KR20050084477A - 수소 연료 공급 시스템, 수소 연료 공급 스테이션, 수소연료 공급 스테이션을 제어하는 방법, 수소 연료 공급방법및 수소 에너지 시스템 - Google Patents

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매튜 제이 페어리
윌리암 제이 스티와트
앤드류 티 비 스튜어트
스티븐 제이 쏘르프
챨리 동
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스튜어트 에너지 시스템즈 코포레이션
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Abstract

사용자에게 수소 연료를 공급하기 위한 에너지 배분 네트워크는, 에너지원 수단, 에너지 공급 수단으로부터 에너지를 받는 수소 생성 수단, 수소 생성 수단으로부터 수소를 받는 수소 저장 수단, 및 수소 생성 수단으로부터 수소를 결정, 제어 및 공급하는 에너지 공급 수단, 수소 생성 수단 및 수소 연료 수단에 연결된 데이터 수집, 저장, 제어 및 공급 수단을 포함한다. 바람직하게는, 에너지 배분 네트워크는 1 또는 그 이상의 물 전기분해기를 포함하고, 수소 배분과, 차량, 연료전지, 전기발생기, 및 열발생기 등에 연료로서 사용하기 위해서 제공된다.

Description

수소 연료 공급 시스템, 수소 연료 공급 스테이션, 수소 연료 공급 스테이션을 제어하는 방법, 수소 연료 공급방법 및 수소 에너지 시스템 {HYDROGEN FUEL SUPPLY SYSTEM, HYDROGEN FUELING STATION, PROCESS FOR CONTROLLING HYDROGEN FUELING STATION, HYDROGEN FUELING PROCESS, AND HYDROGEN ENERGY SYSTEM}
본 발명은, 특히 차량이나 에너지 저장기용 연료로 사용하기 위해서 1 또는 그 이상의 물 전기분해기 (water electrolyser) 에 의해 생성장소에서 발생되는 수소를 제공하기 위한 에너지 배분 네트워크에 관한 것이다. 본 발명은 수소를 전기에너지로 변화시키는 연료전지, 보조 에너지원으로서의 연소, 및 특히 전기 배분 시스템의 일부분으로서 전기 발생을 위한 연료로서 수소를 사용하는 것에 관한 것이다.
예컨대, 메탄올 생성을 위한 대형 화학공장 또는 대형 발전소의 생산능력 계획에 있어서, 제품의 예상 수요에 대한 정확한 정보는 자본 유치의 최적화 및 대형 시설물에서 투자 회수율의 보장에 있어서 중요하다. 건설에 출자하기 위해 종종 수백만 달러가 요구된다. 따라서, 최종 제품에 대한 공급과 수요의 측정 및 예측이 크게 요망되고 있다. 실시간, 단기, 중기, 또는 장기적으로 향후 수요를 예측하는 기법 (techniques) 을 적용하는 것은 특히 자산 이용을 최대화하고, 재고품을 감소시키며, 위험을 최소화하기 위해서 상업적으로 매우 중요하다.
현재, 수소 연료 차량용 수소 공급 시스템의 네트워크에 대한 폭넓은 유치가 없었다. 최근에, 공지된 기술의 한계, 사회 수준, 및 소비자 수용성을 바탕으로 최적화된 연료 공급 기반 (infrastructure) 네트워크로 완성된 탄화수소 연료 차량의 광범위한 네트워크가 존재한다. 대부분은, 생산, 저장, 운반 및 전달을 포함하는 수소 공급의 네트워크를 갖춘 수소 차량의 광범위하고 지리적인 네트워크는 대량의 투자와 도전을 포함하고, 이러한 일은 어떠한 경제적인 수단으로 해결할 수 없다고 생각한다. 비록, 차량의 연료로 사용될 수 있는 장소에 인접하게 전기로부터 수소를 생성하는 다수의 예가 있지만, 상기 개별 장소는 성능과 자산 배분을 최적화하는 것과 관련이 없다.
현재 탄화수소 연료 차량의 배분 시스템은 다수의 결점이 있고, 이러한 결점은 탄화수소 연료의 유한한 공급원 및 전세계 공급원의 불평등한 배분을 포함한다. 사실, 대부분의 전세계의 탄화수소 공급원은 단지 소수의 지리적 영역에 집중되어 있기 때문에, 대부분의 국가들은 원 연료의 충분한 공급을 받지 못한다. 이로 인해 전세계적이고 지역적 충돌이 유발된다. 게다가, 온실가스 방출이 건강 및 환경 변화에 미치는 영향력에 대한 불확실성이 존재한다. 더욱이, 탄화수소 연료의 사용 또는 탄화수소 연료 사용을 위한 처리로 인해 지상에 스모그 현상과 오존 파괴, 및 산성비와 같은 지역 환경 변화를 초래한다. 탄화수소 연료의 연소나 처리로 인해 직접적으로 또는 간접적으로 생성된 공기로 운반되는 오염물은 수확량을 감소시키고, 잠정적으로 생명체의 수명과 건강을 감소시킨다.
양호한 소비자 서비스를 제공하고 연료원의 불균형 및 탄화수소 연료와 이들의 연소나 처리의 반환경친화적 측면을 감소시킬 수 있으며, 투자 위험을 완화시키며, 시스템내의 모든 장치의 성능을 최적화하고, 또한 비탄소 에너지원 사용을 장려하는 방식으로 도입될 수 있는 연료 공급 시스템의 네트워크가 크게 요망된다. 종래의 석탄이나 오일보다 더 낮은 탄소를 함유하는 에너지원으로부터 생성되는 수소 연료, 또는 탄소가 지표 아래에 격리되어 있는 석탄과 오일로부터 생성된 수소 연료는 상기 네트워크의 이상적인 연료이다.
생성장소에서 이용장소로 제품을 운반하기 위해 저장기 사용을 포함한다. 제품 또는 상품의 저장으로 인해 제품 이용을 최적화하는 방식으로 수요와 공급을 효과적으로 만족시킨다. 2 개의 실시예에서는,
(a) 차량 탑재 메탄올이 수소 함유 가스로 개질되는 차로서 사용되는 차량 탑재 메탄올로부터, 및
(b) 차량 외부 및 차량에 연속적으로 전달하기 위한 차량이나 지상에서 압축 가스 저장 탱크를 채우는데 사용되는 차 밖 전기에 의해 생성된 수소를 공급한다.
후자 경우 (b) 에 있어서, 수소는 차량 외부에서 생성되고, 압축 가스 탱크나 유사한 용기에 저장된다. 수소의 축적으로 수소의 실시간 수요량과 수소 생성을 위한 전기 생성을 분리한다. 특히, 수소 수요량이 상당한 퍼센트, 즉 생성된 전기에 대해서 1% 내지 100% 일 때, 수소 저장으로 전기 생성에 영향을 주는 부하 변동은 전기 이용을 보다 예측가능하게 한다. 예컨대, 전기분해에 의한 수소의 생성 또는 다른 용도로 전기를 투입하는 것에 관해서 실시간으로 결정할 수 있게 된다. 이것은 단지, 전기 공급을 측정할 수 있을 때, 즉 증가된 전기 생성이 이용가능하거나 유리할 때, 평형상태 (equation) 의 일부이고, 그리고 즉시 실시간 전기 수요를 충족시키면서, 수소 생성을 위한 개선된 자산 유용성을 일으키는 전기 발생기, 변속기 및 배분 시스템을 작동시키는 많은 형태를 포함한다. 평형상태의 두 번째 절반은 주로 실시간으로 수소 수요량을 측정한다. 이것은 수소 생성을 위한 계획을 포함한다. 수소 생성이 전기분해 장치로부터 생성되고, 수소 관련 업계에 필요한 수요를 만족시키기 위해서 수소가 저장 탱크 또는 직접적으로 전기분해기 베이스 (base) 로부터 차량 탑재의 저장 탱크로 이동될 때, 수소 수요량 측정이 가능하다. 상기 수요량은 온도/압력 측정 및 전기에너지 소비와 같은 기법으로 당업계에 공지된 방법으로 파악될 수 있다. 게다가, 차량 탑재의 수소에너지량 측정은 전기 생성으로부터 수소 공급을 위한 제어기에 정보가 제공되고, 저장된 에너지원/전기원과 동일하게 된다. 상기 측정으로 공급과 수요 평형을 맞출 수 있다. 이로 인해 다음이 가능하다.
(a) 다음 시간에 요구되는 전기량의 실시간 예측 : 이전 데이터와 결합할 때, 수소 생성에 대한 전기 수요량의 증가율,
(b) 수소 생성을 위한 전기의 차후 사용 및 최우선 (경제적 또는 기술적) 의 수요량으로의 전기 공급,
(c) '시스템 네트워크' 내에 충분히 저장됨에 따라 생성된 수소 사용을 위한 전기 공급의 안전한 절감, 및
(d) 저장기의 상태를 바탕으로 전기의 우선공급/공급비용/공급방법에 의해 결정되는 '실질적인' 저장기 개선.
수소 시장에, 차량 탑재나 지상에 저장된 수소에 대해서 전기 생성 결정을 연결시킨 시스템은, 언제, 어디에, 얼마나 많은 양의 전기를 제공할지에 따라서 보다 양호한 결정이 가능하게 된다. 실질적으로 측정을 통해서 순간적으로 이용가능한 상기 정보는 자산 배치에 중요하고 자산 이용을 증가시키고 위험을 완화시킨다. 또한, 전기 발생기의 가동 계획을 보다 나은 방향으로 예측하는데 사용할 수 있다. "정지 가능 부하" 가 작용함에 따라, 전기 유용성이 신뢰성 요건을 충족하도록 작동 보류를 제공할 수 있다. 적절한 수단으로 상기 정보를 수집함으로써, 전술한 1 또는 그 이상의 a, b, c, d 를 포함하는 특징과 함께 기발하고 참신한 측정 시스템이 만들어질 수 있다.
따라서, 메탄올의 탑재 또는 비탑재 개질하는 것을 포함한 다양한 적용에 사용되는 메탄올 생성을 위한 화학공장에 관한 결정은 생산 결정에 영향을 주는 순간 및 매일 마다의 정보를 제공할 수 없다.
본 발명의 목적은 전기 발생, 전송 및 배분 용량의 효과적인 배치와 사용, 및 향상된 자산의 경제적 성능을 제공하는, 수소를 포함하는 에너지 배분 네트워크를 제공하는 것이다.
일반적으로 본 발명은:
(a) 주 에너지원의 생성원에서 수소 생성원으로 전송되는 주 에너지원,
(b) 부산물 격리 장치 유무에 상관없고, 지상 수소 저장기 유무에 상관없이 수소 생성 및 전달 장치, 및
(c) 데이터 전달을 위한 수집, 저장 및 공급 제어기를 갖춘 네트워크를 도시하였다.
제어기는 데이터의 수용, 처리, 전송 및 선택적으로 저장하기 위한 중앙 처리 수단 및 산출 수단을 포함한다.
본 발명은, 특히 사용자에 의해 전기분해기로부터 요구되는 수소량, 전기에너지를 전기분해 수단에 전달하는 시간, 에너지가 전기분해기로 전달되는 연속 시간, 전기분해기로 전송되는 에너지 수위, 사용자 저장 수단의 수소 압력, 전기의 실시간 가격과 가격 예측, 에너지원이 전기분해기로 조절되는 에너지 수위의 비율이나 유형, 및 화석, 수소, 원자력, 태양력, 풍력으로 발생되는 전기에너지 유형에 관련된 정보 데이터를 이용하고 결정하기 위해서 제어기의 알고리즘 조작 사용을 포함한다.
제어기의 알고리즘 조작은 특히, 이하에 설명된 에너지원의 작동, 전기분해 셀, 및 압축기 밸브 등과 같은 사용자 작동 장치 (user activation units) 등 본 발명의 실시예에서 작동되는 제어 단계를 결정한다.
전술한 요소들을 결합함으로써, 실시간 측정 및 수소 연료의 예상 수요량을 산출하고 생성 수소를 제공하는 네트워크가 달성된다. 상기 네트워크는 지리적 위치에 의해 필요한 향후 수요를 예측하기 위해서 표준 추정 모델 (standard projection models) 과 연결될 수 있다. 본 발명의 수소 네트워크의 바람직한 특징은 어떠한 종류의 대형 수소 생성 설비의 건설에 의존하지 않는다는 것이다. 대신, 하기에 제공되는 바람직한 수소 생성 설비는 기술적으로/상업적으로 실현가능할만큼 소형으로, 단일의 상업용, 소매용 또는 생산원으로부터 단일 또는 다수의 소비자 필요량을 충족하기 위해서 소형의 장치를 포함한다.
따라서, 일반적으로, 본 발명은 사용자에게 수소 연료를 제공하기 위한 에너지 배분 네트워크를 제공하고, 이 에너지 배분 네트워크는 수소 연료 생성 수단, 이 생성 수단에 원재료를 공급하는 수단, 수소 연료 사용자 수단, 및 상기 생성 수단, 원재료 공급 수단 및 저장 수단에 연결된 정보와 공급 제어 수단을 포함한다.
본 발명에서 '수소 연료 사용자 수단' 은 수소 생성 수단에 의해 생성된 수소를 수용하는 모든 것을 의미한다. 예컨대, 비한정적으로, 지상 또는 지하에서 차량과 다른 이동 장치내의 수소 저장 설비, 연료전지, 전기 발생기, 및 열 발생기와 같은 직접 및 간접 수소 소비 변환기, 도관, 압축기, 및 전송장치를 포함한다. 수요량은 에너지 공급에 의해 초기화될 수 있고, 잉여전력 (dump power) 을 필요로 할 수 있으며, 더 값싼 수소를 생성하기 위한 기회를 제공한다.
원재료는, 예컨대 천연가스, 액체 탄화수소, 또는 전기분해기 경우에 있어서는 전류 및 물을 포함한다.
천연가스와 관련된 본 발명의 실시예에 따라서, 멀리 떨어져 있는 위치의 천연가스는 수송관으로 통하여 수소 연료의 소매 판매점 또는 연료 공급 위치로 운반된다. 소매 판매점 또는 연료 공급 위치에서, 천연가스는 수소 가스를 생성하기 위해서 정화(淨化)로 개질된 스팀/메탄이다. 이산화탄소 부산물은 격리되도록 배출되거나 취급된다. 생성된 수소는 압축되어, 예컨대 차량의 압축된 수소 가스 저장 탱크로 유입될 수 있다. 다른 방법으로, 압축기는 스팀 메탄 접촉개질시설/압축기 시스템에 인접한 지상에서 유동을 저장 탱크로 전환시킬 수 있다. 주어진 기간 내에 생성된 수소량은 당업계에 공지된 다양한 방법으로 결정되고, 천연가스 소비, 수소 생성, 저장 압력, 및 변화율 등을 포함한다. 상기 정보는 전기적으로 또는 다른 방법으로 본 발명에 따른 네트워크의 작동기로 전달된다. 시간에 따른 상기 정보는, 공급 요구조건이 예측되고 향후 공급량이 예측되는 수소 수요량 정보를 구성한다. 수소 수요량이 증가함에 따라, 네트워크 작동기는 더 많은 천연가스 접촉개질설비를 설치하거나, 또는 수요량이 낮을 때 현 발생기의 보다 나은 사용을 위해서 더 많은 저장 탱크를 첨가할 수 있다. 수소를 측정하고 저장할 수 있기 때문에 현재 액체 탄화수소 (가솔린) 기반이 결정하는 것보다 더 나은 결정을 할 수 있다. 상기 측정으로 결정된 원재료 (상기 경우에는 천연가스) 결정을 예측할 수 있다. 천연가스가 수송관으로부터 나오면, 공급/수요 특성은 천연가스 수송관의 관리 방법과 구매 증가, 수로 (trunk) 연장, 유지보수, 고정 자산의 상각, 및 천연가스의 발견에 관한 계획에 유용한 정보를 제공한다. 또한, 차량의 수소 수요량의 증가율이 상당히 주요한 지표이기 때문에 시스템의 측정 능력은 차량의 수요량 예측에 대한 핵심적인 정보를 제공해준다.
현재 인기있는 연료와 유정(油井)의 네트워크와 정제기로부터 생성된 가솔린과 디젤을 바탕으로 본 발명에 따른 네트워크에 따라서, 상기 연료는 소매 판매장 또는 연료 공급 위치로 운반된다. 필요에 따라, 가솔린/디젤은 수소를 생성하기 위해서 개질 또는 부분적으로 산화되거나 다른 화학 단계로 처리된다. 충분히 정화된 후, 수소는 직접 차량에 저장되거나 차후에 차량에 전달하기 위한 차량 외의 저장 위치에 저장된다. 주어진 기간 내에 생성된 수소량은 가솔린/디젤 소비, 수소 생성, 저장 수위 또는 가스 저장 압력, 및 변화율 등을 바탕으로 당업계의 정보에 의해 결정된다. 상기 정보는 전기적으로 또는 다른 방법으로 본 발명에 따른 네트워크 작동기에 전달된다. 시간에 따른 상기 정보는 공급 요구조건이 예측되고 향후 공급량이 예측되는 수소 수요량 정보를 구성한다. 수소 수요량이 증가함에 따라, 네트워크 작동기는 더 많은 천연가스 접촉개질설비를 설치하거나, 또는 수요량이 낮을 때 현 발생기의 보다 나은 사용을 위해서 더 많은 저장 탱크를 첨가할 수 있다.
수소를 측정하고 저장하는 능력으로 현재 액체 탄화수소 (가솔린/디젤) 기반이 결정하는 것보다 저장 탱크와 수소 생성기와 같은 자산 유치에 관하여 더 나은 결정을 할 수 있다. 결정된 원재료 (상기 경우에는 천연가스) 에 대해서 측정 능력으로 예측할 수 있다. 특히, 가솔린/디젤이 옥탄, 첨가제, 합성세제, 및 유황 함유물 등에 대해서 낮은 오염물 또는 제로 방출 차량으로 생성되고, 상기 특별한 등급의 가솔린/디젤을 생성, 전송, 및 배분하기 위해 사용되는 자산에 유일한 자본 구조라면, 특히 중요하다. 또한, 차량의 수소 수요량의 증가율이 상당히 주요한 지표이기 때문에 시스템의 측정 능력은 차량의 수요량 예측에 대한 핵심적인 정보를 제공해준다.
메탄올과 같은 액체 탄화수소를 바탕으로 본 발명에 따른 네트워크에 따라서, 국부적으로 또는 전체적으로 알려진 발생 플랜트 (plant) 의 네트워크로부터 생성된 메탄올은 소매 판매점이나 연료 공급 위치로 이동된다. 필요에 따라, 메탄올은 수소를 생성하기 위해서 개질 또는 부분적으로 산화되거나 다른 화학 단계로 처리된다. 충분히 정화된 후, 수소는 직접 차량에 저장되거나 차후에 차량에 전달하기 위한 차량 외의 저장 위치에 저장된다. 주어진 기간 내에 생성된 수소량은 하기에 설명한 바와 같이 천연가스와 가솔린에 따라서 결정된다.
하지만, 가장 바람직한 네트워크는 물 전기분해를 위한 전기 사용을 바탕으로 한다. 국부적으로 또는 전체적으로 알려진 발생 플랜트의 네트워크로부터 생성된, 도체 내에서 이동하는 전기는 주거지, 집, 상업적 또는 산업적 소매 판매점 또는 다른 연료 공급 위치로 유입된다. 필요에 따라, 전기는 가치 있는 수소와 산소를 생성하는 전기분해 과정에 사용된다. 필요하다면, 충분한 정화 및 압축 후에, 수소는 차량에 직접 저장되거나 차량 외의 저장기에 저장될 수 있다.
전기는, 각각의 특성과 최적의 방법, 및 생성 수단을 가진 다양하고 상이한 유형의 주 에너지로부터 발생한다. 전기가 생성되면, 효율적으로 저장하는 것이 어렵고, 배분/변속 시스템 형태를 통하여 전송되어야 한다. 상기 시스템은 가스 또는 액체에 대한 다양한 사용자 환경, 천연가스 수송관으로부터 다중 사용자, 사용 변화 시간, 주 전기 입력원, 주 전기 입력원의 상태, 날씨 상태, 전기 특성 취급의 유일한 양상에 상응한다.
전기분해 장치, 특히 적절하게 설계된 물 전기분해 시스템은, 전기 공급원에 연결되는 방법에 있어서 유일한 장점을 가지고, 지속적으로 작동하지 않는다. 전기분해기는 탄화수소로부터 수소를 생성하기 위해서 통상적인 방법보다 보다 쉽게 부분적인 부하 단계로 시동, 중지, 또는 조절될 수 있다. 전기는 우선적으로 예정된 것을 바탕으로 수소 생성으로부터 다른 전기 부하로 동적으로 "변환" 될 수 있다는 점에서 상기 요소는 중요하다. 상기 특징으로 전기분해기는 최우선의 전기 부하보다 저비용의 전기를 얻을 수 있다. 게다가, 전기분해는 1kW ∼ 100,000 kW 를 넘는 매우 확대가능한 기술이기 때문에, 다양한 크기의 동일한 시스템은, 필요하다면 배분될 잠재력을 갖고 있다. 따라서, 전기의 수요 변화를 만족하기 위해서 제어 작동이 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전기분해기로 전기에너지를 전달하는 와이어 (wires) 는 장치와 관련된 전기분해 처리 상태에 관한 유용한 정보를 전달하는 데 사용된다. 이로 인해 전자방식으로 필요한 정보를 수집하기 위해서 추가적인 연결 또는 "원격측정 장치 (telemetry device)" 의 필요성을 줄인다.
따라서, 에너지원이 전기분해를 바탕으로 하는 수소 발생기의 네트워크로부터 수백 마일 떨어져 있더라도, 전기와 전기분해기를 포함하는 수소 연료 네트워크는 간헐적으로 재생가능한 에너지원, 예컨대 광발전소 및 터빈에 유용한 기회를 제공한다. 수소 발생기는 재생가능한 에너지원의 이용가능성에 비례하여 수소를 생성하기 위해서 연속적으로 작동될 수 있다. 게다가, 가격 신호를 측정함으로써, 특별한 발생원으로부터 전기에 대한 시장가격이 연료 공급의 허용오차 수위 이상이라면, 전기분해기는 감소 또는 중지될 수 있다. 전기분해 시스템은 전기 시스템 내의 비상시에도 쉽게 중지될 수 있다. 데이터 전달 속도에 있어서, 1 초 이내에 작동하는 제어 실행은 동적으로 그리드 (grid) 를 제어하는데 사용되고 신뢰성있는 요구조건을 만족시키기 위해서 스피닝 리저브 (spinning reserves) 를 대신할 수 있다.
천연가스 배분 시스템은 수소 발생기에 에너지원을 지속적으로 소량 공급한다는 점에서 전기 시스템과 유사하다. 가솔린이나 메탄올은 수소 생성 및 연료 공급 장소에 도달할 때, 일반적으로 대량으로 이동되고, 가솔린이나 메탄올은 50,000 갤런 크기의 탱크에 저장된다. 소량으로 충전되는 것은 수소 연료 네트워크의 중요한 특징으로 바람직하다. 수소의 배분 저장은 - 자체적으로 소량 충전될 수 있는 차량 또는 소량으로 충전될 수 있는 지상의 저장 탱크에서 - 충분한 수소를 저장하고, 이 수소는 GW 로 측정되는 출력율로 자동차에 전달된다. kW 트리클 충전 (trickle charge) 을 행하고, 효과적인 저장으로 충전된 것을 GW 고속 연료 출력 시스템 (rapid fuel power delivery system) 으로 변환하는 능력은 네트워크 제품으로서 효과적인 연료 공급 서비스에 있어서 중요한 요소이다.
수소 공급과 수요를 측정하고, 지상 저장 또는 차량 탑재 저장을 포함하는 네트워크에 저장된 총수소를 추정하는 능력은 본 발명의 네트워크 중에서 가장 유용한 이점이다. 통합된 네트워크 전체는 거대한 연료 계측기와 유사하고, 따라서 연료 시스템에 필요한 전기량과 요구되는 연료 공급율을 예측할 수 있다. 또한 전력 발생기/매매자의 정보를 제공하여, 실시간으로 공급과 수요를 예측하는데 보다 도움을 줄 수 있다. 유일하게, 연료가 가장 필요한 위치는 지속적인 근거를 바탕으로 결정될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 네트워크로 배분 수소 저장은 배분 전기 저장 또는 통합된다면 대형 수력전기 저장기와 유사하다. 수소 저장기는 선택적으로 연료전지와 같은 적절한 변환장치를 사용하여 그리드용 전기로 변환될 수 있다. 수력전기 물 저장기로 구해지는 에너지 관리의 대부분의 목적은 수소 저장기로 달성될 수 있다. 주어진 수소 저장기의 배분 네트워크에 있어서, 특정한 에너지 관리 기법 실행이 우선될 수 있다. 상기 우선 순위를 매기는 능력은 본 발명에 따른 네트워크의 유일한 능력이다.
배분 저장기와 함께 배분 전기분해 기초의 수소 공급 시스템을 포함하는 네트워크가 달성됨에 따라, 새로운 전기 발생 시스템의 추가 계획은 네트워크의 정보를 바탕으로 할 수 있다. 네트워크의 공급, 수요, 및 에너지 저장량으로 새로운 전기 발생 시스템의 가장 바람직한 정보를 제공한다. 대형 에너지 저장 능력으로 에너지 저장 부족에 의해 이전에 요구된 전기 발생기의 선택을 촉진한다. 풍력 터빈과 광발전 패널을 포함하는 상기 발생기는 촉진된다. 필요하다면 인지된 환경 문제와 싸우기 위해서 정부에게 위임될 수 있는 상기 종류의 발전기를 실행하기 위한 능력을 최적화시켜야 한다.
더 바람직한 실시예에 있어서 수소 네트워크는 환경 영향을 바탕으로 에너지원의 바람직한 형태로 실시간으로 제공되는 서비스에 비용을 지급할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 사용되는 에너지원의 네트워크는, 특정한 저장 탱크/에너지 적용을 위한 적절한 정화와 가압 이상 처리되지 않도록 의도된 사용자 위치에서 또는 근처에서, 스팀 메탄 개질, 부분 산화나 물 분해와 같은 다양한 기법을 통하여 수소를 생성한다. 수소 에너지가 사회적으로 매우 높은 탄소물 (CO2 생성물) 을 함유한 탄소원으로부터 직접 또는 간접으로 생성되는 경우 또는 다른 오염물이 존재하는 경우에 있어서, 이런 오염물들은 공급원에서 포획되고, 필요하다고 여겨지는 범위로 격리된다. 게다가, 측정 방법 또는 지상이나 차량 탑재로 적절한 저장 시스템에서 저장기 (압축 가스, 액체 H2, 수소화물 등) 로 수소가 유동하는 것을 합리적으로 추정하는 방법은 연료를 생성하는 시간, 장소, 및 방법과 연료를 생산하는 과정과 차량 자체적으로 측정될 때 더 많은 자산을 유치하기 위한 시간을 결정할 수 있는 정보를 얻는데 유용하다.
따라서, 가장 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 수소 연료 전기분해기의 연결된 네트워크를 바탕으로 하는 수소 연료 차량 공급 기반을 제공한다. 네트워크 상의 전기분해기와 제어 관련 수단은 현재 전기 수요량을 전달하고, 전기 시스템 작동기/예정기로부터 연료 보급 시간과 같은 관련된 데이터를 생성하기 위해 필요한 수소 연료량을 받는다. 예컨대, 저장 부피의 압력과 압력 상승률을 바탕으로, 채워져야 하는 저장 부피는 계산될 수 있다. 연료를 공급하는 기간은, 예컨대 급속히 또는 서서히 연료가 채워지도록 전기분해기 적용시 타이머 및/또는 작동 모드를 설치함으로써 연료 예정기에 전달될 수도 있다. 전기 시스템 작동기/연료 전달 예정기는 네트워크 상의 전기 부하를 수집하고, 전기 시스템을 관리하고 제어하기 위해 실질적인 저장기로서 '예정된' 수소 생성을 사용하여 연료 적용기의 개별 작동을 조절함으로써 전기 시스템 작동을 최적화하며, 전송과 발생 이용을 증가시키기 위해 전력 부하 수위와 라인 (line) 주파수를 제어하기 위한 동적 제어를 사용한다.
따라서, 본 발명의 가장 바람직한 목적은 실시간으로 연결되거나 연결되지 않은 주 에너지원을 바탕으로 다중 수소 연료 이동 위치의 네트워크를 기초로 실시간 수소를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서 에너지 배분 네트워크 상에 상기 다수의 전기분해기 및/또는 시스템 상에 전기분해기당 다수의 사용자가 존재하는 것이 바람직하다.
바람직한 특징에 있어서, 본 발명의 네트워크는 사용자에게 수소를 공급하기 위해서 1 또는 그 이상의 수소 보충 시스템을 포함하고, 상기 시스템은
(ⅰ) 원 수소 (source hydrogen) 를 제공하기 위한 전기분해 셀,
(ⅱ) 출구 압력에서 출구 수소 (outlet hydrogen) 를 제공하기 위한 압축 수단,
(ⅲ) 압축기 수단에 원 수소를 공급하기 위한 수단,
(ⅳ) 사용자에게 출구 수소를 공급하기 위한 수단,
(ⅴ) 출구 압력이 선택된 최저치로 떨어졌을 때, 상기 원 수소를 제공하기 위해 셀을 작동시키기 위한 제어 수단, 및
(ⅵ) 상기 제어 수단을 작동시키기 위한 사용자 조작 수단을 포함한다.
전술한 보충 시스템에 있어서, 상기 전기분해 셀은 압축 수단을 포함하여 출구 수소가 원 수소를 포함하며, 압축 수단에 원 수소를 공급하는 상기 수단은 셀로 구성되며, 선택적으로, 수소 연료 적용 장치는 전술한 시스템을 포함하고, 사용자에게 출구 수소를 공급하는 상기 수단은 차량에 연료로서 출구 수소를 제공하기 위해 차량에 부착가능한 차량 부착 수단을 포함한다.
일반적으로 본 발명은 저장된 수소로부터 사용자에게 에너지를 공급하기 위해서 저장 수단에 연결된 에너지 발생 수단을 더 포함하는 네트워크를 제공한다.
에너지 발생 수단은, 종래 전력 공급이 최대시간에서 제공될 때, 비교적 소량의 국부적 전기 배분 네트워크, 예컨대 거주지, 아파트 단지, 상업적 산업적 빌딩이나 장소에서 사용하고, 또는 보조적으로 발생된 전력을 국가, 주 또는 지방 그리드와 같은 광범위한 지역의 전기 배분 네트워크로 유입하기 위해서, 저장된 수소로부터 전기를 발생하기 위한 수단인 것이 바람직하다. 연료원과 같은 수소를 사용하는 에너지 발생 수단은 수소를 전기로 직접 변환하기 위해서 연료전지와 같은 직접 에너지 변환 장치를 이용할 수 있고, 전기를 생성하기 위해서 발생기/스팀 터빈과 같은 간접 에너지 변환 장치를 이용할 수 있으며, 거주지에서 가열/요리 등 가연성 연료로 수소를 직접사용할 수 있다.
따라서, 다른 특징에 있어서, 본 발명은 사용자에게 수소 연료를 공급하기 위한 에너지 배분 네트워크를 제공하고, 이 에너지 배분 네트워크는
(a) 에너지 공급 수단 (energy resource means),
(b) 상기 에너지 공급 수단으로부터 에너지를 받는 수소 생성 수단,
(c) 상기 수소 생성 수단으로부터 수소를 받는 수소 연료 사용자 수단, 및
(d) 수소 생성 수단으로부터의 수소를 결정하고, 제어하며, 공급하기 위해, 상기 에너지 공급 수단, 수소 생성 수단, 및 수소 연료 사용자 수단에 연결된 데이터 수집, 저장, 제어 및 공급 수단을 포함한다.
여기서, 수소 연료 사용자 수단은, 사무실, 플랜트, 공장, 창고, 쇼핑몰, 아파트, 및 연계되거나 또는 반연계된 거주지로 구성된 그룹으로부터 선택된 1 이상의 빌딩 구조내에 위치한 또는 관련된 다수의 지리적 영역을 포함하고, 상기 1 이상의 지리적 영역은 이전에 지리적 영역에 한정된 상기 데이터 수집, 저장, 제어 및 공급 수단에 연결된 영역 데이터 제어 및 공급 수단을 구비한다.
본 발명은 전술한 에너지 배분 네트워크를 제공하고, 수소 생성 수단으로부터 상기 지리적 영역에 수소를 결정, 제어 및 공급하기 위해서, 2 이상의 각 지리적 영역은 영역 데이터 제어 및 공급 수단과, (ⅰ) 상기 데이터 수집, 저장, 제어 및 공급 수단과 (ⅱ) 네트워크에 상호연결된 2 이상의 각 지리적 영역 데이터 제어 및 공급 수단에 연결된 빌딩 데이터 제어 및 공급 수단을 구비한다.
본 발명은 예시의 방법으로 설명될 바람직한 실시예를 통하여 보다 잘 이해될 것이다.
여기서, 동일한 부호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1 에서는 전기 발생 전력 플랜트, 천연가스, 가솔린, 또는 메탄올 개질 플랜트, 또는 이것들의 결합일 수 있는 에너지원 (12) 에 의해 공급되는 수소 생성 장치 (10) 를 갖춘 본 발명의 일반적인 양상을 제공하는 실시예를 도시하였다. 제어장치 (14) 와 사용자 (16; 비한정적으로, 수소 저장 설비, 수소 변환장비, 수소 도관, 압축기 및 다른 전송장치를 포함하는 수소 생성원에 의해서 생성된 수소를 수용하는 모든 것을 의미함) 는 하드웨어 입출력 배분 도관 (18, 20) 과 전기 데이터 전송선 (22) 에 의해 적절하게 연결된다.
수소 수요량을 네트워크에 등록하기 위하여, 사용자 (16) 는, 예컨대 (ⅰ) 신용카드의 사용, (ⅱ) 스마트 카드의 사용, (ⅲ) 음성 작동 시스템의 사용, (ⅳ) 전면 패널 제어를 통한 수조작, (ⅴ) 전자, 전기, 또는 무선 적외선 데이터 전송 시스템의 사용으로 전송되는 수소 수요량을 결정한다. 수소 수요량을 통보받으면, 제어기 (14) 는 요구되는 수소량, 수소 전달 시간, 온도, 압력, 순도 등에 대한 수소 전달 조건 및 요구되는 수소 전달율과 관련된 요구특성을 결정한다. 수소 수요량에 대한 이러한 초기 규정은, 모든 사용자들 간의 상호 연결되도록 등뼈형상 (도 1a), 허브/별형상 (도 1b), 또는 링형상 (도 1c) 을 갖춘, 본 발명의 실시예에 따른 단일 제어기 (14) 또는 네트워크로 서로 연결된 다수의 제어기 (14) 에 의해 수행될 수 있다.
수요량을 통보받으면, 제어기 (14) 는, 이용가능한 에너지량, 이용가능한 전력 특성, 에너지 사용시간, 이용가능한 에너지원의 유형, 및 에너지 증가당 장치 비용측면에서 서로 연결된 에너지원 (12) 의 이용가능성을 결정하고, 이를 사용자 (16) 가 요구하는 수소를 발생시키기 위해 필요한 에너지와 비교한다.
수요량을 통보받으면, 제어기 (14) 는 네트워크 상의 모든 수소 생성 장치 (10) 의 상태를 점검한다. 초기에, 정격 용량의 % 사용에 따른 수소 생성 장치의 현상태, 기지량의 수소를 생성하기 위한 정격 용량, 및 에너지 소비량을 점검한다. 또한, 초기 점검에는 수소 생성 장치를 작동시키기 위한 처리 파라미터와 처리 밸브 및 전기 스위치 상태를 모니터링하는 것도 포함된다.
제어기 (14) 는 수소 생성 장치 (10) 의 초기 상태, 사용자 (16) 가 정한 수소 수요량, 및 네트워크 상의 에너지원 (12) 의 특성과 이용가능성을 결정한 후에, 가능한 최저 비용으로 에너지 공급원 (12) 의 이용가능성에 따라 사용자 (16) 의 수요량을 충족시키기 위해서 수소 생성 장치 (10) 를 위한 시동 시컨스를 개시한다. 수소가 도관 (20) 을 관류할 수 있도록 제어기 (14) 는 사용자 (16) 가 바람직한 비용으로 에너지원 (12) 으로부터 에너지를 받게 된다. 에너지는, 도관 (20) 을 통하여 사용자 (16) 에 공급되는 수소를 발생시키는 수소 생성 장치 (10) 에 의해 소비된다.
전술한 작동 파라미터 중에서 또는 생성 가스의 양/순도 중 어느 하나라도 부적합한 상태가 되면, 제어기 (14) 는 적절한 상태가 될 때까지 수소 발생 장치 (10) 의 작동을 변경하거나 중지시키게 된다. 제어기 (14) 는 사용자 (16) 의 수요량을 충족시키기 위해서 다수의 수소 생성 장치를 조절하여, 최소 비용, 최소 순도로 전술한 최소 시간내에 최소의 전달율로 최소 수소량을 제공하기 위해 성공적으로 사용자 (16) 의 수소 수요량을 충족시킨다.
요구조건을 성공적으로 충족시켰다는 통지(通知)를 사용자 (16) 로부터 받으면, 제어기 (14) 는 작동을 중지하도록 수소 생성 장치 (10) 에 지시하고, 전기 수요량의 수정된 변화를 에너지원 (12) 에 알린다.
도 1a 에 있어서, 제어기 (14) 방향으로 수소 생성 수단 (10) 과 사용자 (16) 및 에너지원 (12) 에 연결된 도관 (22) 을 따른 다수의 사용자 (16) 들 간의 데이터 흐름 관계를 설명한다. 도 1a 에서는 데이터가 제어기 (14) 로부터 각 사용자 (16) 들에 전달될 수 있는 "등뼈" 형상을 나타내었다.
사용자 (16) 와 제어기 (14) 간의 상호관계를 나타내는 다른 실시예는 도 1b 에 도시된 별/허브형상, 도 1c 에 도시된 링형상, 및 이것들의 결합으로 될 수 있다. 등뼈형상, 별/허브형상, 및 링형상은 상기 도 1 에서 지적한 바와 같이, 데이터 흐름과 교류를 위한 네트워킹 환경을 완성시킬 수 있다.
도 2 에 있어서, 도 1 의 실시예와 관련하여 설명한 것과 유사한 방식으로, 아날로그 방식으로, 사용자 (16) 는 전기에너지원 (22) 으로부터 제어기 (14) 의 제어를 받는 다수의 개별 전기분해기 (10) 에 의해 공급되는 수소 수요량을 규정한다.
따라서, 도 2 에서는 지하 또는 지상의 관련 사용자 설비 또는 차량 저장소 (16) 에 연결된, 수소연료를 발생시키는 다수의 전기분해기 (10) 를 갖춘 본 발명에 따른 에너지 네트워크 (200) 를 도시하였다. 요구에 따라, 전기 에너지는 제어기 (14) 의 제어를 받는 전력 그리드 소스 (22) 로부터 리드 (18) 에 의해 개별적으로 또는 일괄적으로 셀 (10) 에 제공되고, 도관 (20) 을 통하여 사용자 (16) 에게 수소를 공급한다. 제어 및 공급 제어기 (14) 는 셀 (10) 과 사용자 설비 (16) 로부터 연료 요구조건 및 요구되는 부하 상태와 같은 정보를 받는다. 제어기 (14) 는 요구되는 수소 발생을 위해서 셀 (10) 에 요구되는 전기공급물을 작동시킨다. 셀에 대한 개시시간, 연속 시간 및 전력 수위는 중앙 제어기 (14) 로 제어된다. 수소 연료 저장기의 부피, 이 저장기의 수소 압력 및 개장시 압력 변화율에 대한 정보는 실시간으로 측정된다. 제어기 (14) 는 정보를 획득하고 읽으며 또는 추가하기 위한 데이터 저장 수단을 더 포함한다. 실시간으로 반복 및 알고리즘 처리되고, 데이터가 저장될 수 있으며, 실시간으로 상기 데이터를 작동시킴으로써 적절하게 처리 제어할 수 있다.
보다 자세하게, 도 2 에 있어서, 수소 수요량을 네트워크에 등록하기 위하여, 사용자 (16) 는 수소 수요량을 규정하고, (ⅰ) 신용카드의 사용, (ⅱ) 스마트 카드의 사용, (ⅲ) 음성 작동 시스템의 사용, (ⅳ) 전면 패널 제어를 통한 수조작, (ⅴ) 전자, 전기, 또는 무선 적외선 데이터 전송 시스템의 사용으로 수요량을 전송시킬 수 있다.
수요량을 통보받으면, 네트워크 제어기 (14) 는 요구 수소량, 수소 전달 시간, 온도, 압력, 순도 등에 대한 수소 전송 조건, 및 요구되는 수소 전달율과 관련된 요구특성을 결정한다. 수소 수요량에 대한 이러한 초기 규정은, 모든 제어기 (14) 간의 상호 연결되도록 등뼈형상, 허브/별형상, 또는 링형상을 갖춘, 본 발명의 실시예에 따른 단일 제어기 (14) 또는 네트워크에 서로 연결된 다수의 제어기 (14) 에 의해 수행될 수 있다.
수요량을 통보받으면, 제어기 (14) 는, 이용가능한 에너지량, 전류와 전압에 대한 이용가능한 전력 특성, 에너지의 이용가능한 시간, 이용가능한 에너지원의 유형, 및 전기에너지 증가당 장치 비용면에서, 서로 연결된 전기에너지원 (22) 의 이용가능성을 결정하고, 이를 사용자 (16) 가 요구하는 수소를 발생시키기 위해 필요한 전력과 비교한다.
제어기 (14) 는 네트워크 상의 모든 수소 생성 전기 분해기 소스 (10) 의 상태를 점검한다. 초기에, 수소 생성 장치의 현상태, 정격 용량의 % 사용, 기지의 에너지 소비량에 대해 기지량의 수소를 생성하기 위한 정격 용량을 점검한다. 또한, 초기 점검에는, 전기분해기 (10) 를 시동하기 위한 처리 파라미터, 특히 온도, 압력, 양극액 및 음극액 수위, 전기적 버스 연속성, KOH 농도, 처리 밸브 및 전기 스위치 상태를 모니터링하는 것도 포함된다.
제어기 (14) 가 전기분해기 (10) 의 초기 상태, 사용자 (16) 가 정한 수소 수요량, 및 네트워크 상의 전기원의 특성과 이용가능성을 결정한 후에, 제어기 (14) 는 가능한 최저 비용으로 전기에너지원 (12) 의 이용가능성에 따라 사용자 (16) 의 수요량을 충족시키기 위해서 전기분해기 (10) 의 시동 시컨스를 개시한다.
수소가 도관 (20) 을 관류하도록 제어기 (14) 는 사용자 (16) 에게 있어 가장 바람직한 비용으로 전기원 (12) 으로부터 전기에너지를 얻게 된다. 전력은 수소 발생 전기분해기 (10) 에 공급되며, 도관 (20) 을 따라 사용자 (16) 에게 공급되는 수소를 발생시키기 위해서 수소 생성 전기분해기 (10) 가 안정적으로 작동하도록 상기 처리 파라미터들이 모니터되고 제어된다. 산소는 도관 (도시되지 않음) 에 의해 선택적으로 사용자 (16) 또는 다른 사용자 (도시되지 않음) 에게 제공될 수 있다.
전술한 작동 파라미터 중에서 또는 생성 가스의 양/순도 중 어느 하나라도 부적합한 상태가 되면, 제어기 (14) 는 적절한 상태가 될 때까지 전기분해기 (10) 의 작동을 변경하거나 중지시키게 된다. 제어기 (14) 는 사용자 (16) 의 수요량을 충족시키기 위해서 네트워크상의 다수의 전기분해기를 조절하여, 최소 비용, 최소 순도로 전술한 최소 시간내에 최소의 전달율로 최소 수소량을 제공하기 위해 성공적으로 사용자 (16) 의 수소 수요량을 충족시킨다.
사용자 (16) 의 요구조건을 성공적으로 충족시켰다는 통지를 사용자 (16) 로부터 받으면, 제어기 (14) 는 작동을 중지하도록 전기분해기 (10) 에 지시하고, 전기 수요량에서 수정된 변화를 전기에너지원 (12) 에 알린다.
도 3 에서는 소망하는 압력 (P1) 으로 도관 (24) 을 통하여 압축기 (26) 로 유입되는 원 수소를 생성하는 전기분해기 셀 (10) 을 갖춘 본 발명에 따른 시스템 (300) 을 도시하였다. 피팅 (30) 에 의해 부착된 자동차를 예시로, 압축기 (26) 는 압력 (P2) 으로 도관 (28) 을 통하여 압축된 출구 수소를 사용자 (16; 비한정적으로, 수소 저장 설비, 수소 변환장비, 수소 도관, 압축기 및 다른 전송장치를 포함하는 수소 생성원에 의해서 생성된 수소를 수용하는 모든 것을 의미함) 에게 공급한다. 셀 (10), 압축기 (26), 및 사용자 (16) 는 제어기 (14) 에 연결된다.
도 4 에 있어서, 저장기를 갖추거나 갖추지 않은 한 쌍의 수소 연료기와 발생기, 및 슬레이브 제어기 (HFGS)(40) 는 사용자 (16; 비한정적으로, 수소 저장 설비, 수소 변환장비, 수소 도관, 압축기 및 다른 전송장치를 포함하는 수소 생성원에 의해서 생성된 수소를 수용하는 모든 것을 의미함) 로부터 데이터 입력을 받아들인다. 상기 데이터 입력은 1 이상의 사용자 연료 필요량, 이용가능한 사용자 연료, 이용가능한 사용자 저장 시설, 임의의 저장 시설에서 이용가능한 연료 수위, 이용가능한 입력 전력, 입력 전력 유형, 및 입력 전력원의 상태와 퍼센트 이용을 포함한다. HFGS 제어기 (40) 는 데이터 무결성을 확인하고, 모뎀 (44) 을 통하여 도관 (42) 을 따라서, 필요하다면 반복기 (46) 의 도움으로 마스터 네트워크 제어기 (48) 로 데이터를 전송한다. 다른 실시예에 있어서, 데이터는 예컨대, 무선전송, 무선통신, 적외선, 위성, 또는 광학적 수단을 통하여 HFGS 슬레이브 제어기 (40) 로부터 마스터 네트워크 제어기 (48) 및 제어 네트워크 허브 (50) 로 전송될 수도 있다.
실시간으로, 또는 사용자 (16) 가 소망하는 시간에서, 이용가능한 전력 유형, 이용가능한 전력량, 순간 전력 사용과 전력 사용 경향, 순간 수요량과 예측 수요량, 최고 부하 수요량의 특성과 유형, 및 유용한 에너지원의 저장력과 퍼센트 활용에 관한 에너지원 (52) 의 상태는 데이터 도관 (54) 을 따라서 전술한 방식과 유사하게 제어 네트워크 허브 (50) 로 전송된다.
실시간으로, 또는 사용자 (16) 가 소망하는 시간에서, 제어 네트워크 허브 (50) 는, 사용자에게 수용가능한 최소 비용으로 플랜트 부하 변동, 플랜트 작동 스케줄링, 플랜트 정전/유지, 마스터 네트워크 제어기 (48) 를 통하여 사용자의 상태와 필요량 및 에너지원 (52) 의 상태를 분석하고, 사용자 필요량을 충족시키기 위해서 최적의 알고리즘을 제공한다. 에너지원 (52) 은, 네트워크 상태를 입수하고, 전술한 수단으로 데이터 도관 (56) 을 따라서, 이용가능한 데이터 분석 등이 수행되고 제어 네트워크 허브 (50) 에 동적으로 연결된 관리 센터 (58) 로 데이터를 전송할 수 있으며, 최적의 방식으로 사용자 (16) 수요량과 에너지원 (52) 공급량을 처리한다. 보안 장벽 (60) 은 네트워크의 다양한 위치에 존재하여, 네트워크 보안을 유지하도록 사용자 (16), 에너지원 (52), 및 관리 센터 (58) 로 유입되는 기밀성과 극비 데이터 교환을 보장한다.
도 5 에서는 전체적으로 시스템 작동시 실행되는 논리 제어 단계를 도시하였고, 도 6 에서는 본 발명에 따른 시스템의 일실시예에 있어서 제어 프로그램의 논리 블록 선도인 특정한 셀 제어 루프, 부속 장치를 도시하였다. 여기서,
PMS - 압축기 시동 압력,
PL - 압축기 정지 압력,
PLL - 입구 저압력,
PMO - 탱크 전압력,
△P - 압력 스위치 데드 밴드 (dead band),
PMM - 최대 허용 셀 압력, 및
LL - 최저 허용 셀 액체 수위.
보다 자세하게는, 도 5 에서는 작동 제어 프로그램의 논리 흐름도를 도시하였다. 플랜트의 가동이 시작되면, 셀 (10) 은 소정의 출구 압력 (PHO) 으로 수소 가스를 발생시킨다. 상기 압력 (PHO) 은 시동 압축기 작동을 조절하는데 사용된다. 출구 압력 (PHO) 이 액체 수위에 관련된 소정의 최소 압력 (PLL) 보다 작다면, 압력 부족에 대한 경보가 내려지며, 가동 정지 단계가 실행된다. 출구 압력 (PHO) 이 최소 압력 (PLL) 보다 크다면, 압축기의 작동이 개시된다. 출구 압력 (PHO) 이 압축기의 작동을 개시하기 위한 최소 입력 압력 (PMS) 보다 크다면, 압축기의 작동이 개시된다. 출구 압력이 소정의 최소 압력 (PL) 보다 작다면, 압축기는 출구 압력 (PHO) 이 압축기 작동을 시동시키는 압축기 시동 압력 (PMS) 을 초과할 때까지 휴지상태 (중지된) 로 유지된다.
압축기의 작동이 개시되면, 수소 가스는 1 이상의 단계에서 압축되어, 압축기의 배출구에서 출구 압력 (PC) 에 도달한다. 출구 압력 (PC) 이 소망하는 최소치 (PMO - △P) 보다 작다면, 압축기가 작동하여 수소를 공급 및 배출한다.
도 6 에서는 소망하는 최소 압력으로 수소 및/또는 산소 가스를 공급하는데 사용되는 수소 연료 충전 장치의 블록 선도 (600) 를 포함한다. 장치 (600) 는 교류 입력 신호를 소망하는 직류 입력 신호로 변환시키는 정류기 (210), 버스 바아 (212), 전기분해 셀 (10), 각 도관 (218, 220) 내의 산소 (214) 와 수소 (216) 의 압력 측정 수단, 산소 (222) 와 수소 (224) 의 흐름을 제어하는 밸브 수단, 및 적절한 플랜트 중지 경보기 (228) 를 통하여 전기분해 셀 (10) 의 소망하는 작동을 보장하기 위한 처리/기구 (process/instrument) 제어기 (226) 를 포함한다.
도 6 에서는 도 5 에서의 셀 블록에 대한 작동 흐름 선도를 도시하였다. 플랜트가 시동함에 따라, 정류기 (210) 는 압력과 수위의 제어에 관련된 플랜트 경보기 (228) 의 상태를 점검함으로써 안정한 상태를 확인한다. 경보기가 안정한 상태를 나타내면, 전류와 전압 (전력) 은 정류기 (210) 에서 셀 버스 바아 (212) 를 따라서 전기분해 셀 (10) 로 전송된다. 적절한 전류/전압원을 사용하면, 전기분해 셀 (10) 내에서 전기분해되어, 물은 수소 가스와 산소 가스 생성물로 분해된다. 산소 가스는 도관 (218) 을 따라서 운반되고, 산소 압력 수단 (214) 은 산소 압력 (PO) 을 항상 관찰하고, 배압 밸브 (222) 의 조절을 통하여 산소 압력을 조절한다. 유사하게, 수소 가스는 도관 (220) 을 따라서 운반되고, 수소 압력 수단 (216) 은 수소 압력 (PH) 을 항상 관찰하고, 제어 밸브 (224) 를 통하여 수소 압력을 조절한다. 전기분해 셀 (10) 이 작동함에 있어서, 산소측 셀 양극액 수위 (LO) 와 수소측 음극액 수위 (LH) 는 P/I 제어기 (226) 를 통하여 검출되고, 소망하는 압력에서 수소 및/또는 산소 가스 공급을 촉진시키기 위해서 밸브 (224) 에 제어 신호를 제공한다.
도 7a 및 도 7b 에 있어서, 사용자 (716) 는, 아파트, 연계되거나 반연계된 거주지 (semi-attached or semi-detached dwelling) 등의 거주지 및 사무실, 시설물, 몰, 플랜트, 창고들의 산업/상업지로 차용될 수 있는 빌딩내의 1 이상의 지리적 영역 (718) 으로 한정되고, 수소 수요량을 규정한다. 상기 사용자 (716) 는 영역 데이터 제어 및 공급 수단인 영역 제어기 (720) 에 수소 수요량을 나타내기 위해서, (ⅰ) 신용카드의 사용, (ⅱ) 스마트 카드의 사용, (ⅲ) 전자, 전기, 또는 무선 적외선 데이터 전송의 사용으로 수소 수요량을 전송할 수 있다.
수요량을 통보받으면, 영역 제어기 (720) 는 요구되는 수소량, 수소를 전달하는 시간, 온도, 압력, 순도 등과 관련한 수소 전달 상태, 수소의 최종 이용 목적, 및 요구되는 수소의 전달율에 대하여 수요량의 특성을 결정한다. 상기 수소 수요량에 대한 초기 규정은, 버스 (722) 를 통하여 빌딩 데이터 및 제어 공급 수단인 장치 제어기 (721) 와 모든 제어기 (720) 들 간에 상호연통되도록, 도 1a 내지 도 1c 에서 예시화한 "허브" 형상, "별" 형상, "링" 형상, 또는 "등뼈" 형상으로 네트워크내에서 상호연결된 단일 또는 다수의 영역 제어기 (720) 에 의해 수행될 수 있다.
영역 제어기 (720) 의 네트워크로부터 장치 제어기 (721) 에 의한 수요량을 통보받으면, 장치 제어기 (721) 는, 이용가능한 에너지량, 이용가능한 전력의 특성, 에너지 이용 시간, 이용가능한 에너지원의 유형, 및 에너지 증가당 장치 가격면에서 상호연결된 네트워크 제어기 (14) 로부터 상태를 조사함으로써 장치 (716) 에 이용가능한 모든 에너지원 (12) 의 이용가능성을 결정하고, 이를 에너지 발생에 요구되는 에너지, 이용가능한 에너지원 유형, 에너지 증가당 장치 가격과 비교하며, 또한 모든 장치 (716) 와 일련의 영역 (718) 에 의해 요구되는 수소를 발생시키기 위해 요구되는 에너지와 비교한다.
수요량을 통보받으면, 네트워크 제어기 (14) 는 네트워크 상의 모든 수소 생성 장치 (10) 의 상태를 점검한다.
초기점검에는, 수소 생성 장치의 현상태, 정격 용량의 퍼센트 사용, 기지의 에너지 소비량에 대하여 기지량의 수소를 생성하기 위한 정격 용량, 및 수소 생성 장치를 시동하기 위한 처리 파라미터, 처리 밸브, 및 전기 스위치 상태의 관찰이 포함되고, 그 후 네트워크 제어기 (14) 는, 가능한 최저 비용으로 에너지원 (12) 의 이용가능성에 따라 사용자 (716) 및 일련의 영역 (718) 의 수요량을 충족시키기 위해서 수소 생성 장치 (10) 를 위한 시동 시컨스를 개시한다.
네트워크 제어기 (14) 는 사용자 (718) 에게 가장 바람직한 비용으로 에너지원 (12) 으로부터 에너지를 얻고, 수소가 도관 (724) 을 관류하도록 장치 제어기 (721) 와 영역 제어기 (720) 를 갱신한다. 그 후, 장치 (716, 718) 영역을 통하여 사용자에게 공급되는 수소와 산소 가스를 발생시키는 수소 생성 장치 (10) 를 통하여 수소를 생성하기 위해서 에너지원 (12) 으로부터 에너지가 소비된다.
도관 (724) 에서 장치 (716) 로 유동하는 수소는 장치 (716) 내의 수소 배분을 제어하는 장치 제어기 (721) 에 의해 관찰된다. 수소는 영역 (718) 에 의해 나중에 사용하기 위한 저장장치 (726) 로 들어가도록 유동하고, 도관 (728) 을 따라서 장치 (716) 내 중앙 배분용 연료 셀 등 (도시되지 않음) 을 통하여 수소를 전기로 변환하기 위한 직접 변환장치 (730) 로 유동할 수 있다. 장치 (716) 내 중앙 배분을 위해서 보일러, 증기 발생기, 터빈 등과 같은 간접 변환장치 (732) 에 의해 열 및/또는 전기로 변환될 수 있고, 도관 (728) 을 따라서 영역 (718) 으로 직접 통과할 수 있다.
도관 (728) 에서 영역 (718) 으로 유동하는 수소는 데이터 버스 (736) 를 따라서 장치 제어기 및 영역 (718) 내의 수소 배분을 제어하는 영역 제어기 (720, 734) 에 의해 관찰된다. 영역 내의 수소는 난로, 스토브 등 (도시되지 않음) 을 통하여 전기나 열로 변환하기 위해서 영역 (718) 내의 직접 변환장치 (738) 또는 간접 변환장치 (740) 로 유입되도록 유동한다.
실시예에 있어서, 네트워크 제어기 (722) 는 도관 (742, 724, 726) 을 따라서 전송되는 전기를 획득하기 위해서 특정한 유형의 에너지원 (12) 을 선택하여, 영역 제어기 (720) 방향으로, 전술한 직접 변환장치 (738) 또는 간접 변환장치 (740) 에 의해 영역 (718) 용 지리적 도메인내의 수소 발생을 위한 전기분해기 (744) 에 의해서 영역내에서 수소로 변환되는 영역 (718) 에 직접 도달하게 된다.
전술한 작동 파라미터 중에서 또는 생성 가스의 양/순도 중 어느 하나라도 부적합한 상태가 되면, 네트워크 제어기 (14), 장치 제어기 (721), 및 영역 제어기 (720) 는 적절한 상태가 될 때까지 수소 변환장치 (730, 732, 738, 740) 와 함께 수소 생성 장치 (10, 744) 의 작동을 변경하거나 정지시키게 된다. 제어기 (14, 721, 734) 는 사용자 (716, 718) 의 수요량을 충족시키기 위해서 네트워크 상의 1 또는 다수의 수소 생성 장치를 조절하도록 작동될 수 있고, 사용자 (716, 718) 에게 최소 비용, 최소 순도로 전술한 최소 시간내에 최소의 전달율로 최소 수소량을 제공하기 위해 성공적으로 사용자 (716, 718) 의 수소 수요량을 충족시키며, 선택적으로 수소 수요량을 예정한다.
요구조건을 성공적으로 충족시켰다는 통지를 사용자 (716, 718) 로부터 받으면, 제어기 (14, 721, 720) 는 작동을 중지하도록 수소 생성 장치 (10, 744) 에 지시하고, 전기 수요량에서 수정된 변화를 에너지원 (12) 에 알리며, 수소 수요량을 예정한다.
*라인 (746) 은 자가-수용된 개별 영역 전기분해기용 직접 에너지원을 나타낸다.
상기 개시에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 특정한 실시예에만 한정되지 않는다. 차라리, 본 발명은 전술한 특정한 실시예 및 특징과 기능적 또는 기계적으로 동일한 다른 모든 실시예를 포함한다.
따라서, 본 발명은 전기 발생, 전송 및 배분 용량의 효과적인 배치와 사용, 및 향상된 자산의 경제적 성능을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 도시한 블록 선도,
도 1a, 도 1b, 및 도 1c 는 본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서 사용자와 사용중 제어기 네트워크 간의 상호관계를 나타낸 데이터 흐름의 블록 선도,
도 2 는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸 블록 선도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 사용중 수소 연료 개장(改裝) 시스템의 주요 특징을 나타내는 블록 선도,
도 4 는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 제어 및 공급 데이터 제어기의 논리 블록 선도,
도 5 는 본 발명에 따른 시스템의 일실시예에 있어서 제어 프로그램의 논리 블록 선도,
도 6 은 도 5 의 제어 프램그램에 있어서 셀 블록 제어 루프의 논리 블록 선도, 및
도 7a 및 도 7b 는 도 1 의 실시예와 더 한정된 사용자 네트워크 간의 상호관계를 나타내는 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시한 블록 선도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 수소 생성 장치 12 : 에너지원
14 : 제어장치 16 : 사용자
18, 20 : 도관 22 : 전송선

Claims (63)

  1. (a) 출구 압력에서 에너지원으로부터 수소를 발생시키는 수소 발생기;
    (b) 상기 수소를 사용자로 공급하는 출구 도관;
    (c) 상기 출구 압력에서 수소를 생성하도록 상기 수소 발생기를 제어하는 제어기; 및
    (d) 상기 사용자 요구 데이터를 수신하여 상기 사용자 요구 데이터에 따라 상기 제어기를 작동시키는 사용자 입력 인터페이스를 포함하는 수소 연료 공급 시스템.
  2. (a) 에너지원으로부터 수소를 발생시키는 수소 발생기;
    (b) 상기 수소 발생기로부터 상기 수소를 수용하는 수소 저장장치;
    (c) 상기 수소를 수소 동력 차량으로 전달하는 수소 전달 시스템; 및
    (d) 사용자로의 수소의 전달을 제어하기 위하여 상기 수소 전달 시스템에 작동가능하게 연결된 제어기를 포함하는 수소 연료 공급 스테이션.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 수소 발생기와 상기 수소 저장장치에 작동가능하게 연결되어 상기 수소 저장장치로 수용하기 위한 수소의 발생을 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  4. 제 3 항에 있어서, 최적의 비용으로 수소를 용이하게 발생시키도록 상기 제어기에 작동가능하게 연결된 에너지 비용 입력원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  5. 제 2 항에 있어서, 사용자에게 상기 수소를 전달하기 전에, 상기 수소를 원하는 출구 압력으로 압축하는 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 수소 발생기는 하나 이상의 전기분해기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 제어기는 수소 동력 차량의 수소 수요량과 관련된 입력값을 수신하는 사용자 입력 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  8. (a) 하나 이상의 물 전기분해식 수소 발생기;
    (b) 상기 하나 이상의 수소 발생기에 연결된 하나 이상의 수소 저장장치;
    (c) 상기 하나 이상의 수소 발생기와 상기 하나 이상의 수소 저장장치 중의 하나 이상으로부터 수소를 수용하도록 작동가능하게 연결되고, 수소를 하나 이상의 수소 동력 차량에 배분하는 하나 이상의 수소 디스펜서;
    (d) 상기 하나 이상의 수소 발생기에 의해서 사용하기 위한 전기에너지의 이용과 관련된 데이터를 포함하는 제어 입력값을 수신 및 처리하기 위한 컴퓨터 처리기를 구비하고, 상기 제어 입력값에 적어도 부분적으로 기초하여 수소의 발생을 제어하기 위하여 하나 이상의 수소 발생기에 작동가능하게 연결된 하나 이상의 제어기를 포함하는 수소 연료 공급 스테이션.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 입력값은 상기 하나 이상의 수소 저장장치와 상기 하나 이상의 수소 디스펜서 중의 하나 이상으로부터 수소 수요량과 관련된 데이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 하나 이상의 수소 디스펜서는 상기 하나 이상의 수소 동력 차량과 관련된 수소 수요량 데이터를 수신하는 사용자 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 하나 이상의 수소 발생기와 상기 하나 이상의 수소 저장장치 중의 적어도 하나 이상으로부터 수소를 수용하도록 작동가능하게 연결되고, 상기 하나 이상의 수소 동력 차량에 분배하기 전에 수소를 원하는 압력으로 압축하는 하나 이상의 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 하나 이상의 압축기는 상기 하나 이상의 수소 발생기로부터 수소를 수용하도록 작동가능하게 연결되고, 상기 수소가 상기 하나 이상의 수소 저장장치에 저장되기 전에 상기 수소를 상기 원하는 압력으로 압축하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 수소를 발생시키는데 이용가능한 전기에너지의 가격과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 수소를 발생시키는데 이용가능한 전력 특성과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 이용가능한 전기에너지가 재생 가능한 에너지원 또는 재생 불가능한 에너지원으로부터 생성되는지 여부와 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  16. 제 8 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 전기에너지를 발생시키는데 사용되는 에너지원의 유형과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  17. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 입력값은 수소 수요량과 관련된 데이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전기에너지 이용을 필요로 하는 수소 수요량을 충족시키도록 수소의 발생을 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 전기에너지의 가격을 포함하고, 상기 제어기는 최저 이용가능한 가격으로 수소 수요량을 충족시키기에 충분한 수소를 발생시키도록 수소의 발생을 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 수소 수요량 데이터는 원하는 수소량과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 수소 수요량 데이터는 원하는 수소 압력과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 수소 수요량 데이터는 원하는 수소 전달율과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  23. 제 8 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 수소 발생기에 의해서 수소의 발생을 동적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  24. 제 8 항에 있어서, 상기 하나 이상의 수소 저장장치는 하나 이상의 수소화물 저장실을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  25. 제 8 항에 있어서, 상기 하나 이상의 수소 저장장치는 압축 수소를 저장하는 하나 이상의 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  26. 제 8 항에 있어서, 상기 전기에너지는 전기에너지의 그리스 소스로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  27. 제 8 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 실시간 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  28. 제 8 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 저장 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급 스테이션.
  29. (a) 하나 이상의 수소 동력 차량을 위한 수소 수요량과 관련된 데이터를 처리하는 단계;
    (b) 하나 이상의 수소 저장장치의 상태와 관련된 데이터를 처리하는 단계;
    (c) 하나 이상의 전기분해식 수소 발생기의 상태와 관련된 데이터를 처리하는 단계;
    (d) 상기 하나 이상의 수소 발생기에 의해서 사용하기 위한 전기 에너지 이용과 관련된 데이터를 처리하는 단계; 및
    (e) 상기 수소 수요량을 충족시키도록 원하는 파라미터에 따라 수소의 발생, 저장 및 전달을 제어하는 단계를 포함하는 수소 연료 공급 스테이션을 제어하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 전기에너지의 가격과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 전기에너지를 생성하는데 사용된 에너지원의 특성과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 전기에너지를 생성하는데 사용된 재생 가능한 에너지원 및 재생 불가능한 에너지원과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 수소의 발생, 저장 및 전달을 제어하는 단계는 최저 이용가능한 비용으로 상기 수소 수요량을 충족시키기 위하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기 수소의 발생, 저장 및 전달을 제어하는 단계는 재생 가능한 에너지원으로부터 생성된 전기에너지의 사용을 최적화하면서 상기 수소 수요량을 충족시키기 위하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기 수소의 발생을 제어하는 단계는 상기 수소 발생기에 공급된 전기에너지를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 29 항에 있어서, 상기 처리단계 중의 하나 이상의 처리단계에 대한 데이터는 실시간 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 29 항에 있어서, 상기 처리단계 중의 하나 이상의 처리단계에 대한 데이터는 저장 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. (a) 수소 연료 공급 스테이션에 하나 이상의 물 전기분해식 수소 발생기, 하나 이상의 수소 저장장치 및 하나 이상의 수소 전달 시스템을 제공하는 단계;
    (b) 상기 하나 이상의 수소 전달 시스템을 사용하여 상기 하나 이상의 수소 저장장치로부터 상기 수소 연료 공급 스테이션에 진입한 하나 이상의 수소 동력 차량으로 수소를 전달하는 단계;
    (c) 상기 하나 이상의 수소 발생기에 의해서 수소를 발생시킬 때 사용하기 위한 전기에너지 이용과 관련된 데이터를 처리하는 단계; 및
    (d) 상기 하나 이상의 수소 발생기를 사용하여 수소를 주기적으로 발생시키고, 상기 전기에너지 이용과 관련된 데이터를 포함하는 데이터 입력값에 기초하여 상기 하나 이상의 수소 저장장치에 원하는 압력으로 상기 수소를 저장하는 단계를 포함하는 수소 연료 공급방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용 데이터는 상기 하나 이상의 물 전기분해식 수소 발생기를 사용하여 수소를 발생시키는데 사용된 전기에너지의 가격과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용과 관련된 데이터는 상기 전기에너지를 생성하는데 사용된 에너지원의 특성과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  41. 제 38 항에 있어서, 상기 전기에너지 이용과 관련된 데이터는 상기 전기에너지를 생성하는데 사용된 재생 가능한 에너지원 및 재생 불가능한 에너지원과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  42. 제 38 항에 있어서, 상기 데이터 입력값은 상기 하나 이상의 수소 저장장치의 상태와 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 수소 저장상태 데이터 입력값은 상기 하나 이상의 수소 저장장치에 저장된 수소량과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  44. 제 38 항에 있어서, 상기 데이터 입력값은 상기 하나 이상의 수소 동력 차량을 위한 수소 수요량과 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  45. 제 38 항에 있어서, 상기 수소를 발생 및 저장하는 단계는 상기 하나 이상의 수소 저장장치에 상기 수소를 저장하기 전에 상기 원하는 압력으로 상기 수소를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  46. 제 43 항에 있어서, 상기 수소를 발생 및 저장하는 단계는 상기 수소를 발생시키기 위한 최저 이용가능한 에너지 비용으로 상기 하나 이상의 수소 저장장치에 원하는 수소량을 유지하기 위하여 실시되는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  47. 제 44 항에 있어서, 상기 수소를 발생 및 저장하는 단계는 상기 수소를 발생시키기 위한 최저 이용가능한 에너지 가격으로 상기 수소 수요량을 충족시키기 위하여 실시되는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  48. 제 43 항에 있어서, 상기 수소를 발생 및 저장하는 단계는 재생 가능한 에너지원으로부터 생성된 전기에너지의 사용을 최적화하면서 상기 하나 이상의 수소 저장장치에 저장된 원하는 수소량을 유지하기 위하여 실시되는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  49. 제 44 항에 있어서, 상기 수소를 발생 및 저장하는 단계는 재생 가능한 에너지원으로부터 생성된 전기에너지의 사용을 최적화하면서 상기 수소 수요량을 충족시키기 위하여 실시되는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  50. 제 38 항에 있어서, 상기 수소를 발생 및 저장하는 단계는 상기 하나 이상의 수소 발생기에 공급된 전기에너지를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  51. 제 38 항에 있어서, 상기 데이터 입력값 중의 적어도 몇개의 데이터 입력값은 실시간 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  52. 제 38 항에 있어서, 상기 데이터 입력값 중의 적어도 몇개의 데이터 입력값은 저장 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료 공급방법.
  53. (a) 수소 발생기;
    (b) 하나 이상의 빌딩의 하나 이상의 지역과 연결된 수소 수요량을 수신 및 전달하는 하나 이상의 지역 제어기; 및
    (c) 상기 하나 이상의 지역 제어기로부터 수신된 상기 수소 수요량을 처리하고, 이에 따라 상기 수소 발생기를 제어하는 장치 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 수요량은 상기 수소로부터 발생된 전기 수요량을 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  55. 제 53 항에 있어서, 상기 수요량은 상기 수소로부터 발생된 열 수요량을 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  56. 제 53 항에 있어서, 상기 장치 제어기는 수소를 전기에너지로 변환시키는 장치를 추가로 제어하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  57. 제 53 항에 있어서, 상기 장치 제어기는 수소를 열에너지로 변환시키는 장치를 추가로 제어하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  58. 제 53 항에 있어서, 상기 장치 제어기는 상기 하나 이상의 빌딩의 수요량을 충족시키도록 수소의 발생, 저장 및 변환을 제어하기 위하여 에너지원 데이터를 수신 및 처리하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  59. 제 56 항에 있어서, 상기 수소 변환장치는 전기에너지를 전기 그리드로 전달하는데 적합한 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  60. 제 53 항에 있어서, 수소를 하나 이상의 수소 동력 차량으로 배분하는 수소 디스펜서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  61. 제 53 항에 있어서, 상기 수소 발생기는 전기분해기인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  62. (a) 수소 발생기;
    (b) 상기 수소 발생기로부터 수용된 수소를 저장하는 수소 저장장치;
    (c) 상기 수소 저장장치로부터 수용된 수소를 원하는 에너지 형태로 변환하는 수소 변환장치; 및
    (d) 복수의 지역 중 하나 이상의 지역으로부터 수용된 수요량에 따라 상기 수소 발생기, 수소 저장장치 및 수소 변환장치에 의해서 수소의 생성, 저장 및 변환을 제어하는 상기 하나 이상의 빌딩과 연결된 복수의 지역과 연통하는 제어기를 포함하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
  63. (a) 수소 발생기;
    (b) 상기 수소 발생기로부터 수용된 수소를 저장하는 수소 저장장치;
    (c) 상기 수소 저장장치로부터 수용된 수소를 원하는 에너지 형태로 변환하는 수소 변환장치;
    (d) 상기 수소 저장장치로부터 하나 이상의 수소 동력 차량으로 수소를 배분하는 수소 디스펜서; 및
    (e) 상기 빌딩 및 차량 중 하나 이상을 위하여 수소 및 에너지의 발생 및 배분을 제어하도록 상기 수소 발생기, 수소 저장장치, 수소 변환장치 및 수소 디스펜서 중의 하나 이상과 연통하는 제어기를 포함하는 하나 이상의 빌딩용 수소 에너지 시스템.
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