移の一例を示す。 本実施形態の複数の態様が全体的または部分的に具現化されうるコンピュータ１９００の例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るシステム１０の構成を示す。システム１０は、火力発電システム２０に関するパラメータに応じて、火力発電システム２０により排出される二酸化炭素の取得と、電解により発生された水素の取得とを行う。そして、システム１０は、取得した二酸化炭素と水素とから化合物を合成する。システム１０は、火力発電システム２０と、電解システム３０と、製造システム４０と、制御装置５０とを備える。

火力発電システム２０は、電力系統に電気的に接続され、事業者により使用される自家発電用の小規模の火力発電所もしくは火力発電装置等である。これに代えて、火力発電システム２０は、電力会社が運用する大規模の火力発電所であってもよい。火力発電システム２０は、石油、石炭、天然ガス、または廃棄物等の燃料を燃焼させて、燃焼の熱エネルギーを電力へ変換し、火力発電システム２０に電気的に接続された他の施設等に電力を供給する。火力発電システム２０は、電力需要に応じて発電量（単位は一例としてｋＷｈ）を変動させることができ、火力発電システム２０の二酸化炭素排出量（単位は一例としてノルマルリューベ／時、「Ｎｍ３／時」とも示す。）は、発電量に応じて変動する。火力発電システム２０は、発電電力のうち余剰電力の少なくとも一部を電力系統に送電（売電）し、不足電力の少なくとも一部を電力系統から受電（買電）できる構成をとってよい。

ここで、電力需要は、火力発電システム２０に直接または電力系統を介して接続された施設等が特定の時間帯に使用する電力必要量（単位は一例としてｋＷｈ）、電解システム３０が電力会社等から電力系統を介して受電する際の買電価格（単位は一例として円／ｋＷｈ）、および火力発電システム２０が電力系統を介して電力会社等へ送電する際の売電価格（単位は一例として円／ｋＷｈ）のうちの少なくとも一つに影響を与えることから、これらのパラメータを電力需要を示すパラメータとして用いてよい。例えば、電力需要が高くなると、電力必要量、買電価格、および売電価格が上昇する。電力需要は、現在の実際の値であってよく、または推定された将来の値であってもよい。本明細書において電力需要は同様のものを示す。

電解システム３０は、火力発電システム２０と電力系統とに電気的に接続され、電解によって水素を生成する水素発生装置であってよい。電解システム３０は、火力発電システム２０および電力系統の少なくとも一方から供給される電力を用いて、水電解により水素を発生する。

製造システム４０は、火力発電システム２０から取得した二酸化炭素と電解システム３０から取得した水素とを反応させて、炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する。製造システム４０は、推定部１００と、火力発電システム制御部１１０と、判定部１２０と、二酸化炭素取得部１３０と、二酸化炭素貯蔵部１４０と、水素取得部１５０と、水素貯蔵部１６０と、合成部１７０と、合成化合物貯蔵部１８０と、を有する。

推定部１００は、火力発電システム２０に接続され、火力発電システム２０に対する電力需要を推定する。推定部１００は、電力会社または火力発電システム２０から、過去の電力需要を示すデータを受け取り、当該データから将来の単位時間当たりの電力需要を推定してよい。また、推定部１００は、火力発電システム２０の発電量の大きさ、および火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つを推定してもよい。例えば、推定部１００は、火力発電システム２０の予め設定されている発電計画、および火力発電システム２０に対する過去の電力需要等を示すデータを火力発電システム２０から受け取り、当該データから火力発電システム２０の将来の単位時間当たりの発電量を推定してよい。また、推定部１００は、火力発電システム２０から、火力発電システム２０の過去の単位時間当たりの二酸化炭素排出量を示すデータを受け取り、当該データから火力発電システム２０の将来の単位時間当たりの二酸化炭素排出量を推定してよい。

推定部１００は、例えば、電力需要、発電量、または二酸化炭素排出量の過去のデータ自体または過去Ｘ年分のデータの平均値／最大値等を、推定したデータとしてよく、または当該過去のデータ等を、温度、湿度、および天気等のうちの少なくとも一つに応じて補正して、推定したデータとしてよい。なお、製造システム４０は、推定部１００を有さなくてもよく、この場合、製造システム４０の各部は、現在の電力需要等を用いる。

火力発電システム制御部１１０は、推定部１００と火力発電システム２０とに接続され、電力需要に応じて火力発電システム２０の発電量を制御する。火力発電システム制御部１１０は、推定部１００から推定した将来の電力需要を受け取り、当該電力需要に応じて火力発電システム２０の発電量を制御してよい。また、火力発電システム制御部１１０は、火力発電システム２０から受け取った発電計画または現在の電力需要に応じて火力発電システム２０の発電量を制御してよい。例えば、火力発電システム制御部１１０は、電力需要（例えば電力必要量）が大きいほど、発電量をより大きくするように火力発電システム２０を制御してよい。

判定部１２０は、火力発電システム２０と推定部１００とに接続され、電力需要の高さ、火力発電システム２０の発電量の大きさ、および火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第１パラメータが第１閾値以上か否か、および火力発電システム２０の発電量の大きさ、および火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第２パラメータが第２閾値未満か否かをそれぞれ判定する。判定部１２０は、二酸化炭素排出量の低減等、環境負荷を考慮して、火力発電システム２０の発電量の大きさまたは単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさに応じた第１パラメータおよび第１閾値を用いてよい。さらに、判定部１２０は、電解システム３０の消費電力等のコストを考慮して、電力需要の高さに応じた第２パラメータおよび第２閾値を用いてよい。判定部１２０は、火力発電システム２０および推定部１００の少なくとも一方から受け取ったデータ（例えば、推定部１００により推定されたデータ、または火力発電システム２０から受け取る現在のデータもしくは発電計画等）を第１パラメータおよび／または第２パラメータとして用いて、第１閾値および／または第２閾値との比較判定を行ってよい。

ここで、第１パラメータおよび第２パラメータは、電力需要が高いほど、火力発電システム２０の発電量が大きくなるほど、または火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量が大きくなるほど、大きくなるパラメータであってよい。また、第１パラメータおよび第２パラメータは異なるパラメータであってよく、または同じパラメータであってもよい。

二酸化炭素取得部１３０は、判定部１２０において、第１パラメータが第１閾値以上であると判定された第１期間に二酸化炭素を取得する。二酸化炭素取得部１３０は、電力需要がより大きく、火力発電システム２０の二酸化炭素排出量がより大きくなる第１期間に、火力発電システム２０から排出される二酸化炭素を取得することができる。

二酸化炭素貯蔵部１４０は、二酸化炭素を受け取り可能に二酸化炭素取得部１３０に接続され、二酸化炭素取得部１３０が取得した二酸化炭素を貯蔵するタンク等であってよい。

水素取得部１５０は、判定部１２０において第２パラメータが第２閾値未満であると判定された第２期間に、電解システム３０で電解により発生された水素を取得する。水素取得部１５０は、電力需要がより小さく、余剰電力がより大きいまたは電気料金（買電価格または売電価格）がより安価である第２期間に電解システム３０を稼働させ、発生した水素を取得することができる。

水素貯蔵部１６０は、水素を受け取り可能に水素取得部１５０に接続され、水素取得部１５０が取得した水素を貯蔵するタンク等であってよい。

合成部１７０は、二酸化炭素貯蔵部１４０に貯蔵された第１期間に取得された二酸化炭素と、水素貯蔵部１６０に貯蔵された第２期間に取得された水素とを受け取り、当該二酸化炭素と水素とを反応させて炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する。合成部１７０において合成される化合物は、メタノール等のアルコール、ジメチルエーテル等のエーテル、メタン等のアルカン、その他の有機化合物、含炭素燃料、および炭化水素エネルギー源を１種または２種以上含んでよい。

合成化合物貯蔵部１８０は、合成された化合物を受け取り可能に合成部１７０に接続され、合成部１７０により合成された化合物を貯蔵するタンク等であってよい。

制御装置５０は、製造システム４０の判定部１２０に接続され、判定部１２０の判定に応じて製造システム４０の動作を制御するコンピュータであってよい。制御装置５０は、二酸化炭素取得制御部５２と、水素取得制御部５４と、合成制御部５６とを備える。

二酸化炭素取得制御部５２は、製造システム４０の二酸化炭素取得部１３０に接続される。二酸化炭素取得制御部５２は、製造システム４０の二酸化炭素取得部１３０に、電力需要の高さ、火力発電システム２０の発電量の大きさ、および火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第１パラメータが第１閾値以上であると判定部１２０において判定された第１期間に、火力発電システム２０から排出される二酸化炭素を取得させる制御を行う。

水素取得制御部５４は、製造システム４０の水素取得部１５０に接続される。水素取得制御部５４は、製造システム４０の水素取得部１５０に、電力需要の高さ、火力発電システム２０の発電量の大きさ、および火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量の大きさの少なくとも１つに応じた第２パラメータが第２閾値未満であると判定部１２０において判定された第２期間に、電解システム３０において電解により発生された水素を取得させる制御を行う。

合成制御部５６は、製造システム４０の合成部１７０に接続される。合成制御部５６は、製造システム４０の合成部１７０に、第１期間に取得された二酸化炭素と、第２期間に取得された水素とを反応させて化合物を合成させる制御を行う。

図２は、本実施形態に係るシステム１０の動作フローを示す。本実施形態では、一例として、判定部１２０は、第１パラメータとして、火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量を用い、第２パラメータとして、推定された買電価格を用いる。

ステップ２００において、判定部１２０は、火力発電システム２０および推定部１００の少なくとも一つから、火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量を示すデータを受け取る。なお、判定部１２０は、電力会社、火力発電システム２０、および推定部１００の少なくとも１つから単位時間当たりの電力需要のデータを受け取ってよい。また、判定部１２０は、火力発電システム２０および推定部１００の少なくとも１つから火力発電システム２０の単位時間当たりの発電量のデータを受け取ってもよい。

判定部１２０は、二酸化炭素排出量が第１閾値以上か否かを判定する。なお、判定部１２０は、電力需要および発電量の少なくとも一つを第１パラメータとして用いてもよい。

ここで、第１閾値は、例えば、過去の所定期間内（例えば、一日、一ヶ月、または一年内）での単位時間当たりの二酸化炭素排出量の最大値のｘ（ｘ＜１）倍の値に設定される。なお、第１閾値は、過去の所定期間内（例えば、一日、一ヶ月、または一年内）での単位時間当たりの最大電力需要、単位時間当たりの最大発電量、または火力発電システム２０の単位時間当たりの発電量の最大定格値のｘ（ｘ＜１）倍の値に設定されてもよい。

判定部１２０は、第１パラメータが第１閾値以上であると判定すると、第１パラメータが第１閾値以上であることを示す信号を制御装置５０に送信し、処理をステップ２１０に進める。一方、判定部１２０は、第１パラメータが第１閾値未満であると判定すると、ステップ２２０に移行してよい。

次に、ステップ２１０において、制御装置５０の二酸化炭素取得制御部５２は、判定部１２０からの第１パラメータが第１閾値以上であると判定されたことを示す信号を受信したことに応じて、製造システム４０の二酸化炭素取得部１３０に対して二酸化炭素を取得するように制御信号を送信する。二酸化炭素取得部１３０は、当該制御信号を受信したことに応じて、第１期間に火力発電システム２０が排出する二酸化炭素を少なくとも一部分取得して、火力発電システム２０が大気中に排出する二酸化炭素の量を抑える。

ここで、第１期間は、第１パラメータが第１閾値以上であると判定されてから、第１パラメータが第１閾値未満であると判定されるまでの間、または第１パラメータが第１閾値以上であると判定された後の予め定められた期間であってよい。また、火力発電システム制御部１１０は、第１期間に火力発電システム２０の発電量を増加させるものであってよい。

また、二酸化炭素取得部１３０は、少なくとも第１期間に火力発電システム２０が排出する二酸化炭素を取得してよい。例えば、二酸化炭素取得部１３０は、火力発電システム２０が排出する二酸化炭素を第１期間のみの間取得してよい。

また、二酸化炭素取得部１３０は、第１期間以外の期間も火力発電システム２０が排出する二酸化炭素を取得してよく、この場合、二酸化炭素取得部１３０は、第１期間において、第１パラメータが第１閾値未満であると判定された期間よりも優先して二酸化炭素を取得してよい。例えば、二酸化炭素取得部１３０は、第１期間における単位時間当たりの二酸化炭素取得量が、第１期間以外の期間の単位時間当たりの二酸化炭素取得量よりも大きくなるように二酸化炭素を取得してよい。

次に、ステップ２２０において、判定部１２０は、例えば電力会社、火力発電システム２０、および推定部１００の少なくとも１つから、買電価格を示すデータを受け取り、当該買電価格が第２閾値未満か否かを判定する。なお、判定部１２０は、火力発電システム２０および推定部１００の少なくとも１つから火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量および発電量の少なくとも一つを示すデータを受け取ってもよい。

判定部１２０は、買電価格である第２パラメータが第２閾値未満であるか否か判定する。なお、判定部１２０は、火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量および発電量の少なくとも一つを第２パラメータとして用いてもよい。

第２閾値は、例えば、過去の所定期間内（例えば、一日、一ヶ月、または一年内）での買電価格の最小値のｘ（ｘ≧１）倍の値に設定される。なお、第２閾値は、例えば、過去の所定期間内（例えば、一日、一ヶ月、または一年内）での単位時間当たりの二酸化炭素排出量の最小値、単位時間当たりの最小発電量、または火力発電システム２０の最小出力の場合の最小発電量のｘ（ｘ＞１）倍の値に設定されてよい。

判定部１２０は、第２パラメータが第２閾値未満であると判定すると、第２パラメータが第２閾値未満であることを示す信号を制御装置５０に送信し、処理をステップ２３０に進める。一方、判定部１２０が第２パラメータが第２閾値以上であると判定すると、製造システム４０は、ステップ２４０に移行してよい。

ステップ２３０において、制御装置５０の水素取得制御部５４は、判定部１２０から第２パラメータが第２閾値未満であると判定されたことを示す信号を受信したことに応じて、製造システム４０の水素取得部１５０に対して水素を取得するように制御信号を送信する。水素取得部１５０は、当該制御信号を受信したことに応じて、第２期間に電解システム３０を稼働させる。水素取得部１５０は、電解システム３０から発生された水素の少なくとも一部を取得して、水素貯蔵部１６０に貯蔵する。

電解システム３０は、少なくとも第２期間に、火力発電システム２０から直接、または火力発電システム２０が接続された電力系統から電力を受け取る。ここで、電解システム３０は、第２期間のみ稼働して水素を発生し、水素取得部１５０は、第２期間のみに発生した水素を取得してよい。

また、電解システム３０は、第２期間以外の期間も稼働してよく、水素取得部１５０は、第２期間に発生された水素を、第２パラメータが第２閾値以上であると判定された期間に発生された水素よりも優先して取得してよい。水素取得部１５０は、水素取得部１５０における水素取得量（単位は一例としてノルマルリューベ／時、「Ｎｍ３／時」とも示す。）および電解システム３０における水素発生量（単位は一例としてノルマルリューベ／時、「Ｎｍ３／時」とも示す。）の少なくとも一つを制御することで、第２期間に発生された水素を優先して取得してよい。例えば、水素取得部１５０は、第２期間における単位時間当たりの水素取得量が第２期間以外の期間での水素取得量よりも大きくなるように水素を取得してよい。また、電解システム３０は、第２期間における単位時間当たりの水素発生量（または電解システム３０における単位時間当たりの電力消費量）が、第２期間以外の期間での水素発生量（または電力消費量）よりも大きくなるように水素取得部１５０により制御されてよい。

次に、ステップ２４０において、合成部１７０は、制御装置５０の合成制御部５６から制御信号を受信したことに応じて、合成を開始するのに必要な二酸化炭素および水素の最低量があるか否かを、二酸化炭素貯蔵部１４０に貯蔵された二酸化炭素の量および水素貯蔵部１６０に貯蔵された水素の量から判断してよい。システム１０は、二酸化炭素貯蔵部１４０に貯蔵された二酸化炭素の量および水素貯蔵部１６０に貯蔵された水素の量の少なくとも一方の量が化合物の合成開始のために不十分であると合成部１７０が判断すると、二酸化炭素または水素の取得のためにステップ２００に戻る。

合成部１７０が、二酸化炭素貯蔵部１４０に貯蔵された二酸化炭素の量および水素貯蔵部１６０に貯蔵された水素の量が化合物の合成開始のために十分であると判断すると、ステップ２５０において、合成部１７０は、制御装置５０の合成制御部５６からの制御信号に応じて、貯蔵された二酸化炭素および水素を反応させ、化合物として例えばメタノールを合成して貯蔵する。

本実施形態により、火力発電システム２０から大気中に排出される二酸化炭素を削減して、より安価な電気料金を用いて発生させた水素により化合物を合成することができる。

図３は、本実施形態に係るシステム１０における二酸化炭素排出量、二酸化炭素取得量および買電価格の時間推移の一例を示す。図３のグラフは、図２の実施形態において用いられた第１パラメータおよび第２パラメータの時間推移の具体例を示す。

図３の上段のグラフは、火力発電システム２０の単位時間当たりの二酸化炭素排出量の時間推移と、買電価格の時間推移とを示す。上段のグラフにおけるｔ０～ｔ１の期間およびｔ２～ｔ３の期間の第１期間において、判定部１２０は、第１パラメータが第１閾値以上であると判定する。図３の中段のグラフは、二酸化炭素取得部１３０により二酸化炭素が取得され、二酸化炭素排出量が低減された火力発電システム２０の二酸化炭素排出量の時間推移を示す。図３の下段のグラフは、二酸化炭素取得部１３０により取得される単位時間当たりの二酸化炭素取得量の時間推移を示す。図３の中段および下段のグラフに示すように、火力発電システム２０の二酸化炭素排出量は、二酸化炭素取得部１３０により取得された分減少する。二酸化炭素取得部１３０は、図３の下段のグラフのように第１期間のみで取得した二酸化炭素を、二酸化炭素貯蔵部１４０に貯蔵する。本実施形態により、システム１０は、二酸化炭素排出量が所定の値を超えないように効率的に制御できる。

図４は、本実施形態に係るシステム１０における買電価格および水素の取得量の時間推移の一例を示す。図４のグラフは、図２の実施形態において用いられた第１パラメータおよび第２パラメータの時間推移の具体例を示す。

図４の上段のグラフは、買電価格の時間推移を示す。上段のグラフにおけるｔ４以降の期間の第２期間において、判定部１２０は、第２パラメータが第２閾値未満であると判定する。図４の中段のグラフは、電解システム３０により発生された水素を水素取得部１５０により取得する単位時間当たりの取得量の時間推移を示す。図４の下段のグラフは、水素貯蔵部１６０に貯蔵された水素の貯蔵量の時間推移を示す。水素取得部１５０は、図４の中段および下段のグラフのように、第２期間のみで水素を取得し、取得した水素を水素貯蔵部１６０に貯蔵する。本実施形態により、システム１０は、水素の生成のための電気料金を抑えて、低コストで化合物を合成できる。

なお、判定部１２０は、各パラメータに対応する第１閾値および第２閾値を判定部１２０内の記憶装置等に記憶させてよい。第１閾値は、火力発電システム２０の二酸化炭素排出量の目標値（例えば、前年度の二酸化炭素排出量からの削減目標）に応じて決定されてよい。例えば、第１閾値は、二酸化炭素排出量をより低減する場合はより小さい値に設定される。第２閾値は、取得した二酸化炭素を全て目標の化合物に合成可能な量の水素を取得できるような値に設定されてよい。例えば、第２閾値は、二酸化炭素取得量がより大きいほど（または第１閾値がより小さいほど）、より大きい値に設定される。

第１閾値および第２閾値は、ユーザにより設定されてよい。また、判定部１２０は、火力発電システム２０の過去の二酸化炭素排出量、過去の化合物の合成量、および過去の電力需要等のうちの少なくとも一つを機械学習して、第１閾値および第２閾値を機械学習の結果に応じて更新してよい。

本実施形態により、製造システム４０は、パラメータを用いた判定によって、火力発電システム２０から排出される二酸化炭素を取得する第１期間と、電解システム３０から発生される水素を取得する第２期間とを適切に決定することができ、火力発電システム２０の余剰電力により生成した水素を用いて、火力発電システム２０の二酸化炭素排出量を効率的に削減できる。

図５は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１９００の例を示す。コンピュータ１９００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１９００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ１９００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１９００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２０００によって実行されてよい。

本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＤＶＤドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部を備える。

ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、有線又は無線によりネットワークを介して他の装置と通信する。また、通信インターフェイスは、通信を行うハードウェアとして機能する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤドライブ２０６０は、ＤＶＤ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。

また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フラッシュメモリ・ドライブ２０５０は、フラッシュメモリ２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続するとともに、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。

ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フラッシュメモリ２０９０、ＤＶＤ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１９００に読み取られ、ソフトウェアと、上記様々なタイプのハードウェア資源との間の協働をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１９００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フラッシュメモリ２０９０、又はＤＶＤ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。

また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０（ＤＶＤ２０９５）、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０（フラッシュメモリ２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０及び外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。

本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。

また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすか否かを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。

また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。

また、実施形態の説明において複数の要素が列挙された場合には、列挙された要素以外の要素を用いてもよい。例えば、「Ｘは、Ａ、Ｂ及びＣを用いてＹを実行する」と記載される場合、Ｘは、Ａ、Ｂ及びＣに加え、Ｄを用いてＹを実行してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム１０、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ システム
２０ 火力発電システム
３０ 電解システム
４０ 製造システム
５０ 制御装置
５２ 二酸化炭素取得制御部
５４ 水素取得制御部
５６ 合成制御部
１００ 推定部
１１０ 火力発電システム制御部
１２０ 判定部
１３０ 二酸化炭素取得部
１４０ 二酸化炭素貯蔵部
１５０ 水素取得部
１６０ 水素貯蔵部
１７０ 合成部
１８０ 合成化合物貯蔵部
１９００ コンピュータ
２０００ ＣＰＵ
２０１０ ＲＯＭ
２０２０ ＲＡＭ
２０３０ 通信インターフェイス
２０４０ ハードディスクドライブ
２０５０ フラッシュメモリ・ドライブ
２０６０ ＤＶＤドライブ
２０７０ 入出力チップ
２０７５ グラフィック・コントローラ
２０８０ 表示装置
２０８２ ホスト・コントローラ
２０８４ 入出力コントローラ
２０９０ フラッシュメモリ
２０９５ ＤＶＤ

Claims (15)

1. 火力発電システムの発電量の大きさまたは単位時間当たりの二酸化炭素排出量である第１パラメータが第１閾値以上であると判定された第１期間に二酸化炭素を取得する二酸化炭素取得部と、
   買電価格である第２パラメータが第２閾値未満であると判定された第２期間に電解により発生された水素を取得する水素取得部と、
   前記第１期間に取得された二酸化炭素と、前記第２期間に取得された水素とを反応させて炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する合成部と
   を備える製造システム。
2. 前記二酸化炭素取得部は、前記第１期間において、前記第１パラメータが前記第１閾値未満であると判定された期間よりも優先して二酸化炭素を取得し、
   前記水素取得部は、前記第２期間に発生された水素を、前記第２パラメータが前記第２閾値以上であると判定された期間に発生された水素よりも優先して取得する
   請求項１に記載の製造システム。
3. 前記第１期間に取得された二酸化炭素を貯蔵する二酸化炭素貯蔵部を更に備える請求項１または２に記載の製造システム。
4. 前記第２期間に取得された水素を貯蔵する水素貯蔵部を更に備える請求項１から３のいずれか一項に記載の製造システム。
5. 電力需要に応じて前記火力発電システムの発電量を制御する火力発電システム制御部を更に備える請求項１から４のいずれか一項に記載の製造システム。
6. 前記火力発電システム制御部は、前記第１期間に前記火力発電システムの発電量を増加させる
   請求項５に記載の製造システム。
7. 前記第１パラメータが前記第１閾値以上か否か、および前記第２パラメータが前記第２閾値未満か否かをそれぞれ判定する判定部を更に備える請求項１から６のいずれか一項に記載の製造システム。
8. 前記火力発電システムに対する電力需要を推定する推定部を更に備える請求項１から７のいずれか一項に記載の製造システム。
9. 前記化合物は、アルコール、エーテル、および有機化合物の少なくとも１つを含む請求項１から８のいずれか一項に記載の製造システム。
10. 前記化合物は、メタノール、ジメチルエーテル、またはメタンである請求項１から９のいずれか一項に記載の製造システム。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の製造システムと、
    電解によって水素を発生する電解システムと
    を備えるシステム。
12. 前記火力発電システムを更に備える請求項１１に記載のシステム。
13. 炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する製造システムに、火力発電システムの発電量の大きさまたは単位時間当たりの二酸化炭素排出量である第１パラメータが第１閾値以上であると判定された第１期間に二酸化炭素を取得させる制御を行う二酸化炭素取得制御部と、
    前記製造システムに、買電価格である第２パラメータが第２閾値未満であると判定された第２期間に電解により発生された水素を取得させる制御を行う水素取得制御部と、
    前記製造システムに、前記第１期間に取得された二酸化炭素と、前記第２期間に取得された水素とを反応させて前記化合物を合成させる制御を行う合成制御部と
    を備える制御装置。
14. コンピュータを、請求項１３に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
15. 火力発電システムの発電量の大きさまたは単位時間当たりの二酸化炭素排出量である第１パラメータが第１閾値以上であると判定された第１期間に二酸化炭素を取得する二酸化炭素取得段階と、
    買電価格である第２パラメータが第２閾値未満であると判定された第２期間に電解により発生された水素を取得する水素取得段階と、
    前記第１期間に取得された二酸化炭素と、前記第２期間に取得された水素とを反応させて炭素原子および水素原子を含む化合物を合成する合成段階と
    を備える化合物の製造方法。

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