KR20030081478A - 연료전지차에서 생산된 전기를 실시간 매매하는 시스템 및방법 - Google Patents

연료전지차에서 생산된 전기를 실시간 매매하는 시스템 및방법 Download PDF

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KR20030081478A
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Abstract

본 발명은 연료전지차에서 생산된 전기를 연료전지차와 소비자 사이에서 실시간 매매하기 위한 네트웍 통신시스템과 방법에 관한 것이다. 이 방법은 연료 공급과 송전을 위해 연료전지차를 연결하는 단계; 현재의 연료비용과 전기생산비용을 결정하는 단계; 연료비용이나 전기생산비용을 근거로, 연료전지차를 전기생산에 이용할지 여부를 결정하는 단계; 및 연료전지차에서 연료를 소비해 전기를 생산했을 때, 연료소비량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하고, 연료비용과 생산된 전기의 가격을 계산하며, 연료소비 비용에 대한 비용을 지불하고 생산된 전기의 가격에 대한 비용을 청구하는 단계;를 포함한다. 연료전지차에서 생산된 전기를 에너지서비스 제공자와 전기 소비자 사이에서 실시간 매매하도록 하는 방법도 기재되어 있다.

Description

연료전지차에서 생산된 전기를 실시간 매매하는 시스템 및 방법{System and method for enabling the real time buying and selling of electricity generated by fuel cell powered vehicles}
자동차에 사용되는 내연기관은 많은 심각한 환경문제를 일으킨다. 이런 엔진은 돌이킬 수 없는 오염을 야기하고, 저효율로 동작하며, 재생 불가능한 화석연료의 연소를 필요로 한다. 이런 오염 위험에 대응하여, 자동차 제조업체들은 연소반응이 불필요한 대체에너지 시스템 개발에 부단히 노력해왔다.
내연기관 자동차의 대체품으로는 여러가지 형태의 전기자동차가 있다. 대개의 전기자동차는 고정식 DC 전원에서 재충전되는 니켈카드뮴 전지로 작동된다. 이런 시스템은 여러가지 문제점이 있다. 전지를 항상 재충전해야 하므로, 전기자동차는 장거리운전에 적절치 않다. 또, 이런 전기자동차는 대개 출력이 낮기때문에 고속도로 운전에도 부적합하다. 또, 전지의 무게때문에, 전기자동차는 무게가 무겁고, 이때문에 성능에도 영향을 받는다. 현재의 기술로는 이런 전기자동차는 고가일 수 밖에 없다.
다양한 하이브리드 자동차가 개발되고 있다. 대개, 하이브리드 자동차는 두개의 동력원을 이용해 전체 연료효율을 개선하고자 한다. 많은 하이브리드 자동차의 기본적인 설계원리는 자동차의 동력수요가 크게 변동한다는 개념을 기초로 하여; 한쪽 동력원은 일정한 기본 동력을 제공하고 다른쪽 동력원은 최고 동력조건을 충족하는데 필요한 추가동력을 제공하도록 고안되었다.
어떤 하이이브리드 자동차는 연료전지와 내연기관을 같이 사용하여 충분한 추진력을 낸다. 그러나, 현재의 기술로는 이런 자동차는 제조 및 운영하기에 비용이 많이 든다. 또, 통상의 자동차는 단거리 운행만을 하므로, 연료전지의 이용율이 낮다. 따라서, 이차적인 연료전지 이용도 없이 고가의 연료전지 비용만 지불하는 셈이 된다.
양자교환막, 고체산화물을 포함한 연료전지, 고온연료전지, 재생성 연료전지 등이 자동차용으로 개발되고 있다. 현재 대부분의 연구는 양극, 음극, 및 두개 전극 사이에 배치된 선택적 전해질막을 포함한 양자교환막 연료전지에 집중되고 있다. 촉매반응에 있어서, 수소와 같은 연료는 양극에서 산화되어 양이온(양자)과 전자를 형성한다. 이온교환막은 양극에서 음극으로의 양자의 이동을 촉진한다. 전자는 이온교환막을 통과할 수 없고, 외부회로를 통과하면서 전류를 생성한다. 음극에서 산소는 촉매층과 반응하고 전자는 전기회로에서 회수되어 음이온을 생성한다. 음극에서 형성된 음이온들은 이온교환막을 통과한 양자와 반응하여 부산물로 물을 형성한다. 통상, 연소반응은 일어나지 않는다. 따라서, 연료전지는 청정하고 효율적이다.
그러나, 종래의 연료전지 시스템과 관련된 한가지 단점은 자동차에 사용하기에는 경제성이 없다는데 있다. 통상, 자동차는 추진력을 충족할 수 있도록 20㎾ 이상의 전력을 내는 연료전지를 필요로 한다. 현재의 연료전지 생산비로는, 자동차에 적당한 크기의 연료전지 전력유니트를 생산하는데 충분한 투자가 이루어져야 하고, 이는 사실상 자동차의 초기 비용의 큰 증가를 가져온다. 연료전지 전력유니트에 있어서 상당한 연료비용을 절감한다 해도, 자동차 수명이 다하는 동안 예상되는 절감비용은 현재의 연료전지 기술상 높은 초기 금융비용을 상쇄하지는 못한다.
이 문제를 해결하기 위한 여러가지 제안들을 등록특허에서 찾을 수 있다. 미국특허 5,858,568에는 한대 이상의 고정된 연료전지차에서 생산된 전기의 이용에 대해 기재되어있다. 미국특허 5,767,584와 6,107,691에는 주차장에 주차된 여러대의 고정된 연료전지차에서 전력을 생산하는 발명이 기재되어 있다. 이들 발명 모두 차량의 연료전지 전력유니트가 종래의 내연기관과는 달리 연료전지차에서 타용도로 쉽게 취할 수 있는 전력을 효과적으로 생산할 수 있는 중요한 전력원이라는 사실을 기초로 한다. 또, 연료전지는 오염없는 전기를 생산할 수 있지만, 내연기관은 산성비의 원인이 되는 온실개스를 생성한다. 또, 종래의 개스엔진과는 달리, 연료전지는 많이 사용해도 마모가 아주 작다. 따라서, 적당한 금전적인 동기만 있으면, 자동차 소유주는 자동차를 사용하지 않을 때 전력유니트를 발전용으로 렌트할 수 있다고 본다. 자동차의 연료전지 전력유니트 사용 대가에 대한 지불은 연료전지차의 높은 초기 금융비용을 상쇄하는데 필요한 보조금이 되리라고 본다. 연료전지 엔진은 20 내지 40 kw의 출력을 내므로, 몇대의 자동차만 모아도 메가와트급의 전력을생산할 수 있다고 본다. 많은 연료전지차에서 전력을 회수하려면, 주차장 등에 적당한 시설을 해야 할 것이다.
미국특허 6,107,691에 따르면, 연료선을 갖춘 각각의 도킹스테이션과 전기케이블에 연결하기 위한 전기소켓이 주차장에 구비되어 있다. 주차장의 전기소켓에는 전력그리드가 연결되어 주차된 연료전지차의 연료전지에서 생긴 DC 전력을 집전소로 보낸다. 집전소는 전력그리드에 연결되어, AC 전력으로 변환한 뒤 최종사용자에게 보낸다. 집전소에는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터가 하나 이상 구비되어 있다. 이런 에너지분배 시스템에서, 주차된 자동차를 작동시킬 수 있고, 생성된 에너지는 전력그리드를 통해 분배되어 그 지역용이나 원거리용의 전력을 제공할 수 있다.
종래의 시스템들은 기술적 측면에서 에너지분배 시스템이기는 하지만, 이런 시스템을 적절하고 효율적으로 작동시키는데 필요한 전체적인 통신시스템과 방법에 대해서는 구체적으로 언급이 없고; 특히, 사용된 연료와 생산된 전기의 비용지불에 관한 시스템과 방법에 대해서는 전혀 언급이 없다. 분명한 것은, 모든 고정발전소와 비교해, 차량내장 연료전지 유니트는 이동식이고, 이는 차량을 확인하고 차량에서 생산된 전기와 소모된 연료를 계량하고 비용을 계산하는 것과 같은 독특한 조건이 필요함을 의미한다. 전체적인 네트웍이 없으면, 관련당사자들이 모든 관련 정보를 받기 전에 각자 계약을 협의해야만 할 것이다. 예컨대, 연료전지차 소유주는 전기공급가나 연료비용을 정하거나 계약해야만 할 것이다. 이런 시나리오에서는, 연료전지차의 소유주가 경제적인 전력생산에 필요한 적절한 정보가 전혀 없이 계약을협상해야만 한다는 문제점에 직면한다. 이런 불안정 상태에서는 에너지시장이 비효율적이 된다. 또, 실질적인 비용청구와 기록유지 문제가 있다.
일반적으로 전기, 개스 등의 많은 유틸리티들은 특정 지역의 독점배급권을 갖는 여러 회사들에 의해 분배된다. 또, 전기와 같은 에너지의 공급가격 체계는 경직되어 있고 장기계약을 원칙으로 한다. 예컨대, 전기요금은 월이나 년 단위로 정부규제하에 결정된다.
최근에는 "분산전원"이란 개념이 인식되고 있다. 분산전원이란 종래의 발전소보다 소비자에게 더 가까운 곳에서 전기를 공급하여 송전 조건을 완화시키고 발전시스템 효율을 최적화하는 것이다. 분산발전소는 단일 사용자에게나 전체 그리드에 전력을 제공할 수는 있지만, 어느 경우에도 중앙집중형 발전소보다는 전력출력이 상당히 낮다고 할 수 있다.
분산전원은 21세기에 전기그리드의 체계를 변화시킨다고 많은 사람들이 믿고 있는데, 이는 소비자들이 전원, 즉 분산전원과 송전전원의 선택에 있어 선택권이 더 커지기 때문이다. 분산전원에 사용된 기술은 인터넷과 결합하여 전력산업의 효율을 향상시킬 기회를 제공한다.
현재 가능한 기술을 이용해 최적화된 분산 발전시스템은 여러가지 방식으로 설명될 수 있다. 예컨대, 고효율 저배출 차량내장 연료전지는 자동차의 기본 동력원으로 이용 가능한 외에도, 운전하지 않는 동안에는 그리드에 전력을 제공하는데 이용될 수 있다. 이런 개념은 기존의 기술과 자동차의 용도를 더 확장할 수 있다. 연료전지차는 작동연료(가장 단순한 형태로는 수소)를 필요로 하고, 수소를 함유하는 모든 화석연료(예; 천연개스나 메탄올)를 내장장치에서 이용하거나, 이 목적으로 중앙스테이션으로부터 화석연료를 취할 수 있다. 적당한 연결장치만 있으면, 연료전지차를 어디에 주차하든 작동시킬 수 있고, 연료를 재충전할 수 있으며, 그와 동시에 (중앙집중식 송전용) 메인 그리드와 (99.9999%의 발전의 높은 신뢰성을 갖는 분산전원용) 특정 위치에서 발전할 수 있다.
다른 분산전원 기술로는 디젤발전기, 마이크로터빈, 풍력, 태양열, 또는 이들의 하이브리드 조합이 있다. 그러나, 본 발명의 주 관심은 자동차의 연료전지에 있다. 그렇지만, 어떤 분산전원 체계에서도 연료전지가 분산전원의 유일한 소스라고는 할 수 없을 것이다.
사실상, 연료전지는 하나로는 작동하지 않고, 오히려 상하로 적층되거나 나란히 배치되어 직렬 연결된 것을 이용한다. 연료전지 적층체인 직렬 연료전지는 대개 하우징 내에 수용된다. 연료와 산화제는 매니폴드를 통해 전극으로 보내지지만, 반응제나 냉매에 의해 냉각된다. 또, 이런 적층체 내에는 집전기가 있고 셀 사이는 밀봉절연되며, 적층체 외부에는 필요한 배관과 기구를 배치한다. 적층체, 하우징 및 관련 하드웨어가 연료전지 모듈을 구성한다.
그러나, 본 발명은 통상의 연료전지 적층체를 확장하여 직렬로 상하나 옆으로 적층되어 직렬연결된 연료전지를 연결하는 외에도 연료전지가 그리드와 인터넷에 연결되어, 에너지 발전망을 형성한다.
연료전지는 전해질형, 액체형, 고체형으로 분류될 수 있다. 본 발명은 어떤 형태의 연료전지에도 적용될 수 있다.
이런 연료전지에 공통적으로 사용되는 연료는 수소, 또는 다른 연료에서 얻은 수소풍부 개질제("개질제"란 탄화수소 연료를 수소와 기타 기체를 함유한 기체연료로 개질해 생기는 연료를 의미함)이다. 한편, 수소는 풍력, 태양열, 박테리아, 핵, 하이드로일렉트릭, 저온핵융합, 석탄층에서 얻은 메탄, 또는 대양에서 얻은 메탄 하이드레이트를 포함한 하나 이상의 소스의 조합에 의해 생길 수도 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 수소는 전기분해에 의해 생길 수도 있지만, 본 발명이 기본적으로 수소를 소비해 전기를 생산하는 것을 목적으로 하므로, 싸고 피크전기가 이니며 저장 가능하고 피크기간동안 전기를 생산하는데 사용할 수 있어서 경제성이 있기만 하면 어떤 수소도 이용할 수 있다. 음극측의 산화물은 다양한 소스로부터 제공될 수 있다. 어떤 경우, 연료전지를 좀더 소형화하고 유량을 감축하기 위해 순수 산소를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 산화제로는 대개 공기를 사용하는데, 이는 쉽게 얻을 수 있고 별도의 밀폐형 공급원이 불필요하기 때문이다. 또, 공간제한이 문제가 되지 않으면, 예컨대 고정형을 이용할 수 있으면, 대기압으로 공기를 공급하는 것이 편리하다. 이런 경우, 산화제로서 공기를 유동시키기 위해 연료전지의 스택에 채널을 관통 형성하여, 연료전지 조립체의 전체 구조를 크게 단순화하는 것이 일반적이다. 별도의 산화제 통로를 형성하기 보다는, 환기구, 가능하다면 송풍기 등을 배치해 공기흐름을 개선하는 것이 연료전지 스택을 단순화할 수 있다.
연료는 화석연료에서 공급될 수도 있지만, 연료전지에 사용하기 전에 수소로 변환되어야 한다. 통상 이런 변환은 몇종류의 리포머에 의해 이루어진다. 현재, 세가지 형태의 리포머, 부분산화, 자동 열산화 및 스팀산화가 있다. 이들 리포머는 작동조건, 사이즈, 효율 등에 있어서 크게 다르다. 그러나, 탄화수소 연료를 사용하는 모든 연료전지 시스템에는 리포머가 필요하다.
연료전지는 최소 전력을 공급하면서 최저 효율로 동작하는 내연기관에 비해 최소 전력을 공급하는 동안 최고 효율로 동작한다. 연료전지에서는 전력출력이 최대까지 증가할수록 효율은 감소한다. 저부하로 동작하는 연료전지는 기존의 발전소보다 유리한데, 이는 발전소보다 높은 효율로 전력을 생산하기 때문이다. 미국의 경우 산업용과 주거용에 필요한 총 전력도 매년 생산되는 새로운 자동차에 의해 반복적으로 제공될 수 있다. 따라서, 저부하에서 효율이 높은 연료전지의 개념은 분산전원에 매력적이다. 사실, 많은 주차된 자동차 분산전원의 지원을 받는 그리드는 에너지산업의 미래일 수 있고, 중앙집중식 전원의 전체는 아니지만 그 대부분을 대체할 수 있다. 비교적 적은 대수의 자동차로도 여러 위치에서 1MW의 전력을 공급할 수 있다.
따라서, 주차장 등에 주차된 연료전지차에서 생산된 전기를 실시간으로 매매할 수 있는 네트웍 통신시스템과 방법이 필요하다. 구체적으로, 사용된 연료와 생산된 에너지를 적절히 계량하고 비용을 계산하며; 모든 참여자들 사이에 적시에 정확한 통신이 이루어지며; 모든 참여자에게 공정한 정보제공이 있는 에너지 거리 시스템 및 방법이 필요하다.
본 발명은 연료전지차 및/또는 고정식 연료전지에서 생산된 전기를 실시간 매매하기 위한 네트웍 통신시스템과 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 연료전지차에서 생산된 전기를 분배하기에 적합한 주차장의 평면도;
도 2는 실시간 통신시스템의 개략적 블록도;
도 3은 본 발명의 방법을 보여주는 제1 순서도;
도 4는 본 발명의 방법을 보여주는 제2 순서도;
도 5는 본 발명의 방법을 보여주는 제3 순서도;
도 6, 7은 연료기체의 구매와 전기의 판매를 위한 중개행위를 위한 개략적 거래행위를 보여주는 도면.
본 발명은 전원으로서 자동차 연료전지 및/또는 고정형 연료전지를 이용해지금까지 불가능했던 장점들을 제공하고, 이런 체계를 완전히 실현하는데 필요한 거래방법상의 독특한 방식을 제한다.
이런 장점들은 연료전지가 쉽게 온/오프할 수 있는 무정전 전력원을 제공한다는 사실로부터 얻어진다. 이것은 대부분의 종래의 전력원과 완전히 대조적인데, 종래의 전력원은 조정된 시간에 그리드에서 스위칭될 수 없기 때문이다.
연료전지는 짧은 시간에, 가능하면 몇시간이나 몇분단위로 또는 실시간으로 전기요금을 쉽게 변동시킬 수 있어야 한다. 더 중요하게도, 이런 과정은 소비자와 생산자 양쪽에서 도소매 가격을 포함한 모든 가격으로 이루어질 수 있다. 대조적으로, 전기 공급자들 사이에는 현재 실시간 거래가 있으므로, 에너지서비스 제공자, 송배전사, 유틸리티, 대형 산업사용자들 사이에 실시간 거래가 일어난다. 소규모 개인소비자들은 거주용이든 상업용이든 경공업용이든 간에 유틸리티, 송배전사, 에너지서비스 제공자 또는 독립적인 전력생산자(IPP; independent power producer)와 평균가격이나 계약된 시장가로 전기공급계약을 맺는다.
본 발명에 있어서는 생산된 전기의 상당량이 연료전지와 같은 장치에서 생성되어 정전에 대해 신속한 대처가 가능하다. 본 발명의 다른 특징으로서, 전기 소비와 생산 비용에 대해 소비자와 생산자 사이에 즉각적인 실시간 통신이 있으면, 소비자와 생산자의 실시간 변화에 대응하여 현재의 전기 수요량을 충족시킬 수 있을 것이다.
사실상 전기 수요가 상당히 증가하면, 상승된 가격이 소비자와 생산자 양측에 통보되어야 한다. 이렇게 되어야만 더 많은 사람들이 차량용 연료전지 및/또는고정식 연료전지를 전기생산에 이용할 수 있고, 그와 동시에 소비자로 하여금 순간적이거나 급박한 정전을 유발할 수 있는 높은 전기소비를 중단하거나 지연시킬 수 있는 신속한 온/오프가 가능하다. 마찬가지로, 전기소비가 낮은 동안, 예컨대 밤에는 가격을 낮춰 전기사용자들이 이런 낮은 기간에 전기를 사용토록 하면서, 연료전지차 소유주들은 이 기간동안 자신의 차를 사용토록 할 수 있다.
앞에서 확인한 종래의 방식들이 실패한 것은 자동차 연료전지 및/또는 고정식 연료전지를 이용해 전기를 생산할 때 소비된 연료와 생산된 전기에 대한 비용청구에 있었다. 그러나, 아무리 작은 것이라도 모든 고정된 전원에 대해서는 그 관리자가 전원을 운영하는데 필요한 연료를 구입하고 비용을 지불할 책임이 있으며, 생산되어 배전그리드에 공급된 전기를 기록하고 비용청구를 하는 것은 간단한 일이다. 자동차 연료전지 및/또는 고정식 연료전지에서 전기를 생산하면, 비용청구방식이 완전히 다르다. 첫째, "전원"의 갯수가 상당히 많아져 북미 지역에서만 수백만개까지 가능하다.
각각의 연료전지차는 소형 이동식 전원으로서 동작한다. 뒤에 자세히 설명하겠지만, 연료전지차를 주차장의 도킹스테이션에 연결하면, 몇몇 제3 공급자가 연료를 공급할 수 있고 인근 주거지나, 상업용이나 산업 사용자에게 생산된 전기를 공급하며, 또는 개별적으로나 집전기를 통해 그리드에 전기를 보낼 수 있다. 또, 주거지에 설치된 고정식 연료전지도 그리드에 전력을 보내는 기능을 할 수 있다. 이렇게 되면 사용된 연료와 생산된 전지에 대한 비용지불 관점에서 새롭고도 독특한 조건이 필요하다. 급격히 변하는 전기요금과 연료비를 고려한다면, 통신, 제어 및통지서의 기록 유지가 중요해진다.
더 중요한 것은, 본 발명이 전기시장을 확장하여 유동성이 높은 시장을 만든다는데 있다. 또, 본 발명은 단기간에 연료비 변동이 심한 환경에 사용할 수 있다. 반면에, 미국특허 5,858,568, 5,767,584, 6,107,691에 기재된 발명은 이런 문제를 해결하지 못했고, 특히 사용된 연료와 생산된 전기의 비용이 상당한 기간동안 일정한 경우에만 이용할 수 있었다.
생산된 전기에 지불할 비용과 공급된 연료비가 모두 변할 수 있는 경우에는 문제가 생긴다. 첫째, 당사자들 사이에서 적절한 때에 정보를 교환하는 문제가 있다. 둘째, 차량의 연료전지를 언제 작동시키고 언제 사용하지 않을지를 결정하는 문제가 있다. 셋째, 연료비와 전기요금이 급속히 변동할 경우 참여자들에게 적절히 비용을 지불하고 청구하는 문제가 있다.
일반적으로, 본 발명은 여러대의 고정식 연료전지 및/또는 연료전지차에서 생긴 전력을 이용하기에 적합한 주차장을 제공한다. 예컨대, 연료전지차를 주차장에 주차한다. 구체적으로, 주차장에는 여러대의 도킹스테이션이 설치되고, 이들은 연료공급과 전력그리드에 대한 송전을 위해 연료전지차에 연결된다. 연료전지차에서 생산된 전력은 집전기로 보내지고, 이곳에서는 물리적으로 연료전지차에서 생긴 전력을 모은다. 이런 전기에너지는 두가지 방법중 하나로 사용될 수 있다. 에너지서비스 제공자가 집전기를 관리하여 DC 전력을 로컬 DC 전력그리드를 통해 최종사용자에게 직접 보낼 수 있다. DC 전력은 DC 그리드를 통한 장거리 송전중에 생기는 손실때문에 지역 사용에 제한이 있다. 한편, 에너지서비스 제공자는 집전기를 관리하여 전기 인버터를 이용해 궁극적으로 교류전류를 지역사용을 위해 AC 전력그리드에 공급할 수 있다. 어떤 경우에는, 집전기의 소유자와 에너지서비스 제공자가 동일인일 수도 있다. 실시간 네트웍을 이용하면, 배전회사를 통해 배급되는 연료를 판매하고자 하는 당사자 형태를 취할 수 있는 연료공급자; 연료전지차나 연료전지차 집합체; 및 에너지서비스 제공자 및/또는 배전회사를 통해 배달되는 전기를 구매하길 원하는 모든 당사자 사이가 연결된다.
한편, 연료전지차는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터를 내장할 수도 있다. 실제로는, 많은 연료전지차들이 인버터를 구비하고 있는데, 이는 연료전지차에 AC 모터를 사용하는 것이 유리하기 때문이고, 이 경우 연료전지 전력유니트에서 생산된 DC 출력을 AC로 변환할 필요가 있다. 이런 시나리오에서는, DC 전력을 생산해 도킹스테이션으로 보내기 전에 연료전지차 내부에서 AC로 변환한다. 도킹스테이션은 연료전지차에서 AC 전력을 받기에 적합하고 이곳에서 전압을 변압한다. AC 전력은 각각의 도킹스테이션에서 집전기로 보내진다. 이런 시나리오에서는, 종래의 전기 그리드에 사용되는 것과 같은 주파수로 인버터에서 AC 전력을 생산하는 것이 바람직하다. 이어서, 장치나 그리드를 보호하는데 필요한 로컬코드가 필요하고, 연료전지차의 인버터에는 그리드와 인버터를 동기화시키는 입력을 할 필요가 있다.
우선, 본 발명은 연료전지차의 전력유니트나 고정식 전력유니트일 수 있는 한대 이상의 연료전지 전력유니트와 에너지서비스 제공자 사이에 전력을 실시간 매매하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 도킹스테이션을 설치하는 단계를 포함하고, 도킹스테이션은 연료공급과 전력그리드에 대한 전기송전을 위해 연료전지차에 연결된다. 이 방법은 전기생산비와 현재 연료비용을 결정하는 단계를 더 포함한다. 적어도 연료비용과 전기생산비를 기초로, 본 방법은 연료전지차를 전기생산에 이용할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다. 연료전지차가 연료를 소비해 전기를 생산할 경우, 이 방법은 연료소비량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하고, 연료비용과 생산된 전기요금을 계산하며, 소비된 연료의 가격에 대한 청구서와 생산된 전기요금 청구서를 보내는 단계들을 더 포함한다. 본 발명의 이런 저런 특징상, 도킹스테이션은 공공주차시설과 같은 공공 도킹스테이션이거나 개인거주지와 같은 사적인 도킹스테이션일 수 있다.
가까운 미래에, 오염배출권은 가치있는 상품이 될 것이다. 오염배출권은 오염물을 최소로 배출하는 에너지생산자에게 주어질 것이다. 따라서, 이런 오염배출권을 전통적인 에너지생산자인 석탄생산업자나 화력발전소 등에 판매하여, "클린" 전력생산을 보조할 수 있다. 이런 오염배출권은 전기 생산의 경제성을 판단할 때 고려될 수 있다.
두번째 실시예에서, 본 발명의 방법은 아래 사항을 제외하고는 첫번째 실시예와 동일하다. 이 시나리오에서는 하루 수시간 동안 연료전지를 사용한 대가로 에너지서비스 제공자가 각각의 연료전지차에 균일가격을 지불한다. 따라서, 에너지서비스 제공자는 연료공급자 및 전기소비자와 직거래하고, 에너지 생산에 연료전지차를 이용할지 여부를 결정한다.
이들 시스템과 방법들은 모든 당사자 사이의 실시간 통신을 통해 효과적인 에너지시장을 형성한다. 이런 통신방법과 시스템은 수많은 개인간의 계약을 배제함으로써 시간, 비용 및 상당한 노력을 절감한다. 따라서, 이 시스템과 방법은 이런 특유의 배전시스템에 대한 완벽한 턴키방식을 제공한다. 특히, 본 발명의 시스템과 방법은, 실제 사용된 연료와 에너지에 대한 적절한 계량 및 청구; 모든 네트웍 사용자들 사이에 적시의 정확한 통신; 및 모든 당사자에게 편파적이지 않은 정보 제공을 보장한다.
제안된 분산전원 시스템은 인터넷과 같은 네트웍을 통해 감시되고 제어된다. 이 경우, 이 시스템을 이용해 가능한 급속통신과 처리의 장점을 취해 전력그리드를 실시간으로 최적화할 수 있다. 예컨대, 본 명세서에서 설명한 것과 같은 자동차는 (네트웍에 무선이나 유선으로 연결되면서) 감시될 수 있고, 전력을 공급하기에 적당하다고 판단될 때 작동될 수 있다. 안전 및 작동 방식들은 네트웍을 통해 제어할 수 있다.
본 발명의 중요한 한가지 특징은, 연료전지차나 고정식 연료전지 유니트 및 도킹스테이션 각각에 고유 디지탈 ID가 부여되고, 이 ID를 이용해 연료전지를 계량, 보고 및 제어하면서, 연료전지차의 경우 재급유 및 송전을 위해 도킹스테이션에 연결되는데 있다. 인터넷을 통해 통신이 이루어지고, 통신에는 무선통신도 포함한다. 이런 디지탈 ID는 모든 PKI(public key infrastructure) 인증서 형태일 수 있으며, 이런 인증서는 스마트카드, 하드웨어키, 또는 연료전지차내의 컴퓨터 컨트롤러에 설치된 하드웨어파일에 인캡슐레이션될 수 있다. 모든 통신 당사자는 당사자들 사이의 통신문을 인증하고 암호화할 목적으로 발행되는 PKI 디지탈 ID를 갖는다.
연료전지차에 인터넷 IP 어드레스를 부여해, 다른 인터넷 참가자와 통신하게 할 수도 있다. 기존의 통신체계에서는, 자동차나 고정식 발전소가 아닌 인터넷에 연결된 컴퓨터나 서버에 IP 어드레스가 할당된다. 그러나, 모든 자동차와 도킹스테이션을 네트웍에 연결하면, 그리드와 네트웍 양쪽에 연결된 모든 자동차와 스테이션들을 거대 에너지망으로 취급할 수 있다.
이런 인터넷을 통한 연료전지 에너지 그리드의 거대 인텔리전스 망은 여러 장점을 갖는다. 예컨대, 변압기의 과부하 가능성이 낮아지고, 다른 도킹스테이션으로의 과부하의 송배전이 가능하다. 기타 장점은 아래와 같다.
특정 실시예에서, 예를 들어 자동차 고유 ID를 통해 특정 계절에 대한 효율과 전력요금을 할당하여, 개별 자동차 전원을 최적화하거나 자동차 집단 전원을 변경함으로써 실시간 전력 최적화를 이룰 수 있다. 이런 경우, 최고효율의 전력원을 한번에 사용하고 비용을 청구할 수 있다.
또, 디지탈 ID와 IP 어드레스를 연료전지와 도킹스테이션에 할당하여, 실시간 가격책정, 지역사정에 기초한 가격책정 및 전기와 연료원 사이의 거래를 할 수 있다. 네트웍을 통해 보안거래를 하고 도킹기간중에 경제적인 에이전트를 확인하고, 계량과 제어를 하며, 연료전지차, 주차장, 인접 상업지와 주거지의 소유주, 또는 에너지서비스 제공자에게 청구하고 비용지불을 할 수 있다.
북미지역에서는, 각종 표준 유틸리티(예; 개스, 전기, 물, 전화서비스 등)의 배급을 위해, 이런 서비스의 배급 비용과 사용자등으로부터의 요금수거는 실질적으로 서비스 공급자와 별도로 이루어진다. 예컨대, 많은 관할지에서, 전기공급서비스는 각각 다른 회사나 당사자에 의해 여러부분으로 분리되어 있다. 어떤 회사는 전기를 생산하는 발전소를 운영하고, 어떤 회사는 고정된 배전그룹들을 운영한다. 또, 에너지서비스 제공자들은 전력을 대량으로 구매하고 발전소와 배전그룹 운영자들에게 적당한 대가를 지불한다. 배전사들은 개별 산업소비자나 개인소비자들에게 전기를 소매가로 되판다. 이런 체계에서는, 시장가격에서의 표준 경쟁으로 인해 배전사들이 요금을 인하하고 최종 소비자들에게 가능한한 최저가로 전기를 제공하도록 되어 있다. 배전사들이 가격체계에 창조성을 가질 수도 있고, 개별 배전사들이 각각 다른 시장을 대상으로 할 수도 있다. 예컨대, 어떤 배전사들은 더 큰 산업소비자들을 대상으로 하고, 어떤 배전사들은 개인 소비자를 대상으로 하며, 어떤 배전사들은 24시간 주기의 변동요금을 제공하는 특수한 체계를 채택하여 특수한 그룹에 주력할 수도 있다.
에너지규제를 철폐하면 전기의 시장가의 유동성이 커지게 될 수 밖에 없다. 에너지시장이 팽창할수록, 장기간 거래, 단기간 거래 및 피크타임 거래가 더 활성화된다. 전력을 생산하여 판매하는 개인, 회사, 기타 발전소와 같은 분산전원 환경에 대한 규제가 철폐되면, 전기시장이 더 팽창되어, 크기, 기간, 내용에 있어 유연성이 더 큰 거래가 가능하다.
주지하는 바와 같이, 여러 유틸리티에 대해 사업영역의 분리가 채택되어왔다. 예를 들어, 북미지역의 전화서비스 소비자들에 있어서, 실제 전화기는 하나의 라인을 통해 표준 전화망에 연결되지만, 소비자는 여러 공급자로부터 전화서비스를 구매하는 선택권을 갖는다.
이때문에 적어도 전기분야에서는 전기 매매에 근본적인 변화를 가져왔다. 일반적으로, 전기 소비자는 수직적으로 통합된 회사로부터 전기를 구매했고, 이런 회사는 대개 독점상태에 있으면서 규제를 받았다. 공급사는 발전소와 배전망을 동시에 운영하고 고정가격으로 전기를 공급하는데, 독점상태이기때문에 정부의 규제를 받았다. 이런 경직된 구조와 종래의 전기발전소들의 경직성으로 인해, 전기요금은 대개 월단위나 연단위 등의 장기간에 대해 고정되었다. 전기수요는 하루중에도 변동이 심하고 주중과 주말 사이에도 변동한다고 알려져왔다. 이때문에, 어떤 전기공급사들은 수요변동을 줄이기 위한 노력으로 인센티브를 제공하곤 한다. 예를 들어, 산업사용자들은 일반적으로 전기수요가 낮은 밤에 전기를 더 사용하곤 한다. 이렇게 되면 낮시간과 밤시간 사이에 요금변동이 있지만, 이런 변동요금도 월 단위로 볼때는 고정되어 있다. 종래의 대형 발전기들은 시동을 걸고 시동을 끄는데 여러시간이 필요하고 설치된 발전설비의 많은 부분은 전기수요 변동에 신속하게 대응할 수 없음이 사실이다. 이런 요인들로 인해 전기 가격책정이 경직되고 유연하지 못하게 된다.
그러나, 현재의 전기산업의 변화로 전기를 판매하는 방식에 있어 큰 변화가 생겼다. 적어도 미국에서는 전기 공급에 있어서는 실시간 거래시장이 있다. 그러나, 대부분의 전기가 아직은 대형 고정 발전소에서 생산되어 신속대응이 불가능하다.
본 발명에 따르면, 에너지서비스 제공자는 에너지상품의 중개인일 수 있고 에너지 거래에 관련된 위험을 부담할 수 있다. 에너지서비스 제공자는 흔히 특정에너지 상품에 있어서 길거나 짧은 투기적인 위치를 차지한다.
본 발명에 따르면, 연료전지차와 전기 소비자 사이에서 전력을 실시간 매매할 수 있는 방법에 있어서:
(ⅰ) 연료 공급과 송전을 위해 연료전지차를 연결하는 단계;
(ⅱ) 현재의 연료비용과 전기생산비용을 결정하는 단계;
(ⅲ) 연료비용이나 전기생산비용을 근거로, 연료전지차를 전기생산에 이용할지 여부를 결정하는 단계; 및
(ⅳ) 연료전지차에서 연료를 소비해 전기를 생산했을 때, 연료소비량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하고, 연료비용과 생산된 전기의 가격을 계산하며, 연료소비 비용에 대한 비용을 지불하고 생산된 전기의 가격에 대한 비용을 청구하는 단계;를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 두번째 특징에 따르면, 연료전지 전력유니트를 갖는 연료전지차와 에너지서비스 제공자 사이에 전력을 실시간 매매하는 방법에 있어서:
(ⅰ) 연료 공급과 송전을 위해 한대 이상의 연료전지차를 연결하는 단계;
(ⅱ) 각 연료전지차의 연료전지 전력유니트에 대한 관리를 에너지서비스 제공자에게 넘기는 단계;
(ⅲ) 에너지서비스 제공자가 각 연료전지차의 연료전지 전력유니트를 작동시킬 시기를 결정하고 각 연료전지 전력유니트에 대한 부하레벨을 정하는 단계; 및
(ⅳ) 연료전지차에서 연료를 소비해 전기를 생산했을 때, 연료소비량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하고, 연료비용과 생산된 전기의 가격을 계산하는 단계;를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 세번째 특징에 따르면, 연료전지차의 전력유니트를 이용해 전력을 생산하는 방법에 있어서:
(1) 연료공급과 송전을 위해 여러대의 연료전지차를 연결하는 단계;
(2) 각 연료전지차에 연료를 공급하고 각 연료전지차에 사용된 연료비용을 청구하는 단계;
(3) 각 연료전지차에서 생산된 전기를 받고 이 전기에 대해 첫번째 무정전 가격을 지불하는 단계; 및
(4) 여러대의 연료전지차에서 생산된 전기를 모으고, 모인 전기를 무정전 전원으로서 더 높은 무정전 가격으로 재판매하는 단계;를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 네번째 특징에 따르면, 연료전지차의 전력유니트에서 전기를 생산하는 방법에 있어서:
(1) 연료전지차에 연료를 공급하는 단계;
(2) 연료전지 전력유니트에서 전기를 생산하고 이 전기를 연료전지차로부터 송전하는 단계;
(3) 생산된 전기를 첫번째 및 두번째 부분으로 나누고, 첫번째 부분을 그 지역에서 소비하는 단계;
(4) 생산된 전기의 두번째 부분을 송배전 그리드에 보내어 판매하는 단계; 및
(5) 송배전 그리드로 보내지거나 송배전 그리드에서 취한 순 전기량을 일정기간내에 계량하는 단계;를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다섯번째 특징에 따르면, 연료전지 전력유니트를 구비한 연료전지차에서 전력을 생산하고 차량비용을 조달하는 방법에 있어서:
(1) 연료전지차를 차량 작동자에게 제공하는 단계;
(2) 초기 일괄 지불과 차량비용의 일부를 커버하는 정기적인 지불중 적어도 하나를 위한 계약을 차량 작동자가 맺도록 하는 단계;
(3) 차량 작동자에 대한 계약에 있어서, 전기생산을 위해 선택된 도킹스테이션에 연료전지차를 주차하도록 하는 단계;
(4) 상기 선택된 도킹스테이션들중 하나에 연료전지차를 주차하면, 연료전지차에 연료를 공급하고 연료전지 전력유니트에서 전기를 생산하여 판매하는 단계; 및
(5) 차량가격의 일부를 부담하도록 전기판매에서 생긴 수입을 이용하는 단계;를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명은 다수의 연료전지차에서 생기는 전력을 조절하는 실시간 네트웍 통신시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 연료전지 전력유니트가 효율적으로 전력을 생산할 수 있음은 물론, 종래의 개솔린엔진과 달리 연료전지를 사용에 따른 마모가 아주 작다는 개념을 기초로 한다. 따라서, 적당한 금전적 인센티브만 있으면, 차량 소유주들은 차량을 사용하지 않을 때 차량의 전력유니트를 단순히 발전기로 렌트할 수 있다고 본다. 이렇게 되면 연료전지차의 초기 높은 금융비용을 상쇄하는 보조금 성격이 될 것이다. 다른 고려사항은, 연료전지 엔진이 20kw 내지 85kw 범위로 놀라울 정도로 파워풀하여, 몇대의 연료전지차로도 메가와트급 전력을 생산할 수 있다는데 있다. 많은 연료전지차에서 전력을 회수하려면, 적당한 주차설비 등이 필요하다.
도 1에는 여러대의 연료전지차(12)에서 생산된 전기를 이용하고 배전하기에 적합한 주차장의 제1 실시예가 도시되어 있다. 배전에너지 시스템은 10으로 표시되어 있다. 여러대의 연료전지차(12)가 각각의 도킹스테이션(14)에 주차되어 있다. 각 도킹스테이션(14)은 연료공급 및 송전을 위해 연료전지차(12)에 연결된다. 전기를 모아 송전하기 위한 제1 전력그리드(16)가 도킹스테이션(14)에 연결된다. 제1 전력그리드(16)에는 집전기(18)가 연결된다. 집전기(18)에는 DC 전력그리드(20)가연결될 수 있다. DC 전력그리드(20)에는 DC 적용부(22)가 연결된다. 집전기(18)에는 인버터(24)가 연결되고; 실제로 집전기(18)는 제1 전력그리드(16), DC 전력그리드(20) 및 인버터(24)를 관리한다. 인버터(24)에는 일반적인 전력그리드로서 AC 전력그리드(26)를 연결한다. 전기소비자(28)는 AC 전력그리드(26)에 연결된다.
이런 구성에서는, 연료전지차에서 생긴 전력을 DC 전력으로 차량에서 취한다. 주지하는 바와 같이, 인버터를 장착한 연료전지차가 표준형이 될 수 있다. 이 경우, 연료전지차에서 전력을 AC 전력형태로 취할 수 있으므로, 나중에 변환할 필요가 없어진다.
위의 실시예에서는 어떤 타입의 연료전지차도 사용할 수 있다. 예컨대, 연료전지는 모든 수소형 연료를 내장형 리포머를 사용해 수소로 변환할 수 있다. 리포머는 개솔린, 메탄올 또는 금속수소화물을 엔진 가동중에 연료전지에 사용하기 위한 수소풍부 연료로 변환할 수 있다. 그러나, 차량을 도킹스테이션에 주차하고 수소공급원을 이용할 수 있으면, 연료전지에 수소공급라인을 직접 연결하여 정상적인 연료유동로를 바이패스할 수 있다. 따라서, 이 상태에서는 내장형 리포머를 사용하지 않는다. 이렇게 되면 어떤 형태의 연료전지차도 이용할 수 있으므로 도킹스테이션을 다목적으로 활용할 수 있다. 대신에 도킹스테이션에서 수소가 공급되고; 이 경우 각각 별개의 리포머들이 제공되거나, 모든 도킹스테이션(14)에 중앙리포머를 배치한다. 수소공급원을 이용할 수 있는 곳에서는, 수소분배시스템을 구현하여 수소기체를 각각의 도킹스테이션에 공급할 수 있다. 이 시스템은 현재 존재하는 천연개스 분배시스템과 비슷하다.
도 1에는 여러대의 도킹스테이션(14)이 도시되어 있지만, 이들은 다양한 장소에 설치될 수 있다. 이들 도킹스테이션은 공공주차장에 설치될 수도 있고, 대규모 거주지(예; 아파트나 콘도미니엄)의 공동주차장에 설치될 수도 있는데, 이런 곳에서는 차량 소유주들이 한군데 이상의 주차구역을 할당받고 있다. 한편, 한대 이상의 도킹스테이션을 일반주택의 차고에 설치할 수도 있다. 산업단지나 주거지에 설치된 고정형 연료전지를 이용해 전기를 생산하여 그리드로 보낼 수도 있다.
도 1에 따르면, 연료전지차(12)를 도킹스테이션(14)에 주차했다. 연료전지차(12)는 도킹스테이션(14) 내부에 설치된 연료연결부와 전기접속부에 연결된다.
연료전지차(12)가 가동되어 DC 전력을 생산하면, DC 전기는 도킹스테이션(14)에 보내진다. DC 전기는 제1 전력그리드(16)를 통해 집전기(18) 한군데로 모인다. 집전기(18)는 에너지 제공자에 의해 조정되어 DC 전기를 DC 적용부(22)에 보내는데, DC 적용부에는 배터리충전소, 원격지나 캠핑지, 공장, 비상등, 전화서비스, 군대, 열차, 트롤리나 지하철, 용접 등이 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 집전기(18)는 에너지 제공자에 의해 관리되어 모인 DC 전력을 인버터(24)로 보내고, 이곳에서 DC가 AC로 변환된다. 알려진 방식으로, 이렇게 전원을 송전 전압으로 변환할 수 있다. 인버터(24)로부터 전력그리드(26)를 통해 전기소비자(28)에게 전기가 보내진다. 전기소비자는 배전회사, 에너지서비스 제공자, 공장사용자, 개별주거지 또는 원거리용 전력그리드를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 실시예에서는, DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터를 연료전지차에 장치할 수 있다. 이 경우, 연료전지차에서 생산된 DC 전력은 도킹스테이션으로 보내지기 전에 변환된다. 도킹스테이션들은 연료전지차에서 AC 전력을 받도록 되어 있다. AC 전력은 각 도킹스테이션으로부터 집전기로 보내진다. AC 전력은 AC 그리드를 통해 송전되거나, 그 지역 사용이나 원거리 송전을 위해 적당한 전압으로 변압된다.
도 2는 실시간 네트웍 통신시스템의 블록도이다. 네트웍 통신시스템(100)은 하나 이상의 연료공급자(102), 하나 이상의 연료전지차(104)(도 1의 연료전지차 12와 같음), 도크 제공자(106), 하나 이상의 에너지서비스 제공자(108), 연료배급사(110), 전기소비자(112), 전기시설(114), 및 송전/그리드 제공자(116)(이들 각각을 '시스템 당사자'라고도 함)에 대한 실시간 통신링크를 제공한다. 이 시스템(100)으로 인해 시스템 당사자들 사이에 실시간 통신이 가능하므로, 연료와 에너지 모두 효율적인 에너지시장에서 판매할 수 있다. 시스템 당사자들은 컴퓨터를 통해 네트웍에 연결된다. 당업자라면 알 수 있듯이, 어떤 형태의 컴퓨터도 이용할 수 있다. 예컨대, 차량용 컴퓨터는 최소한의 수동 작업이나 입력을 하도록 설계된 간단한 프로세서일 수 있다. 한편, 각 컴퓨터는 또한 매립된 컨트롤러 형태를 취할 수도 있다.
시스템(100)은 인터넷, LAN(local area network), MAN(metropolitan area network) 또는 WAN(wide area network)을 포함한다. 현재는 인터넷이나 관련 표준 네트웍을 사용하는 것이 바람직하다. 이 네트웍은 유무선 소자들을 포함할 수도 있다. 컴퓨터나 기타 처리장치들은 각각의 시스템 당사자와 통신하여 데이타와 정보를 주고받으며 저장한다. 이런 데이타와 정보에는, 연료공급가, 에너지 공급가, 동작유지비, 각 연료전지 효율은 물론 기타 정보가 포함된다. 시스템 당사자 각각은 본 발명의 전원체계에 참여하는데 필요한 최소한의 자체 데이타베이스를 유지할 수 있다고 본다. 또, 이 체계에서의 모든 거래에 관한 정보를 기록하는 적어도 하나의 마스터 데이타베이스가 있을 수 있고, 이 데이타베이스는 대개 에너지서비스 제공자가 유지관리한다.
도 2에 따르면, 시스템 당사자들은 시스템(100)을 통해 서로 동시에 통신하고 정보에 접할 수 있으며, 마스터 데이타베이스나 로컬 데이타베이스에 정보를 저장하고 볼 수 있다. 각각의 시스템 당사자들은 마스터 데이타베이스의 일부 부분에 대한 접근만 제한될 것이다. 또, 시스템 당사자들은 접속된 정보를 이용해 연료가격이나 전기요금에 대한 입찰을 참여하고 결정할 수 있다.
도 2에 따르면, 시스템 당사자들 사이에 의견의 일치를 볼 수 있는 방식에는 여러가지가 있다. 예컨대, 연료공급자(102), 연료전지차(104) 및 에너지서비스 제공자(108) 모두가 연료가격, 발전가격, 및 전기 공급가에 동의하면, 이것은 다수자 동의이거나 당사자 사이의 개별 동의라 할 수 있다. 이런 형태의 시스템 당사자 사이의 동의는 마스터 데이타베이스에 저장된 정보의 일부분이 된다. 도 1에 따르면, 첫번째 실시예는 하나 이상의 도킹스테이션(14)을 제공하는 단계를 포함하는 방법이 예시되어 있는데, 도킹스테이션은 연료를 공급하거나 전력그리드에 전기를 송전하기 위해 연료전지차(12)에 연결된다. 이 방법은 현재 연료가격과 발전비용을 결정하는 단계를 더 포함한다. 연료가격으로부터 발전비용을 계산할 수 있고, 발전비용과 전기판매가 사이의 가격차를 "스파크 스프레드(Spark spread)"라고도 한다. 물론, 소유권, 유지비, 오염배출권과 같은 다른 요인들도 계산에 포함될 수 있다. 연료비와 시장 전기가격에 따라 계산된 "스파크 스프레드"를 기초로, 상기 방법은 연료전지차(12)를 발전에 이용할지의 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다. 또다른 옵션사항으로서, 이런 결정을 할 때 연료전지 효율을 고려할 수 있다. 한편, 현재 적용할 수 있는 "스파크 스프레드"에 따라 다른 전력값으로 연료전지차를 작동시킬 수도 있으므로, 연료전지는 전력값에 따라 다른 효율로 동작함을 알 수 있다. 이에 대해서는 아래에 자세히 설명한다.
다른 중요한 고려사항은, 차량의 연료전지 유니트가 언제 전력을 생산할지 결정할 권한을 누가 갖느냐는 것이다. 대개, 이것은 차량 소유주가 결정할 것이다. 차량이 소유주 집에 주차되어 있으면, 차량과 집을 둘다 소유하고 있는 소유주가 연료전지 전력유니트를 이용해 언제 전력을 생산할지를 조정해야만 한다. 그러나, 차량 소유주가 단순히 차량을 발전에만 이용하도록 그 권한이 제한될 수도 있다. 이때는, 예컨대 에너지서비스 제공자가 많은 차량을 통제하고 어떤 차량을 작동시키고 어느정도의 전력을 생산할지에 대한 최정 결정을 할 것이다.
차량을 소유주가 다른 주차장이나 기타 시설에 주차하면, 여러가지 가능성이 있다. 또, 차량소유주가 연료전지를 동작시킬 시기를 결정할 수도 있다. 이 경우, 그리고 차량이 집에 주차되어 있으면, 인터넷이나 대시보드의 장치를 통해 타당한 스파크스프레드를 정하면 된다고 본다. 따라서, 차량에 입력장치를 대개 대시보드에 장착하여, 차량 소유주와 작동자가 전력을 생산하는 연료전지를 작동시키는 인자들을 입력할 수 있도록 한다. 이런 인자로는, 전술한 바와 같이 현재의 전기 판매가, 계산된 "스파크 스프레드" 등이 있다.
주차장에 주차할 경우, 차량 소유주는 연료전지의 동작에 대해 주차장의 실제 관리자일 수도 아닐 수도 있는 에너지서비스 제공자보다 완벽한 제어를 할 수 있다고 본다. 에너지서비스 제공자는 여러대의 차량을 완벽히 관리할 수 있다. 경제성과 전기 판매의 관점에서 보면 에너지서비스 제공자가 상당히 유리하다. 에너지서비스 제공자는 예컨대 메가와트급의 비교적 대량의 전력을 판매할 수 있다.
규모의 경제를 달성할 수 있어야만 한다. 수천개의 단위를 모으면 제한전력을 무정전전력으로 바꿀 수 있다. 그 의미는 다음과 같다: 각각의 단위체들을 고가의 무정전전력이나 저가의 제한전력을 생산하도록 계약할 수 있다. 자동차 관리자가 자기의 차를 제한 없이 구동시키길 원해도, 자동차 전력원은 아마도 제한전력원일 것이다. 에너지서비스 제공자는 여러대(수백, 수천대)의 자동차 발전기를 제한전력가로 모을 수 있을 것이고, 이는 자동차 소유주에게 전력생산의 대가로 제한전력가를 지불함을 의미한다. 에너지서비스 제공자는 기본적으로 여러대의 제한전력 발전기를 모아 통계적으로 평균적인 무정전 전력원을 만든다. 평균적으로 일정 비율의 자동차(제한전력원)들은 항상 일정 기간동안 전기를 생산한다. 예컨대, 자동차(제한전력원)의 70%가 항상 전기를 생산하면, 에너지서비스 제공자는 전체 차량 생산량의 70%를 고가의 무정전 전력가로 판매하는 계약을 맺을 수 있다.에너지서비스 제공자는 이런 거래의 위험을 부담하기는 하지만, 그 위험은 집합된 전력의 유동성에 따라 좌우된다.
에너지서비스 제공자가 실제 활용할 수 있는 전체 가용 전력생산비율은 여러 인자에 의해 좌우된다. 시간이 경과할수록, 에너지서비스 제공자는 데이타와 통계자료를 개발하여, 예컨대 가용 생산량의 몇%를 주어진 기간에 이용할 수 없는지를 결정할 수 있다. 이것은 이용기간이 하루 몇시간, 일주일중 몇일, 또는 계절적 변동율 등에 따라 변할 것이다. 예를 들어, 자동차를 집안, 아파트 등의 도킹스테이션에 주차하고 있는 야간의 가용 생산량은 정확히 예측할 수 있겠지만, 쇼핑몰의 여러대의 차에서 얻을 수 있는 생산량은 아주 변동이 심하고, 날씨나 그 지방의 관광지 등과 같은 변수에 좌우된다.
집합거래의 개념은 연료 배달에도 적용된다. 연료기체회사들은 훨씬 더 경쟁력있는 가격을 제공할 것이고, 에너지 공급사는 비교적 대량의 연료를 고정가격으로 받는 계약을 맺을 수 있다. 각 차량의 연료가격은 고가로 계약될 수 있는데, 이는 각각의 공급량이 소량이고 무정전전력가 거래이기 때문이다.
대량의 연료는 분할되어 차량으로 공급되고, 에너지서비스 제공자는 어느정도의 위험은 있지만 여러대의 차를 이용함으로써 이 위험을 감소시킬 수 있다. 전체 연료소요량을 거의 일정하게 유지하면서, 각각의 차량들에 걸리는 부하를 변동시키거나 각각의 차량을 필요에 따라 온/오프할 수 있다. 공급되는 대량의 연료를 분할하여 배급하는 것을 고려할 수 있다.
에너지서비스 제공자가 주차장 소유자/관리자와는 독립적인 사업자이면 주차장 소유주에게 전기를 팔고, 주차장 소유주는 전기를 직접 주차장에 관련된 빌딩이나 부근 빌딩에 송전할 수 있다. 한편, 에너지서비스 제공자는 전기를 개방시장에 팔고 현재의 시장가격을 받을 수도 있다.
한편, 에너지서비스 제공자는 실제 생산된 전기에 대해 각 차량소유주에게 대가를 지급할 수도 있다. 또는, 주차료를 할인받되, 에너지서비스 제공자는 수익을 더 올리기 위해 차량을 재량껏 사용하여 주차료 감면을 보상받을 수 있다.
에너지서비스 제공자가 독립사업자이면, 주차장 소유주가 도킹스테이션을 제공하고 관리하는 댓가로 판매한 전기 전체의 일정 비율을 수집할 수도 있다. 또는, 주차장 소유주가 한시간, 하루, 일주일 또는 한달 기준으로 고정된 가격을 청구할 수도 있다. 이 경우, 주차장 소유주는 전기와 연료 가격의 변동에 따른 위험을 전혀 걱정하지 않아도 된다.
또, 연료전지에 따라 효율특성이 각각 다르다. 일반 내연기관과 달리, 연료전지는 실제로는 낮은 전력에서 동작할 때 효율이 좋다. 또, 연료전지의 사용시간에 따라 효율도 변할 수 있다. 에너지서비스 제공자는 주차장에서 사용되는 모든 차량의 효율특성에 관한 데이타베이스를 갖는 것이 이상적일 것이다. 이것은 표준형 연료전지의 효율데이타를 제공하는 표준화된 데이타베이스면 되는데, 이는 현재의 내연기관 시장에 비하면 연료전지가 아무리 널리 사용된다 해도 표준형 연료전지 디자인은 비교적 숫자가 적기때문이다. 한편, 에너지서비스 제공자의 컴퓨터를 통해 각 차량에서 소비된 연료와 생산된 전력을 실시간으로 계산하여 순간효율을 계산할 수 있다.
다음, 에너지서비스 제공자는 효율을 계산해 생산 전력량의 증가분의 가격을계산할 수 있어야 한다. 전력 증가를 위해, 가장 효율적인 연료전지를 가동시키거나, 아직 최대용량으로 동작하지 않는 연료전지 단위체들의 전력레벨을 상승시키면 될 것이다. 에너지서비스 제공자는 항상 가장 효율적인 가용 전력원을 가동시키거나 그 전력을 증가시키려고 노력할 것이다. 이와 관련해, 에너지서비스 제공자는 생산된 전기의 가격에 영향을 주는 모든 변수를 고려한다. 예컨대, 연료가격은 각각 다른 연료공급원에서 오는 차량연료마다 다를 수 있고, 운반비와 배급비도 변할 수 있다. 어떤 경우에도, 에너지서비스 제공자는 필요한 전력을 생산하면서 이익을 최대화하려고 할 것이다. 따라서, 에너지서비스 제공자는 예컨대 효율을 계산하고, 이에따라 1-1.5 ㎿ 정도의 전력 증가분의 가격을 계산할 수 있다. 어떤 경우에도, 실시간 가격책정이 몇일, 몇시간 또는 몇분 등의 일정 기간동안의 고정가격 책정의 기본이 될 수 있다. 한편, 실시간 가격책정이 하루 종일의 변동가격의 기본이 될 수도 있다. 이런 경우, 차량소유주는 더 높은 가격을 받기위해 일정 기간 이용할 수 있는 차량을 확보하는데 전념할 수도 있는바, 이는 무정전전력원인 신뢰성 있는 전력원을 확보함을 의미한다. 한편, 연료가격이나 전기요금의 변동으로, 차량소유주는 충분한 스파크 스프레드를 받을 수 있는 동안만 연료전지를 가동시킬 수도 있다. 또, 이 방법은, 차량에 컴퓨터장치와 데이타저장수단을 장착하는 단계, 전기생산에 드는 비용과 연료기체 가격에 관한 데이타를 데이타저장수단에 지속적으로 저장하고 갱신하는 단계, 및 연료전지차(12)가 전기를 생산하는데 사용될지의 여부를 지속적으로 계산하는데 컴퓨터장치를 이용하는 단계를 포함한다. 또다른 선택사항으로서, 연료전지차(12)를 전기생산에 이용할지 여부를 결정하기 위해, 전기요금과연료가격 사이의 차이를 데이타저장수단에 입력하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 연료전지차(12)가 연료를 소모하고 전기를 생산할 경우, 이 방법은 연료소모량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하는 단계, 연료가격과 생산된 전기요금을 계산하는 단계, 및 소비된 연료에 대한 지불서와 생산된 전기가격에 대한 청구서를 보내는 단계를 더 포함한다.
도 2는 본 발명의 통신체계를 보여준다. 통신은 유무선을 통해 이루어질 수 있고, 각 시스템 당사자 등은 자체의 ID와 IP 어드레스를 갖는다. 통신은 인터넷이고 각 시스템 당사자와 도킹스테이션은 자체의 디지탈 ID를 갖는 것이 바람직하다.
또, 이 시설을 이용해 각각의 연료전지차(104)를 확인하는 것이 바람직하다. 따라서, 각각의 연료전지차(104)는 자체 디지탈 ID를 갖는다. 이렇게 되면 연료전지차를 주차할 때마다 확인할 수 있다. 또, 차량(104) 소유주에 관련해 사용된 연료와 생산된 전기에 대한 가격을 계산할 수 있다.
주차장에서, 에너지서비스 제공자는 전기중개인과 집전기 또는 연료기체공급 중개인 역할을 할 것이다. 이 경우, 에너지서비스 제공자나 집전기는 연료지불비용과 전기청구비용을 둘다 계산하고, 어느정도 수수료를 챙기면서 이들 사이의 순이익을 계산하고, 이 순이익을 연료전지차(12)의 디지탈 ID로부터 확인된 계좌에 입금한다. 이 경우, 집전기(18)는 여러대의 연료전지차(12)에서 생산된 전기를 하나의 전원으로 모아 분배하고 판매하는 역할을 한다. 따라서, 어떤 경우, 에너지서비스 제공자나 집전기는 도킹스테이션(14)을 관리하고, 연료기체를 공급하며 연료전지차(12)에서 생산된 전기를 모은다.
이상의 체계에서는 에너지서비스 제공자가 연료기체를 공급하고, 연료기체 공급자와 각 차량소유주 사이에 직접적인 거래는 없는 것으로 한다. 도 1에 의하면, 다른 실시예에서, 연료공급과 전기 송전을 위해 한대 이상의 연료전지차(12)에 연결하는 단계를 포함한다. 이 방법은 현재의 연료가격과 전기생산에 지불되는 비용을 결정하는 단계를 더 포함한다. 연료가격과 전기생산비용을 기초로, 이 방법은 전기를 전기소비자(28)에게 공급할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 연료소비량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하는 단계와, 연료가격과 전기요금을 계산하는 단계를 더 포함한다. 이 상황에서, 에너지서비스 제공자는 하루 몇시간 동안의 연료전지 사용의 댓가로 일정 기간에 대한 균일비용을 연료전지차(12) 각각에 지불한다. 일정 기간은 몇일, 몇주, 몇달 또는 몇년을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 에너지서비스 제공자는 연료공급자 및 전기소비자와 직접 거래하고 연료전지차를 에너지 생산에 이용할 것인지의 여부를 결정한다.
한편, 연료전지차 소유주는 차량탑재 연료전지 및/또는 자기 거주지에 설치된 고정식 연료전지를 이용할 수도 있다. 도킹스테이션을 거주지에 설치할 수도 있다. 따라서, 차량소유주가 집에 있을 때는, 연료전지를 작동시켜 전력을 생산할 수 있다. 또, 경제성이 있다고 판단될 때는 쉬는 시간에 수소를 생산할 수 있는 소형 리포머를 거주지에 설치할 수도 있다. 따라서, 자동차 내장 연료전지 및/또는 고정식 연료전지를 거주지용으로 사용하거나, 이를 변환하여 그리드를 통해 판매할 수도 있다. 에너지를 거주지용으로 사용할 경우, 거주자는 그리드를 통한 송배전 비용을 지불할 필요가 없다.
도 3, 4, 5에는 차량을 도킹시키고 전기를 생산하기 시작하는 단계를 보여주는 순서도가 도시되어 있고, 도 6, 7은 거래되는 전기와 연료의 상세한 흐름을 보여준다.
도 3에 의하면, 320 단계에서 차량을 도킹스테이션(도 1의 14)에 주차한다. 차량들과 통신이 이루어지고, 전기, 연료기체, 및 (무선통신이 사용되지 않을 경우) 물이나 통신연결부와 같은 적당한 기타 접속부에 대해 적절한 연결이 이루어졌는지를 체크한다.
차량이 적절히 도크되면, 차량에 내장된 컴퓨터가 322 단계에서 전기 생산 허가를 요청한다. 이 요청은 차량 사용자나 소유주에게 보내진다. 통상 이런 행위는 차량소유주나 운전자가 차량을 떠나기 직전에 취하는 간단한 행위로 이루어진다. 한편, 이 행위는 일정 기간을 설정하는 결정일 수 있다. 예컨대, 정기통근자가 에너지서비스 제공자와 장기계약을 맺으면, 차량을 주차장에 주차할 때마다 전력을 생산하도록 하고, 이 결정은 차량의 내장 컴퓨터와 에너지서비스 제공자(18,402,410)의 통신장비 양측에 기록될 것이다. 어떤 결정도 없으면, 324에 표시된 바와 같이, 차량은 사용할 필요가 있을 때까지 대기모드에 있게된다.
허락이 떨어지면, 326 단계에서 차량은 도크와 통신하고 도크에 발전요청을 보낸다. 다음, 차량은 328 단계에서 에너지서비스 제공자와 통신을 시작한다.
일반적으로, 차량소유주/사용자에 의한 결정은 허가될 것이고 최종적인 발전에 대한 결정은 에너지서비스 제공자가 할 것이며, 이 결정은 통상적인 연료비와전기요금에 따라 좌우될 것이다. 이들 가격이 타당하다면, 즉 전기를 적당한 이익으로 생산하기 위한 "스파크 스프레드"가 적절하다면, 330 단계에서 에너지서비스 제공자는 차량이 발전을 위한 운전모드로 들어가도록 요청한다. 운전모드를 들어가기 전후 언제라도, 전력이 필요하고 "스파크 스프레드" 등의 기타 요인들이 합당할 때까지 에너지서비스 제공자는 연료전지 전력유니트를 대기모드로 놓을 수 있다.
다음, 332 단계에서, 차량은 연속상태 업데이트들을 에너지서비스 제공자에게 전송하고, 이 과정에서 에너지서비스 제공자의 서버에 데이타가 보내지며, 이 서버는 컴퓨터나 데이타베이스에 위치한다.
도크가 자체에 전력을 사용하길 요청하지 않을 경우, 334 단계에서 에너지서비스 제공자는 전기를 그리드로 보낼 수 있도록 그리드 사용자에게 허락을 청한 다음 차량내장 컴퓨터가 이에따른 부하를 설정하기를 요청한다. 336 단계에서, 차량내장 컴퓨터는 연료전지 발전소의 동작인자들을 설정하여 전력생산을 시작한다. 다음 연료가 자동차에 공급되고 자동차에서 전기가 취해진다. 아래 자세히 설명하는 바와 같이, 연료와 전기 둘다 계량된다. 338 단계에서, 에너지서비스 제공자는 계속적으로 전력조건들을 모니터링하고 전기부하와 연료량을 조정한다. 340 단계에서, 이 정보는 데이타베이스들중의 하나로 보내질 수 있다. 에너지서비스 제공자는 임의의 어떤 전력값으로도 연료전지를 동작시킬 수 있다. 주지하는 바와 같이, 여러대의 차량을 이용하면, 전력수요의 변동에 맞춰 에너지서비스 제공자가 각 자동차에서 공급되는 전력을 증감하여 최적의 효율을 내도록 할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 결정과정을 보여주는 다른 순서도가 있다. 이 순서도는본 시스템에서의 당사자들 사이의 보안성을 보여준다. 먼저, 520 단계에서, 도크는 차동차가 들어오길 기다린다. 522 단계에서 자동차가 도크로 들어간다. 524 단계에서, 도크는 자동차로부터 암호화된 에너지서비스 제공자를 요청한다. 이렇게 되면, 도크 서비스에 대한 청구에 필요한 정보와 허가가 제공된다. 526 단계에서, 도크는 에너지서비스 제공자와 접촉하여 상기 요청을 보내고 인증을 확인한다. 에너지서비스 제공자가 요청을 받아들이면, 도크는 전기구매주문을 받는다. 또, 도크는 그 지역에서 전력을 사용하거나 또는 그리드에 보낼지에 대한 의사를 에너지서비스 사용자에게 보낸다. 528 단계에서, 도크는 자동차로부터의 보안토큰을 (도 2에서 연료공급자 102로 확인된) 개스배급관리자에게 전송한다. 530 단계에서, 도크는 자동차로부터의 보안토큰을 (도 2에서 그리드 제공자 116으로 확인된) 그리드 송배전관리자에게 보낸다. 이들 보안토큰은 한쪽 컴퓨터장치에서 다른쪽 컴퓨터 장치로 보내지는 암호화된 확인을 위한 것이다. 532 단계에서, 도크는 전기를 중계하고 연료기체를 보낼 수 있으며, 이어서 자동차와 에너지서비스 제공자가 발전개시를 허가했음을 확인한다. 534 단계에서, 도크는 모든 데이타를 데이타베이스에 저장하고, 관리모드로 운전되고 있으면 이 데이타를 중앙서버로 보낸다. 536 단계에서, 자동차는 도크를 나간다. 538 단계에서, 도크는 서비스에 대한 전자청구서를 에너지서비스 제공자에게 보낸다.
도 5는 본 발명의 결정과정을 나타내는 다른 순서도이다. 도 3에서와 같이, 자동차를 먼저 도킹스테이션(14)에 주차하고, 적절히 주차되었는지를 체크한다. 350 단계에서 발전 결정을 하는데, 역시 이 결정은 자동차 소유주/관리자에 의한다. 다음, 소정 레벨의 발전에 응답해, 364 단계에서 에너지서비스 제공자에게서 지시받은대로 부하나 전력레벨을 정한다.
350 단계의 자동차를 이용해 발전하라는 결정은 에너지서비스 제공자에게 보내지고, 360 단계에서 연료공급요청과 배전요청을 한다. 이런 요청들은 362의 결정블록으로 보내져, 자동차가 진짜로 작동하여 전기를 공급하는지를 확인한다. 결정블록(364)에서, 에너지서비스 제공자는 자동차를 작동시킬지의 여부에 대한 결정을 하고, 자동차에 대한 부하레벨을 설정한다. 이런 부하레벨은 연속적으로 변할 수 있다.
자동차가 동작하면, 적당량의 연료기체 공급에 적당한 데이타가 블록(366)으로 보내진다. 이어서, 수소가 배달되어 전기를 생산한다(368 참조).
연료기체를 정확히 계량하고 관련된 모든 부분들에 대한 독립적인 기록을 제공하기 위해, 연료기체는 각각 3회 계량된다. 따라서, 도킹스테이션(14)은 370에서 사용된 연료기체를 연속적으로 계산/계량한다. 자동차 자체에는 계량기와 프로세서가 있으므로(372 참조), 연료기체를 계량하고, 마찬가지로 연료기체 배급사는 374 단계에서 배달된 연료기체를 계량한다. 수소기체는 연료전지에 공급되어 소모된다.
일 실시예에서, 주차장 소유주는 수소함유연료를 받고 이 연료를 자동차의 연료전지에 공급하기 전에 개질해야만 한다. 이를 위해, 연료배달블록(366)과 발전블록(368) 사이에 리포머를 배치한다. 다음, 주차장소유주는 수소함유연료를 개질한다. 한편, 주차장소유주는 물을 전기분해하여 수소를 만들 수도 있다. 두번째 실시예에서, 주차장소유주는 수소공급망에 도킹스테이션을 연결할 수도 있다. 이 경우, 수소공급망의 소유주는 도킹스테이션내의 연료전지차에 수소를 분배하는 비용을 지불한다. 세번째 실시예에서, 자동차 자체에 리포머를 장착하여 메탄올 등의 수소함유연료를 연료전지에 공급하기 전에 수소로 변환한다.
네트웍(118)을 이용해, 370에서는 도킹스테이션에서 연료기체량을 계량하고 372의 자동차는 376 에서 연료기체량을 조정한다. 조정된 기체량은 연료배급사에서 기록한 계량량만큼 378에서 더 조정된다. 380에서, 사용된 기체량은 378의 조정량을 포함해 배급사에 보고된다.
조정기능은 연속적으로 실시간 실행된다. 이것은 3가지 목적을 위해서이다. 첫째, 계량장치가 고장나거나 에러가 발생하면, 조정 에러를 보여준다. 이 조정과정은 허용오차범위내에서 조정을 필요로 하는 종래의 방식대로 설정된다. 이런 허용오차가 충족되지 않으면, 특정 자동차의 동작이 정지된다. 다른 조정 이유는 시스템의 모든 고장이나 누설을 확인하는데 있다. 예컨대, 두개의 계량값이 크게 불일치하면 심각한 기체누설이 있음을 의미하고, 이런 이유로, 어떤 조정 에러에 대해서도 기체공급이 즉각 중단되고 경고가 발해진다. 또, 조정기능의 주목적은 정확한 청구를 위해서이다. 이것은 사업상 중요한 요소이다.
382 단계에서, 생산된 전기는 전술한바와 같이 에너지공급사 등에 배달된다. 연료기체 공급을 위해, 생산된 전기는 3개의 별도 위치에서 계량되거나 모니터링된다. 따라서, 자동차의 계량기가 생산된 전기를 계량한다(384 참조). 386 단계에서, 도킹스테이션의 계량기가 생산된 전기를 계량하고, 388 단계에서 에너지 공급사도 전기를 계량한다. 이것을 여기서는 그리드 송배전사로 표시했다. 실제, 이 회사가도킹스테이션에서 전기를 받는 첫번째 관련자이다. 공지의 방식으로, 전기는 한쪽에서 다른쪽으로 송전되지만 송전량을 양쪽 당사자가 계량하여 실제 송전된 전기량의 정확히 기록한다.
공급된 연료기체 계량을 위해, 390 및 392에 조정단계를 두어, 3개의 별도 계량동작을 조정한다. 이들 조정작업에서 계량값이 허용오차범위 내에 있다고 판단되면, 전기발전이 계속 허용된다. 심각한 불일치가 있다고 판단되면, 자동차의 동작이 정지된다. 연료계량에도 3가지 이유가 있다. 첫째, 어떤 계량기가 정확한지 알 방법이 없고; 둘째, 계량값들의 불일치는 심각한 누전을 가져오는 고장 등과 같은 심각한 전기적 문제를 의미할 수 있으며; 마지막으로, 시스템이 적절히 기능하려면 정확한 청구가 중요하다.
끝으로 394에서, 도킹스테이션으로부터 생산된 전기를 받는 당사자는 그리드 송배전사이든, 집전기이든 간에 자동차 소유주와 모든 당사자에게 생산 전기량을 보고한다.
도 6, 7에는 모든 중개거래(전기, 연료, 지불감시)의 상세한 흐름도가 도시되어 있는바, 여기서 연료의 구매와 전기의 분배는 모두 에너지서비스 제공자에 의해 중개된다.
도 6은 전기를 판매하는 거래를 개략적으로 보여준다. 연료전지차(400)를 주차한 다음 404에서 전기를 고정가나 변동가로 판매할지를 에너지서비스 제공자(402)와 협상한다. 고정가란 일정 기간에 대해 고정된 가격이고, 변동가란 단순히 현재의 가격을 반영하거나 일정 시간 간격을 두고 변할 수 있는 가격일 수있다. 어떤 경우든, 자동차를 일정 시간내에서 영구적으로 연결해 이용할 수 있으며, 자동차의 전력유니트의 고장 등으로 전기를 생산하지 못할 경우 등에 대한 계약이 필요할 수 있다. 이어서, 에너지서비스 제공자는 전기를 계약된 고정가나 변동가로 최소, 최대 또는 기타 다른 양으로 구매하는데 동의한다.
자동차소유주나 에너지서비스 제공자가 전기생산을 결정할 수 있다. 일반적으로, 자동차소유주는 기본적으로 최종 결정은 에너지서비스 제공자에게 남겨둔채 자동차 전력유니트를 이용할 수 있다. 에너지서비스 제공자는 자신이 전기를 되팔 수 있는 가격을 보고 전기를 생산할지 여부를 결정한다.
전기를 생산할 때, 일반적으로 전기 송배전선(406)에 먼저 전기가 보내진다. 이런 송배전선(406)을 통해, 고객이나 전기소비자(408)에게 전기가 배달된다. 소비자(408)와 에너지서비스 제공자(402) 사이의 금융거래에 대해서는, 일단 에너지서비스 제공자(402)가 연료전지차(400)에서 전기를 구매하기를 위임받으면, 에너지서비스 제공자는 "장기계약자"가 되는데, 이는 전기 소비자가 없을 때에도 전기를 구매하기로 위임받기 때문이다. 따라서, 에너지서비스 제공자는 중개고객이나 소비자(408)에게 전기를 판매한다. 이렇게 되면, 소비자(408)는 전기와 같은 상품의 출처표시를 하고 이들 상품을 관리하지 않아도 된다. 역시, 에너지서비스 제공자는 실제로 상품을 받거나 배달하지 않고도 상품의 소유권을 매매할 수 있다. 이런 형태의 거래는 선물계약과 비슷한 형태로서, 투기목적이나 연계매매 목적으로 이용된다.
전술한 바와 같이, 전기 소유권은 송배전선(406)을 통해 이송된다. 송배전사는 배달된 전기량을 중개소비자(408)에게 통보한다. 전술한 바와 같이, 계량작업이 별도로 조정될 수 있으므로, 전기를 정확히 계량하고 청구할 수 있다. 따라서, 소비자(408)는 별도로 전기를 계량하고 에너지서비스 제공자(402)에게 통보한다. 연료전지차(400)와 도킹스테이션도 조정 및 체크 목적으로 전기를 계량할 수 있다.
송배전선(406)을 소유하는 송배전사는 에너지서비스 제공자(402)나 연료전지차(400) 소유주로부터 급전료를 수거한다. 따라서, 에너지서비스 제공자는 송배전선을 통해 받은 전기와 소비자(408)에게 보낼 전기의 균형을 맞춘다.
도 7은 연료 측면에서의 거래관계를 보여준다. 여기서도 연료전지차는 400으로 표시된다. 에너지서비스 제공자는 410으로 표시되지만, 도 6, 7의 에너지서비스 제공자는 아래와 같은 이유로 동일인임을 이해해야 한다.
전기생산을 위해, 연료전지차(400)는 에너지서비스 제공자(410)와 계약을 맺어 발전용 연료를 구입한다. 역시 구입가는 일정 기간에 대한 고정가나 변동가일 수 있다. 따라서, 자동차소유주는 연료구매와 전기판매를 위한 두가지 계약을 맺는 것이 바람직하다. 예컨대, 양쪽 계약이 모두 같은 기간동안의 고정가이면, 차량소유주의 입장에서는 전기생산을 위한 완벽한 "스파크 스프레드"가 되는 셈이다. 한편, 자동차 소유주가 위험부담을 받아들일 수 있으면, 변동가격을 받아들여 더 좋은 스파크 스프레드를 얻을 수 있다.
이어서, 에너지서비스 제공자는 고정가나 변동가로 최소, 최대 또는 기타 연료량을 판매하는데 동의한다. 연료가격, 전기요금 등의 시장상황에 따라 전기 생산에 경제성이 있으면, 전술한 바와 같이 전기를 생산할 결정을 한다.
전기를 생산할 때, 에너지서비스 제공자(410)는 연료전지차(400)에 연료를 공급해야 하고 단거리에 있게 된다. 따라서, 에너지서비스 제공자(410)는 416 단계에서 연료생산자(414)에게서 연료기체를 산다.
420 단계에서 연료생산자(414)는 연료배급사(418)에 연료기체를 공급한다. 연료배급사(418)는 422 단계에서 연료전지차(400)에 연료를 공급한다. 필요하다면, 연료배급사(418)에 배급행위에 대한 비용지불을 할 수 있는데, 비용지불은 일반적으로 연료전지차(400) 소유주나 에너지서비스 제공자(410)에 의해 이루어진다.
연료전지차(400)에 연료가 공급되면 전기가 생산된다. 마찬가지로, 적당한 지점에서 연료를 계량하여 조정한다. 따라서, 연료생산자(414), 배급사(418) 및 연료전지차(400) 모두에서 연료사용량을 계량할 수 있다. 또, 연료전지차(400)가 연결되는 별도의 도킹스테이션에서 연료를 계량할 수도 있다. 이런 다양한 계량은 조정될 수 있다. 전기와 연료기체 둘다의 소모량을 조정하기 위해, 네트웍(118)을 이용한다.
연료전지차(400)는 연료의 수령을 에너지서비스 제공자에게 통보하고, 에너지서비스 제공자(410)는 최종적으로 생산자(414)가 알려준 연료공급량과 연료전지차(400)가 알려준 연료수령량을 비교한다. 이어서, 연료전지차(400) 소유주는 적당한 계좌이체 등을 통해 에너지서비스 제공자(410)에게 비용을 지불한다.
양쪽 에너지서비스 제공자(402,410)가 동일인이면, 즉 하나의 에너지서비스 제공자가 연료를 공급하고 동시에 전기를 구매하면, 에너지서비스 제공자는 통상 전기생산가와 연료소비가 사이의 "스파크 스프레드"라 불리는 순비용만 계산하면된다. 또는, "스파크 스프레드" 계산에 작동경비를 포함시킬 수도 있다. 이 비용은 차량소유주의 계좌로 지불된다.
대부분의 경우, 생산된 전기에 대한 비용은 연료전지차(400)를 소유하고 있는 개인이나 회사 등에게 지불될 것이다. 개인이나 회사는 리스사에서 자동차를 리스하는 것이 아주 일반적이다. 따라서, 연료전지차를 일일 단위로 운전하는 사람은 실제로는 차량을 소유하지는 않아도 일정기간, 통상 몇년에 걸친 리스비용을 지불해야만 한다.
연료전지 전력유니트의 수입 능력이 리스계약에 포함될 수 있다. 따라서, 리스계약상 출퇴근자가 최소 기간동안 정기적으로 주차할 수 있는 대규모 공공주차시설과 같은 특정 장소에 연료전지차를 주차하여 발전에 활용할 수 있도록 할 필요가 있다. 이때, 생산된 전력에 대한 비용은 리스회사에 지불하면 되고, 이런 지불은 연료전지차의 리스비용의 일부로 된다. 연료전지차의 운전자는 전기 생산에 관련된 거래 당사자는 아니지만 리스비용의 절감을 도모할 수 있게 된다.
다른 가능한 거래로는 일방적 중개거래가 있다. 이 경우, 연료기체나 전기중 한쪽만 도 5, 또는 도 6, 7의 조합으로 표시된 중개거래를 따른다. 다른 일방, 연료의 구매나 전기의 판매는 자동차소유주나 운전자의 결정에 의한다. 이때 차량소유주나 운전자는 연료판매자나 전기구매자와 직접 거래해야만 하고, 전기생산을 위한 스파크 스프레드가 적절하도록 해야만 한다.
다른 가능성은 집합거래이다. 이 경우, 여러명의 차량 소유주들은 에너지서비스 제공자, 주차장소유주, 시설소유주, 리스사, 기타 집합자와 같은 다른 당사자에 의해 모인다. 에너지서비스 제공자의 경우, 몇대에서 수천대의 차량을 모을 수 있다. 주차장소유주의 경우, 공통시설이나 관련시설의 집합체에 모든 차량을 모을 수 있다. 리스사의 경우, 자동차의 물리적 위치는 그렇게 중요하지 않지만, 대개 공공 주차시설과 같은 특정 장소에 자동차들을 주차하길 원할 수 있는데, 이런 장소는 비용과 관련된 사전계약사항이다. 에너지 중개인이 전적으로 중개한 거래에서와 마찬가지로 집합자는 상품거래의 위험을 부담한다. 이런 형태에서, 집합자는 개방시장에서 연료를 구입하고 전기를 판다. 집합자는 인접 시설에 전기발전을 맡길 수 있다. 예컨대, 대형 사무용빌딩은 대개 자체 주차장을 갖고 있고, 이런 주차장에서 생산된 전기를 빌딩의 전력으로 사용할 수 있으므로, 송배전사와 같은 중개인에게 비용을 지불할 필요가 없게 된다. 집합자는 시장상황에 따라 특정 도킹스테이션 및/또는 송전그리드와 관련된 다른 시설물에 전기를 보낼 수 있다.
집합자는 시설물에 대한 순수 계량행위, 즉 그리드에서 인출된 전기와 그리드에 공급된 전기의 차이를 계량할 수 있다. 이것은, 연료전지차 및/또는 고정식 연료전지에 의한 백업으로 그리드로부터의 전기로 시설물이 주로 가동될 때 적용된다. 집합자가 경제성이 있다고 판단할 때는, 그리드로 전력을 되돌려 전기 비용을 절감할 수 있다. 또, 전압과 전류 사이에 적당한 위상각도를 갖는 전기를 그리드에 되공급해 피크 전력인자를 수정할 수 있다. 다음, 동일 위상의 전류와 전압에 추가 전류를 가하여, 더 효율적으로 시설물에 전기를 공급한다. 다른 한편, 집합자는 전력을 국부적으로 DC 형태나 (필요하다면) AC로 변환하여 사용할 수도 있다.
집합자는 스파크 스프레드, 시장가격, 및 운전유지비 등의 다른 인자들을 분석하여, 연료전지차를 작동시켜 전기를 생산할 시기를 결정할 수 있다. 에너지서비스 제공자가 전적으로 중개행위를 하는 것과 같은 형태로 집합자는 에너지 기반시설을 활용할 수 있다.
자동차에서 생산된 전기는 다양하게 활용할 수 있다. 시설물의 기본 부하나 피크부하를 충족시키거나, 이들 둘다를 충족시키는데 사용될 수 있다. 또는, 양쪽 부하를 둘다 충족시킬 수 있는 외에도 전기그리드에 되팔 수도 있다. 자동차에서 생산된 전기는 발전, 급전 및/또는 배전 용량의 부족을 겪는 시설물에 유익할 수 있다. 특히, 단기간의 전기용량 부족은 전기에 지불되는 비용에 있어서 예외적으로 높은 비용을 지불하므로, 자동차에서 생산된 전기가 특히 매력적일 수 있다. 또, 소비자의 에너지비용의 절감을 도모함은 물론, 전력 안정성과 품질의 향상을 도모할 수 있다.
여러 관점에서 연료기체 공급에 관해 언급했다. 연료기체로는 연료전지에 직접 사용할 수 있는 수소가 바람직하다. 많은 경우, 연료기체로는 천연개스와 같은 탄화수소 연료를 사용하는 것이 사실이다. 이런 경우, 리포머에 연료기체를 통과시켜 연료전지에서 소모될 수 있도록 할 필요가 있다. 주차장 입장에서는, 중앙집중식으로 연료를 개질하여 연료개질작업을 더 효과적으로 하는 것이 이상적이다. 개질된 연료인 수소는 자동차에 공급되어 소비된다.
자동차에서 전기를 생산하면 부산물로 물이 생긴다. 이 물은 재사용이나 재판매 목적으로 수집저장될 수 있다. 그러나, 용도에 따라서는 재사용이나 재판매를위해 물을 탈이온처리할 필요가 있을 수 있다.
연료전지 기술의 발달로, 어떤 연료전지차들은 재생형 연료전지가 장착된다. 이런 연료전지는 전기를 생산하거나 전기를 흡수해 물에서 수소를 생산하는 기능이 모두 가능한 연료전지이다. 어떤 모드에서도 연료전지는 상태와 가격에 따라 작동된다. 따라서, 수요량이 적고 전기 가격이 낮으면, 연료전지차의 연료전지 유니트를 반대로 작동시켜 수소를 생산하는 것이 타당할 수도 있다. 자동차 운전자가 나중에 사용하도록 이 수소를 저장해 팔 수 있다. 전술한 바와 같이, 재생모드나 반대모드로 연료전지를 작동시키려면 수소의 현재가와 수소저장비를 고려해야만 한다.

Claims (55)

  1. 연료전지차와 전기 소비자 사이에 네트웍을 통한 실시간 통신을 제공하여 전력의 실시간 매매를 촉진하는 네트웍 통신시스템을 이용해 연료전지차와 전기소비자 사이에 전력을 실시간 매매하도록 하는 방법에 있어서:
    (ⅰ) 연료 공급과 송전을 위해 연료전지차를 연결하는 단계;
    (ⅱ) 상기 네트웍을 통해 받은 데이타와 정보를 이용해 현재의 연료비용과 전기생산비용을 결정하는 단계;
    (ⅲ) 상기 네트웍을 통해 받은 데이타와 정보를 기초한 일회 이상의 계산을 실시함으로써 연료비용이나 전기생산비용을 근거로, 연료전지차를 전기생산에 이용할지 여부를 결정하는 단계;
    (ⅳ) 단계 (ⅲ)의 결정을 근거로 연료전지차의 연료소모와 전기생산 과정들을 조절하는 단계; 및
    (ⅴ) 연료전지차에서 연료를 소비해 전기를 생산했을 때, 연료소비량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하고, 연료비용과 생산된 전기의 가격을 계산하며, 연료소비 비용에 대한 청구서와 생산된 전기의 가격에 대한 청구서를 보내, 연료전지차에서 소비된 연료와 생산된 전기 비용을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 (ⅲ)에서 연료전지차를 전기생산에 이용할지 여부를결정하는데 있어서 작동 및 유지관리비를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 단계 (ⅲ)에서 연료전지차를 전기생산에 이용할지 여부를 결정하는데 있어서 연료전지차의 연료전지 효율 비용을 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항, 2항 또는 3항에 있어서, 여러대의 연료전지차에서 전기를 생산하고 각 연료전지차에 대한 부하레벨을 설정하여, 가능한 최소 비용으로 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 연료전지차에 컴퓨터장치와 데이타저장수단을 장착하고, 연료기체 비용과 전기생산에 드는 비용에 관한 데이타를 상기 데이타저장수단에 저장하며, 상기 컴퓨터장치를 이용해 연료전지차를 전기생산에 이용할지 여부를 계속 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 전기생산에 드는 비용과 연료기체 비용 사이의 타당한 가격차를 상기 데이타저장수단에 입력하여 단계 (ⅲ)의 결정을 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 연료전지차의 작동자가 전기 생산에 연료전지차를 이용하고, 연료비용과 전기비용을 기초로 연료전지차의 전기 생산 능력을 결정하는 인자들을 설정하며, 자동차 관리를 에너지서비스 제공자에게 넘기는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    (a) 연료전지차와 연료기체 공급자 사이의 실시간 통신에 더 적합한 상기 네트웍 통신시스템을 이용해, 연료전지차와 연료기체 공급자 사이의 실시간 가격평가에 의해 연료기체의 가격을 결정하는 단계; 및
    (b) 연료전지차와 에너지서비스 제공자 사이의 실시간 통신에 더 적합한 상기 네트웍 통신시스템을 이용해, 연료전지차와 에너지서비스 제공자 사이의 실시간 가격평가에 의해 전기에 지불되는 가격을 결정하는 단계;중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 연료전지차 소유주와 작동자중 한명이 연료기체 중개인과의 연료기체공급계약 및/또는 에너지서비스 제공자와의 전기구매계약을 협상하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 연료기체 중개인과 에너지서비스 제공자는 단일 당사자이고, 연료전지차와 관련된 계좌에 순비용을 지불하는 단일계약을 협상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    (ⅰ) 연료전지차에 연료기체를 공급하고 연료전지차로부터 전기를 송전하기 위한 연결부들을 구비한 여러대의 도킹스테이션들을 설치하는 단계;
    (ⅱ) 상기 도킹스테이션들과 에너지서비스 제공자 사이에 통신연결을 하는 단계;
    (ⅲ) 연료전지차의 전기 생산능력과, 상기 네트웍을 통한 연료비와 전기가격으로부터 결정된 모든 제한요소들을 연료전지차 작동자로 하여금 에너지서비스 제공자에게 통보할 수 있도록 하는 단계; 및
    (ⅳ) 상기 네트웍을 통해 요청에 따라 각각의 연료전지차를 작동시키고 각각의 연료전지차의 부하레벨을 설정하여 현재의 전기수요를 충족시키도록 하는 제어신호들을 에너지서비스 제공자에서 각 연료전지차로 보내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 에너지서비스 제공자와 각각의 연료전지차 사이에 상기 네트웍을 통한 통신을 하도록 하고, 각각의 연료전지차에 고유 ID를 부여하여 위치와 무관하게 연료전지차를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 인터넷을 네트웍으로 활용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 유무선 통신을 모두 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 수집가로서 활동하는 에너지서비스 제공자를 포함하고, 여러대의 연료전지차에서 생산된 전기를 하나의 전원에 모아서 재판매하고 분배하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 연료기체를 대규모로 구입하고, 대규모 연료기체중 연료전지차에서 사용된 부분에 대한 비용을 각 연료전지차에 청구하여 연료를 분배하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 수집가로서 활동하는 에너지서비스 제공자를 포함하고, 에너지서비스 제공자는 연료기체를 대규모로 일괄 구입하여 대규모 연료기체중 연료전지차에서 사용된 부분에 대한 비용을 각 연료전지차에 두번째 높은 가격으로 청구하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 각 연료전지차에서 생산된 전기의 구입가를 무정전 가격으로 설정하고, 여러대의 연료전지차에서 생산된 전기를 하나의 무정전 전원에 모으며, 모인 전원을 높은 무정전 가격으로 재판매하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 주어진 기간동안 전기를 생산하는데 이용되는 연료전지차의 대수를 결정하고; 상기 연료전지차들에서 생산될 수 있는 최대 전력을 계산하며; 장소, 하루의 몇시간, 한주의 몇일, 계절로부터 선택된 인자들로부터 결정된 전력을 생산하는데 상기 연료전지차들중 어느정도의 비율이 이용되지 않는지를 계산하고; 상기 비율의 연료전지차로부터 생산될 수 있는 여유전력을 계산하며; 최대전력에서 상기 여유전력을 감산하여, 순전력을 둠으로써 상기 순전력에 대한 신뢰성 인자를 결정할 수 있고, 상기 신뢰성 인자를 고려한 가격으로 상기 순전력 레벨의 전기 판매를 제안하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제15항에 있어서, 생산된 전기의 재판매와 분배를 위한 잔량을 남기고 상기 단일 전원의 전기의 일부분을 그 지역에 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 생산된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터를 연료전지차에 제공하고 AC 전력을 받는 AC 구동모터를 연료전지차에 설치하며, 종래의 송전그리드에 사용가능한 주파수를 상기 AC 인버터에 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 한군데에 도킹스테이션들을 설치하고, 이 도킹스테이션들을 공통 집전기에 연결하며, 집전기는 지역적 전기소비를 위한 지역 전기소비장치에 연결되고, 순계량장치를 통해 집전기를 전기송배전 그리드에 연결하여, 임의의 일정 기간동안 그리드로부터 받거나 그리드로 공급된 순 전기량을 계량하는 것을특징으로 하는 방법.
  23. 제15항에 있어서, 도킹스테이션을 관리하는 도크제공자, 연료공급자, 연료배급사, 전기소비자에 대한 전기공급을 관리하는 전기시설, 하나 이상의 전기소비자 및 전기송배전 그리드 제공자중 하나 이상과 에너지서비스 제공자가 상기 네트웍을 통해 통신하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제12항에 있어서,
    (a) 단계 (ⅲ)에서, 상기 네트웍을 통해 각각의 연료전지차의 이용가능성을 도킹스테이션에 통보하고, 각 도킹스테이션은 이 통보를 상기 네트웍을 통해 에너지서비스 제공자에게 보내는 단계;
    (b) 필요할 때는 에너지서비스 제공자가 상기 네트웍을 통해 각 연료전지차에 운전모드로 진입하라고 지시하는 단계;
    (c) 상기 운전모드에서, 각 연료전지차가 상기 네트웍을 통해 에너지서비스 제공자에게 업데이트 상황을 보내주는 단계;
    (d) 생산된 전기를 도킹스테이션에 관련된 특정장소의 전기그리드에 보내도록 하는 허가를 에너지서비스 제공자가 상기 네트웍을 통해 상기 그리드에 요청하는 단계; 및
    (e) 그리드로부터 허가를 받은 뒤, 에너지서비스 제공자는 상기 네트웍을 통해 각 연료전지차에 전력생산을 시작하라는 지시를 내리고, 상기 네트웍을 통해 각연료전지차의 전력생산을 지속적으로 모니터링하며 각 연료전지차의 부하레벨을 조정하여 필요한 전기량을 생산토록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    (1) 각 연료전지차에서 에너지서비스 제공자에게 통보하는 상기 단계는 상기 네트웍을 통해 각 도킹스테이션에 암호화된 통보를 하고, 도킹스테이션으로 하여금 에너지서비스 제공자와 접촉하여 암호화된 통보의 인증을 확인토록 하며;
    (2) 통보를 인증한 뒤, 상기 도킹스테이션은 상기 네트웍을 통해 연료분배 관리자에게 보안토큰을 보내고 전기그리드 송배전 관리자에게는 두번째 보안토큰을 보내며;
    (3) 상기 네트웍을 통해 상기 도킹스테이션이 연료전지차에 연료기체를 공급하고 연료전지차로부터 공급된 전기는 도킹스테이션으로 보내며, 도킹스테이션은 모든 데이타를 데이타베이스에 저장하고 상기 네트웍을 통해 에너지서비스 제공자에게 보내며;
    (4) 매 발전기간 마지막에, 에너지서비스 제공자에게 서비스에 대한 전자청구서를 보내는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 연료전지차와 에너지서비스 제공자 사이에 네트웍을 통한 실시간 통신을 제공하여 전력의 실시간 매매를 촉진하는 네트웍 통신시스템을 이용해 연료전지차와에너지서비스 제공자 사이에 전력을 실시간 매매하도록 하는 방법에 있어서:
    (ⅰ) 연료 공급과 송전을 위해 한대 이상의 연료전지차를 연결하는 단계;
    (ⅱ) 각 연료전지차의 연료전지 전력유니트에 대한 관리를 에너지서비스 제공자에게 넘기는 단계;
    (ⅲ) 상기 네트웍을 통해 받은 데이타와 정보를 이용해 에너지서비스 제공자가 각 연료전지차의 연료전지 전력유니트를 작동시킬 시기를 결정하고 각 연료전지 전력유니트에 대한 부하레벨을 정하는 단계;
    (ⅳ) 단계 (ⅲ)의 결정을 근거로 연료전지차의 연료소모와 전기생산 과정들을 조절하는 단계; 및
    (ⅴ) 연료전지차에서 연료를 소비해 전기를 생산했을 때, 연료소비량과 전기생산량에 관한 데이타를 수집하고, 연료비용과 생산된 전기의 가격을 계산하여, 연료전지차에서 소비된 연료와 생산된 전기 비용을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 네트웍 통신시스템은 에너지서비스 제공자와 하나 이상의 연료기체 공급자 사이에서 상기 네트웍을 통한 실시간 통신을 제공하기에 더 적합하고, 에너지서비스 제공자와 하나 이상의 연료기체 공급자 사이의 상기 네트웍을 통한 실시간 가격평가에 의해 연료기체의 가격을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 네트웍 통신시스템은 에너지서비스 제공자와 각 연료전지차의 소유주나 작동자 사이에서 상기 네트웍을 통한 실시간 통신을 제공하기에 더 적합하고, 에너지서비스 제공자와 연료전지차의 소유주나 작동자 사이의 상기 네트웍을 통한 실시간 가격평가에 의해 전기 구매 비용을 정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 연료전지차 소유주나 작동자중 한명이 연료기체 공급을 위해 연료기체 중개인 및/또는 전기구입을 위해 에너지서비스 제공자와 계약협상을 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 연료기체 중개인과 에너지서비스 제공자가 단일 당사자이고, 연료전지차와 관련된 계좌에 순비용을 지불하는 단일계약을 협상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제26항에 있어서, 연료전지차 소유주에게 전기 발전에 대해 지불할 비용이 일정 기간동안의 균일가를 기본으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 일정 기간이 일, 주, 월 또는 연중의 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제26항에 있어서,
    (ⅰ) 연료전지차에 연료기체를 공급하고 연료전지차로부터 전기를 송전하기 위한 연결부들을 구비한 여러대의 도킹스테이션들을 설치하는 단계;
    (ⅱ) 상기 도킹스테이션들과 에너지서비스 제공자 사이에 통신연결을 하는 단계;
    (ⅲ) 연료전지차의 전기 생산능력과, 연료비와 전기가격으로부터 결정된 모든 제한요소들을 연료전지차 작동자로 하여금 에너지서비스 제공자에게 통보할 수 있도록 하는 단계; 및
    (ⅳ) 상기 네트웍을 통해 요청에 따라 각각의 연료전지차를 작동시키고 각각의 연료전지차의 부하레벨을 설정하여 현재의 전기수요를 충족시키도록 하는 제어신호들을 에너지서비스 제공자에서 각 연료전지차로 보내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 에너지서비스 제공자와 각각의 연료전지차 사이에 상기 네트웍을 통한 통신을 하도록 하고, 각각의 연료전지차에 고유 ID를 부여하여 위치와 무관하게 연료전지차를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 수집가로서 활동하는 에너지서비스 제공자를 포함하고, 여러대의 연료전지차에서 생산된 전기를 재판매 및 분배를 위해 하나의 전원에 모으는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제33항, 34항 또는 35항에 있어서,
    (a) 연료전지차나 관련 도킹스테이션 및 연료기체 공급자측에서 연료기체를 계량하고, 계량량 차이를 조정하는 단계; 및
    (b) 연료전지차나 관련 도킹스테이션 및 전기구매자측에서 전기를 계량하고, 계량량 차이를 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 조정에 의해서도 허용오차 이상의 에러를 나타낼 경우 즉각 연료기체 공급과 전기생산을 중단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 연료전지차의 전력유니트를 이용해 전력을 생산하는 방법에 있어서:
    (1) 연료공급과 송전을 위해 여러대의 연료전지차를 연결하는 단계;
    (2) 각 연료전지차에 연료를 공급하고 각 연료전지차에 사용된 연료비용을 청구하는 단계;
    (3) 각 연료전지차에서 생산된 전기를 받고 이 전기에 대해 첫번째 무정전 가격을 지불하는 단계; 및
    (4) 여러대의 연료전지차에서 생산된 전기를 모으고, 모인 전기를 무정전 전원으로서 더 높은 무정전 가격으로 재판매하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제38항에 있어서, 연료를 첫번째 가격으로 대량 구매하고, 이 연료를 각 연료전지차에 소량씩 두번째 더 높은 가격으로 재판매하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제38항 또는 39항에 있어서, 여러대의 도킹스테이션들을 설치하고, 연료전지차에서 생산된 전력을 모으기 위해 이들 도킹스테이션을 집전기에 연결하며, 모인 전력을 집전기로부터 전기송배전 그리드로 보내는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제40항에 있어서, 생산된 전기의 전부나 일부를 그 지역에서 사용하고, 송배전그리드에 생산된 전기의 나머지만을 보내는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 연료전지차의 전력유니트에서 전기를 생산하는 방법에 있어서:
    (1) 연료전지차에 연료를 공급하는 단계;
    (2) 연료전지 전력유니트에서 전기를 생산하고 이 전기를 연료전지차로부터 송전하는 단계;
    (3) 생산된 전기를 첫번째 및 두번째 부분으로 나누고, 첫번째 부분을 그 지역에서 소비하는 단계;
    (4) 생산된 전기의 두번째 부분을 송배전 그리드에 보내어 판매하는 단계; 및
    (5) 송배전 그리드로 보내지거나 송배전 그리드에서 취한 순 전기량을 일정 기간내에 계량하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제42항에 있어서, 개별 거주지에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제42항에 있어서, 연료공급과 송전을 위한 도킹스테이션 여러대를 설치하고, 생산된 전력을 모으기 위해 이들 도킹스테이션을 집전기에 연결하며, 모인 전력을 집전기에서 송배전 그리드로 보내고, 상기 순전기량 계량단계 (5)는 집전기와 송배전 그리드 사이에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 연료전지 전력유니트를 구비한 연료전지차에서 전력을 생산하고 차량비용을 조달하는 방법에 있어서:
    (a) 연료전지차를 차량 작동자에게 제공하는 단계;
    (b) 초기 일괄 지불과 차량비용의 일부를 커버하는 정기적인 지불중 적어도 하나를 위한 계약을 차량 작동자가 맺도록 하는 단계;
    (c) 차량 작동자에 대한 계약에 있어서, 전기생산을 위해 선택된 도킹스테이션에 연료전지차를 주차하도록 하는 단계;
    (d) 상기 선택된 도킹스테이션들중 하나에 연료전지차를 주차하면, 연료전지차에 연료를 공급하고 연료전지 전력유니트에서 전기를 생산하여 판매하는 단계; 및
    (e) 차량가격의 일부를 부담하도록 전기판매에서 생긴 수입을 이용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 계약이 렌트계약, 구매계약, 리스계약중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제46항에 있어서, 상기 계약이 주단위, 월단위 및 분기단위중 선택된 기간으로 지불하는 정기적인 지불계약인 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제45항에 있어서, 상기 계약에 있어서 소정 기간내의 최소 시간동안 상기 선택된 토킹스테이션에 연료전지차를 주차할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 연료전지차에서 생산된 전기량이 소정 기간내에 정한 양보다 많을 때 연료전지차 작동자에게 대가를 지불하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 연료전지차에서 전기를 생산하고 연료전지차가 쉬는 동안 전기를 활용하도록 하는 시스템에 있어서:
    연료전지차에 연료를 공급하고 전기를 빼내기 위한 다수의 도킹스테이션;
    도킹스테이션과 전기소비자 사이를 연결하는 연결수단; 및
    각 연료전지차와 하나 이상의 에너지서비스 제공자 사이의 통신을 위한 네트웍;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  51. 제50항에 있어서, 다수의 도킹스테이션을 빌딩에 관련된 공통장소에 설치하고, 상기 연결수단에 의해 도킹스테이션과 빌딩내의 구내 배전그리드 사이가 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  52. 제50항에 있어서, 상기 연결수단이 송배전그리드에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  53. 제52항에 있어서, 상기 네트웍을 통해 상기 에너지서비스 제공자와 연료공급자, 연료배급자, 전기시설 및 송배전 제공자중의 하나 이상이 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  54. 제50항에 있어서, 각각의 연료전지차에 동일한 도킹연결부를 설치하고 이에 대응하는 도킹연결부들을 각 도킹스테이션에 설치하여, 어떤 연료전지차도 임의의 모든 도킹스테이션에 도킹될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 시스템.
  55. 제51항 내지 54항중의 어느 한 항에 있어서, DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터와 AC 구동모터를 연료전지차에 설치하고, 각각의 연료전지7차의 인버터를 송배전 그리드와 동기화시키기 위한 입력부를 각각의 연료전지차에 설치하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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