JPH04306569A - 分散型再生可能発電システム - Google Patents

分散型再生可能発電システム

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JPH04306569A
JPH04306569A JP3068689A JP6868991A JPH04306569A JP H04306569 A JPH04306569 A JP H04306569A JP 3068689 A JP3068689 A JP 3068689A JP 6868991 A JP6868991 A JP 6868991A JP H04306569 A JPH04306569 A JP H04306569A
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JP
Japan
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hydrogen
power generation
fuel cell
fuel
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP3068689A
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English (en)
Inventor
Fumio Ohashi
大橋 文雄
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.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP3068689A priority Critical patent/JPH04306569A/ja
Publication of JPH04306569A publication Critical patent/JPH04306569A/ja
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    • 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
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • 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
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    • 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
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電装置に係り、特に再
生可能なエネルギーを利用した発電装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、太陽,水素,燃料電池,バイオマ
ス等の再生可能なエネルギーを利用した種々の発電装置
が提案されている。
【0003】再生可能エネルギーはエネルギー密度が比
較的低く昼夜連続利用に耐える発電システムは水力発電
所を除けば困難である。太陽光発電は日本国内では4時
間程度であり、電池貯蔵が大切な要素で系統との連係で
分散電源として存在する。一方燃料電池はLNG,天然
ガスを改質する装置を使った燃料電池がオンサイト用と
して利用されている。バイオマスの代表であるメタンガ
スはガスエンジンの原動力に利用され、それぞれのエネ
ルギー発生をフローとして処理している。エネルギーの
ストックを付加することによって全体のエネルギー密度
は高くなり電力需要のピーク負荷にも対応可能な発電方
式が必要であり、電力会社との系統連係のみでは分散型
発電装置としては不十分である。特に東南アジア地域で
太陽電池を利用する場合は日照時間も長くバイオマスを
利用したメタンガス発電の併用により昼夜の負荷変動に
も対応できる発電システムを必要とする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】フローの電力をストッ
クの形態にしている発電方式は揚水発電であるが、最近
の環境問題、自然破壊等で大型プロジェクトが実施困難
な状況にある。一方我々が生活基盤としている化石燃料
経済は炭酸ガス発生の源であり、地球環境問題で地球温
暖化の原因となっている。再生可能エネルギーは水力発
電を除いてエネルギー密度が低くフローの電力をストッ
クに変えて発電できる分散型燃料電池、及び太陽光/熱
発電が必要となる。太陽光/熱発電にストックとして水
素を利用することは水素貯蔵によりピーク時にも耐えら
れる発電システムが可能となる。一方バイオマスの代表
であるメタンガスを利用する方式の発酵槽を利用して発
生するメタンCH4を太陽熱によって水素に分解すれば
燃料電池のエネルギー源となり、再生可能エネルギーの
フローシステムが確立する。現状燃料電池は天然ガス(
LNG)を原料としており化石燃料を利用して炭素を発
生している。幸い天然ガスが安価の場合は近代都市では
経済的に成立するが、東南アジアの都市ではLNGが普
及してなく燃料電池の分散型電源は成立しない。
【0005】水より水素を発生する分子分解方式の水素
製造方法は3000°Kの高温を必要とし太陽熱発電も
二段以上のヘリオスタットを必要とし経済的に高価とな
る。バイオマスのメタンガスは1000°Kで一酸化炭
素と水素に分解可能である。
【0006】一方水素の利用分野はすでに開発が進んで
いる自動車用燃料又は家庭用ガスに水素を付加すること
も可能であり、発熱量はガソリンの2倍である。水素の
需要は安全面で注意すればLNGと同一の取り扱いとな
る。今後開発される燃料電池との結合によって電力エネ
ルギーにもなる。水素は両面性を持っており電力と同一
に考えられる。現状の問題点は(1)どのようにして価
格低下を図るか。(2)LNGと同様に集中化、又は分
散化を経済機構に入れるかである。(3)どのように太
陽水素を組み入れて発展さすか。以上の3点であり、特
に価格低下の問題が太陽光又は熱利用技術と関連してい
る。
【0007】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、太陽熱を用いて有効かつ効率的に燃
料電池の燃料ガスを発生させることにより、高性能にし
て便利な分散型再生可能発電システムを提供することで
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、炭素を含有する酸を加熱してメタンガスを
発生させる発酵槽と、この発酵槽で得られたメタンガス
を太陽熱を用いて熱処理して水素と一酸化炭素を生成さ
せる高温槽と、この高温槽によって生成された水素を燃
料とする燃料電池によって分散型再生可能発電システム
を構成する。
【0009】また、炭素を含有する酸を加熱してメタン
ガスを発生させる発酵槽と、この発酵槽で得られたメタ
ンガスを太陽熱を用いて熱処理して水素と一酸化炭素を
生成させる高温槽と、この高温槽によって生成された水
素を燃料とする燃料電池と、この燃料電池に電気的に並
列接続された太陽電池によって分散型再生可能発電シス
テムを構成する。
【0010】
【作用】自然エネルギーの低密度を水素を媒体とするこ
とで高密度に変換し、中容量の分散型発電装置として開
発途上国で利用できる。再生可能エネルギーフローであ
るから化石燃料にともなう炭酸ガス(CO2)の発生が
無く、燃料電池を付加することにより夜間の電力消費に
対応可能であり電力貯蔵用バッテリー容量の小規模化が
可能である。
【0011】太陽熱をヘリオスタットを利用することで
一段集光で1000℃に到達し、比較的低温(3000
〜4000℃と比較して)で水素を発生可能となると共
に、先端技術力で開発途上国のエネルギー増加を再生可
能エネルギーフローで満たすことができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1から図3を参照
しながら説明する。
【0013】図1は本発明の実施例による発電システム
を示すもので、1は太陽光を集光するヘリオスタット、
3はヘリオスタット1によって集光された光を光ファイ
バー2を通して導かれる高温槽、5は燃料電池で、通気
管4を通して燃料ガスである水素(H2)ガスが高温槽
3から供給される。6は燃料電池5に並列接続された太
陽電池、7は太陽電池6に並列接続されたバッテリ、8
a,8b,8c,8dは電気負荷である。
【0014】高温槽3には図2に示す発酵槽10からメ
タン(CH4)ガスが導かれる。発酵槽10内は分離膜
11で仕切られており、加熱室12とガス収集室13が
形成されている。加熱室12には加熱管14が配設され
ている。高温槽3は、図3に示すように、反応槽20に
よって構成される。反応槽20は加熱器21,EVA2
2,予熱器23,熱回収器24およびガスホルダ25に
よって構成されている。
【0015】上記構成の発電システムにおいて、ヘリオ
スタット1によって集光された光は光ファイバー2を通
して高温槽3に導かれる。高温槽3には発酵槽10で生
成されたメタンガスが導かれる。燃料電池5は高温槽3
で生成された水素ガス(H2)を燃料として起電力を発
生する。燃料電池5からの電力は太陽電池6からの電力
とともに負荷8a〜8dに導かれる。
【0016】発酵槽10では、図2に示すように、加熱
室12に嫌気性脂肪酸がバルブ15を介して注入される
。この嫌気性脂肪酸は加熱管に加熱蒸気を通すことによ
って加熱され、これによりガス収集室にメタンガス(C
H4)が収集される。このメタンガスは通気管4を通し
て高温槽3に導かれる。
【0017】高温槽3の反応槽20では、図3に示すよ
うに、光ファイバー2を通して導かれる集光を基に加熱
器21が高熱を発生し、EVA22を加熱する。EVA
22は温度が1000°K,圧力P=5気圧(ATM)
に保持される。EVA22には予熱器23を通してメタ
ンガスが供給されると共に、該EVAから熱回収器24
にH2O,CO,H2が供給される。熱回収器24から
はCOとH2がガスホルダ25に導かれ、ガスホルダ2
5はH2とCOを分離し、H2は燃料電池5に供給され
る。
【0018】太陽熱を利用しメタンガスを一酸化炭素と
水素に分解する化学式はEVA・ADAM法で有名であ
る。太陽光をヘリオスタットで集光し1000°K近く
まで加熱し炭素に水蒸気を通すことで水素(H2)を製
造する方法が経済的である。メタンガスCH4はバイオ
ガスとして嫌気性脂肪酸を発酵槽内で分離膜を通して発
生させる。発生したメタンガス(CH4)はガスホルダ
より高温水蒸気のある高温槽で太陽熱を利用して一酸化
炭素と水H2O,水素H2に分解される。この反応は図
3の高温槽反応構成図に示される。一酸化炭素はガスホ
ルダ内で取り除かれ水素(H2)を燃料電池の燃料とす
る。このシステムは再生可能エネルギーを代表する。
【0019】分散型発電システムで水素をエネルギー媒
体とすることで、フローにもストックにも利用可能で水
素貯蔵により昼夜のピーク負荷にも対応可能である。水
素は石油に比較して安全性の面で問題があるため発生し
た場所で消費することが有利であり液体化する必要もな
い。
【0020】発生した電力も直流で利用すれば完全な単
独電力発生装置として開発途上国にも運転できる。全体
システムは図1に示され、昼間は太陽光発電を利用して
フローに利用すれば太陽光のみの場合のエネルギースト
ックに利用するバッテリー容量も小さくなる。また、一
酸化炭素COを回収することでメタノールに変換して自
動車用エンジンにも利用できる。
【0021】
【発明の効果】本発明は上述の如くであって、太陽光を
有効に利用して燃料電池の燃料ガスを効率的に得るもの
であるから、次のような効果が得られる。
【0022】(1)太陽熱によるメタンCH4の分解に
よる水素(H2)を燃料電池に利用すれば電力貯蔵と同
じ効果を持ち夜間の電力供給となる。
【0023】(2)水素製造に利用するメタン(CH4
)はバイオガスより求めれば再生可能エネルギーのフロ
ーとストックの組み合わせで分散型発電には対応できる
【0024】(3)発生した水素はガスホルダー内に貯
蔵され、昇圧後燃料電池に利用するため水素の体積を移
動することが無く輸送費は発生せず又液体水素費用も不
要である。
【0025】(4)地球環境問題になっている炭酸ガス
CO2は発生せず、メタンガスとしての発生も大気中に
漏れないため温暖化を防ぐことになる。
【0026】(5)メタンをバイオエネルギーより求め
られる開発途上国には適しており再生可能エネルギーの
代表的なフローである。
【0027】(6)発電プラント全体が直流で構成され
ており開発途上国で単独運転が可能である。
【0028】(7)太陽熱をヘリオスタットに集光する
装置が比較的小規模で水(H2O)分解より低い温度で
反応を進められ、水素(H2)が求められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による分散型再生可能発電シス
テムのブロック図。
【図2】図1の発電システムに用いる発酵槽の正断面図
【図3】図1の発電システムに用いる高温槽のブロック
図。
【符号の説明】
1…ヘリオスタック、2…光ファイバー、3…高温槽、
5…燃料電池、6…太陽電池、7…バッテリ、10…発
酵槽、20…反応槽。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  炭素を含有する酸を加熱してメタンガ
    スを発生させる発酵槽と、この発酵槽で得られたメタン
    ガスを太陽熱を用いて熱処理して水素と一酸化炭素を生
    成させる高温槽と、この高温槽によって生成された水素
    を燃料とする燃料電池によって構成したことを特徴とす
    る分散型再生可能発電システム。
  2. 【請求項2】  炭素を含有する酸を加熱してメタンガ
    スを発生させる発酵槽と、この発酵槽で得られたメタン
    ガスを太陽熱を用いて熱処理して水素と一酸化炭素を生
    成させる高温槽と、この高温槽によって生成された水素
    を燃料とする燃料電池と、この燃料電池に電気的に並列
    接続された太陽電池によって構成したことを特徴とする
    分散型再生可能発電システム。
JP3068689A 1991-04-02 1991-04-02 分散型再生可能発電システム Pending JPH04306569A (ja)

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JP3068689A JPH04306569A (ja) 1991-04-02 1991-04-02 分散型再生可能発電システム

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1152513A2 (en) * 2000-04-28 2001-11-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power generation system and fuel supply method
DE19515669C2 (de) * 1995-04-28 2002-07-18 Ingbuero Dipl Ing Rudolf Loock Verfahren zur regenerativen Energiegewinnung durch die Verknüpfung einer Vergärungsanlage für biogen organische Stoffe mit einer Brennstoffzelle
CN111224426A (zh) * 2020-02-20 2020-06-02 阳光电源股份有限公司 一种光伏离网制氢站及其供电控制方法

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