WO2017098662A1 - 建築物用の水素エネルギー供給システム、及び建築物用の水素エネルギー供給システムの制御方法 - Google Patents

建築物用の水素エネルギー供給システム、及び建築物用の水素エネルギー供給システムの制御方法 Download PDF

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hydrogen
hydrogen energy
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好一 河村
正洋 辻
大田　裕之
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株式会社 東芝
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with the hydrogen energy supply system for buildings.
  • the current evacuation facilities for community disaster prevention are based on community centers such as public halls and schools, and may not be sufficient to cover the area. For this reason, in order to use buildings, such as condominiums such as condominiums that are private facilities, as evacuation facilities, power is continuously supplied to the buildings even during a power outage of the power system, and surrounding facilities of the buildings, etc. In addition, it is desired that power be supplied from the building equipment.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen energy supply system for a building that can supply power to the outside of the building in the event of a power failure.
  • the hydrogen energy supply system for buildings includes a hydrogen energy generation unit that generates electric power using stored hydrogen, and electric power supplied from the hydrogen energy generation unit to the outside of the building.
  • a power supply unit that can be supplied via at least one of a first route that supplies power to the interior of the building and a second route that supplies power to the interior of the building; and the power supply unit Is a control unit for controlling the power supplied by the control, and when the power system for supplying power to the inside of the building fails, the control for starting the power supply through the first route, and A control unit that performs at least one of the controls for increasing the power supply range in the first route.
  • the block diagram which shows the structure of the hydrogen energy supply system for buildings concerning this embodiment.
  • the block diagram which shows the structure of a hydrogen energy production
  • the hydrogen energy supply system for buildings performs control to start power supply via the first route for supplying power to the outside of the building when the power system fails. In the event of a power failure, power can be supplied to the outside of the building.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a building hydrogen energy supply system 1 according to the present embodiment.
  • the hydrogen energy supply system 1 for a building is a hydrogen energy supply system for a building that can be installed within a building or a site within a predetermined distance from the building, for example, within several tens of meters from the building. That is, the building hydrogen energy supply system 1 includes a renewable energy power generation unit 100, a hydrogen energy generation unit 200, a storage battery 300, a power supply unit 400, and a control unit 500.
  • the building here is a housing complex such as an apartment.
  • the renewable energy power generation unit 100 is a power generation unit that generates power using renewable energy. That is, the renewable energy power generation unit 100 is a solar power generation device using sunlight, for example. Further, the renewable energy power generation unit 100 may be a wind power generator using wind power and a geothermal power generator using geothermal heat, or may be configured by combining these devices.
  • the hydrogen energy generation unit 200 generates electric power using the stored hydrogen. That is, the hydrogen energy generation unit 200 decomposes water into hydrogen using at least one of the electric power supplied from the power system 2, the renewable energy power generation unit 100, and the storage battery 300, and uses the decomposed hydrogen to generate electric power. Generate. In addition, the hydrogen energy generation unit 200 supplies warm water generated when generating electric power from hydrogen to the outside.
  • the power system 2 (commercial power supply) here is a system that supplies power, for example, from an electric power company. Furthermore, the hydrogen energy generation unit 200 decomposes water into hydrogen using power supplied from the renewable energy power generation unit 100 and the storage battery 300 when the power system 2 fails.
  • the storage battery 300 stores at least one of the electric power supplied from the electric power system 2, the renewable energy power generation unit 100, and the hydrogen energy generation unit 200.
  • the storage battery 300 can be, for example, a lithium ion secondary battery.
  • the power supply unit 400 supplies at least one of the power supplied from the renewable energy power generation unit 100, the hydrogen energy generation unit 200, and the storage battery 300 to the outside of the building and the building.
  • the power supply unit 400 includes an inverter, and can supply power by converting direct current into alternating current.
  • the power supply unit 400 has at least one of a first route r1 for supplying power to the outside of the building, a second route r2 for supplying power to the building, and a third route r3.
  • the first route r1 further branches into a plurality of routes. That is, it branches into the eleventh route r11 and the twelfth route r12.
  • the second route r2 is a route for supplying electric power to the electric device E2 in the shared part of the building
  • the third route r3 is an electric device E3 in an individual occupied part different from the shared part of the building. It is a route to supply power to.
  • Each of the first route r1, the second route r2, and the third route r3 is a power line different from a power line that supplies power supplied from the power system 2, that is, a dedicated power line. Note that the power line of the power system 2 may be shared.
  • the eleventh route r11 supplies power to the communication infrastructure device E11.
  • the communication infrastructure device E11 includes a public wireless LAN base station, a Wi-Fi (registered trademark) base station, and the like.
  • the evacuation facility equipment E12 includes information equipment, lighting, signage used for presenting information to the public, and an outlet opened to the public. Further, the lighting may include lighting around the building in addition to the lighting in the evacuation facility.
  • the second route r2 supplies power to the water supply, the elevator, and the common part lighting, for example, the hallway lighting.
  • the third route r3 supplies power to the outlets, information devices, and fluorescent lamps in the individual occupied portions.
  • the elevator here is an elevator of a built-in storage battery, and is driven by using the generated power of the storage battery in the elevator for a sudden power demand.
  • the first route r1 it is possible to supply power to information equipment for the purpose of transmitting information to local residents by supplying power via the first route r1.
  • power is supplied to public facilities such as a simple mobile base station and a disaster prevention radio via the first route r1
  • the power supply via the third route r3 enables the use of emergency lighting and emergency outlets that are installed for emergency use, and charging information devices such as night lights and mobile phones and personal computers in residential areas be able to.
  • hot water is supplied from the hydrogen energy generation unit 200 to the evacuation facility via the water pipe W1 and to the common part via the water pipe W2. This hot water is supplied for applications such as showering.
  • the power supply unit 400 also independently supplies the power supplied from the renewable energy power generation unit 100, the hydrogen energy generation unit 200, and the storage battery 300 to the first route r1, the second route r2, and the third route r3. Can be supplied.
  • the power generated by the renewable energy power generation unit 100 is supplied to each of the first route r1 and the second route r2, and the power generated by the storage battery 300 is supplied only to the second route r2, thereby generating hydrogen energy.
  • the power generated by the unit 200 can be supplied to each of the first route r1, the second route r2, and the third route r3.
  • the controller 500 is configured to control each device constituting the building hydrogen energy supply system 1.
  • the control unit 500 includes an arithmetic unit and a memory (not shown), and the arithmetic unit performs arithmetic processing using a program stored in the memory, thereby controlling each device. That is, when the power system 2 has a power failure, the control unit 500 performs control different from that before the power failure occurs, at least among the renewable energy power generation unit 100, the hydrogen energy generation unit 200, the storage battery 300, and the power supply unit 400. Do for either.
  • the data measured by the measuring device of each device is input to the control unit 500 as a data signal.
  • the amount of power used in the eleventh route r11, the twelfth route r12, the second route r2, and the third route r3 is input to the control unit 500 as a data signal.
  • the control unit 500 stores the amount of power supplied from the power system 2, the amount of power supplied from the renewable energy power generation unit 100, the amount of power output from the hydrogen energy generation unit 200, and the hydrogen energy generation unit 200.
  • Data such as the amount of stored hydrogen and the amount of electricity stored in the storage battery 300 are input as data signals.
  • the control part 500 calculates based on the input data signal, and outputs a control signal to each apparatus of the hydrogen energy supply system 1 for structures. In this manner, the control unit 500 controls each device of the building hydrogen energy supply system 1.
  • the control unit 500 includes, for example, a hydrogen EMS (EMS: “Energy Management Management System”).
  • EMS Electronic Device Management Management System
  • the hydrogen EMS performs appropriate distribution of electric power from the hydrogen energy generation unit 200.
  • the normal state means a state in which power is supplied from the power system 2 to at least the electric devices E2 and E3.
  • the control unit 500 controls the power supply unit 400 to supply power via the second and third routes r2 and r3.
  • hydrogen EMS is used to supply power while maintaining the amount of hydrogen stored necessary in the event of a disaster, and stable power supply using hydrogen is performed in a building, that is, an apartment house.
  • control unit 500 supplies the power supplied from each device based on the amount of power supplied from the renewable energy power generation unit 100, the hydrogen energy generation unit 200, and the storage battery 300, and the like. Supply via routes r2 and r3.
  • the control unit 500 supplies power from the hydrogen energy generation unit 200 via the first route r1 in addition to the second and third routes r2 and r3. To control.
  • the control unit 500 performs capacity limitation on the amount of power supplied via the second route r2.
  • the control unit 500 restricts the route for supplying power from the storage battery 300. For example, by controlling the power supply unit 400 so as to supply power only to the second route r2, it is possible to more efficiently supplement power supply to a water supply pump or the like that consumes more power when driven. It becomes possible.
  • control unit 500 can directly charge the storage battery 300 with the power supplied from the renewable energy power generation unit 100. For example, when the storage amount of the storage battery 300 falls below a predetermined value, power is preferentially supplied to the storage battery 300. Thereby, it is possible to give priority to the power supply to the equipment required for maintaining the lives of residents in the building such as a water supply pump.
  • the control unit 500 can control each device based on the time.
  • capacity limitation of the amount of electric power is performed via the second route r2 during the daytime when the amount of hydrogen used is larger.
  • power supply to a water supply pump etc. can be restrict
  • the storage battery built-in elevator that receives power supply from the second route r2 also charges the storage battery with power at night.
  • the control unit 500 performs scheduling control for limiting the capacity of power supplied from the first, second, and third routes r1, r2, and r3 according to the time zone based on the time.
  • control unit 500 determines the capacity of power supplied from the first, second, and third routes r1, r2, and r3 based on the output amount of power output from the renewable energy power generation unit 100. It is possible to control. For example, when the electric power output from the renewable energy power generation unit 100 exceeds a predetermined value, the weather is fine and there is a margin in electric power. Release the capacity limit of power via r2. In this case, it is possible to supply power to a water supply pump or the like even in the daytime.
  • control unit 500 determines whether it is a normal time or an emergency time. That is, the control unit 500 determines whether it is a normal time or an emergency time by detecting the supply amount of power supplied from the power system 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the hydrogen energy generation unit 200.
  • the hydrogen energy generation unit 200 includes a water electrolysis unit 202, a storage container 204, and a fuel cell 206.
  • the water electrolysis unit 202 produces hydrogen by electrolyzing water using power supplied from at least one of the power system 2, the renewable energy power generation unit 100, and the storage battery 300.
  • the storage container 204 stores the hydrogen produced by the water electrolysis unit 202.
  • the fuel cell 206 generates power using hydrogen stored in the storage container 204.
  • control unit 500 Next, an example of the control operation of the control unit 500 will be described.
  • FIG. 3 is a diagram showing a flowchart of the control operation in the control unit 500.
  • the hydrogen energy supply system 1 for buildings is operated normally (step S302). That is, the control unit 500 causes the hydrogen energy generation unit 200 to generate electricity and hot water, and generate and store hydrogen.
  • the amount of hydrogen exceeding a predetermined amount is stored in the storage container 204 in case of a disaster or the like.
  • the amount of hydrogen more than a predetermined amount is stored in the storage container 204, power is generated using surplus hydrogen, and electric power is supplied via the second route r2. Thereby, electric power is more appropriately distributed, and it is possible to perform peak shift of electric power.
  • the control unit 500 determines whether a power failure has occurred in the power system 2 (step S304). That is, the control unit 500 detects the power of the power system 2 and determines whether or not a power failure has occurred based on the detected power. When a power failure has not occurred (step S304: No), the processing from S302 is repeated to perform normal operation.
  • step S304 when a power failure occurs (step S304: Yes), the supply of power through the first route is started (step S306).
  • power supply via the eleventh route r11 is first started, and information can be provided immediately.
  • a predetermined time for example, 30 minutes elapses
  • power is also supplied to other electrical devices in the twelfth route r12.
  • a predetermined time for example, 30 minutes elapses
  • supply of hot water generated by the hydrogen energy generation unit 200 is started via the water pipes W1 and W2.
  • electric power may be supplied to the lamps in the building site from the normal time through the twelfth route r12.
  • the control unit 500 controls the power supply unit 400 to increase the range in which power is supplied in the first route r1 from the twelfth route r12 to the eleventh route r11.
  • power supply restriction 1 through the second route is performed (step S308). That is, the capacity is limited to supply the amount of power through the second route in the daytime time zone. Further, as the amount of power generated by the renewable energy power generation unit 100 increases, the power supply restriction via the second route may be relaxed. That is, when the amount of sunshine during the day is large, that is, when the amount of power generated by the renewable energy power generation unit 100 exceeds a predetermined value, the capacity limitation of power via the second route may be relaxed. Furthermore, power supply via the third route is started (step S310).
  • the control unit 500 determines whether the hydrogen storage amount of the storage container 204 has become less than the predetermined value Th1 (step S312). That is, the control unit 500 detects the hydrogen amount in the storage container 204, and determines whether the hydrogen storage amount is less than the predetermined value Th1 based on the detected hydrogen amount. When it is not less than Th1 (step S312: No), the processes of steps S306, S308, and S310 are repeated.
  • the predetermined value here has a relationship of Th1> Th2> Th3.
  • step S312 when it becomes less than Th1 (step S312: Yes), control to stop the power supply through the eleventh route r11 is performed (step S314).
  • power supply restriction 2 via the second route is performed (step S316). That is, the power supply via the second route is limited to a limited time zone at night. That is, the supply time of power to the elevator and the water supply pump via the second route is further shortened.
  • power supply is restricted via the third route (step S318). In this case, the control unit 500 performs power supply restriction based on the time. For this reason, when the storage amount of hydrogen is reduced to less than Th1, it is possible to give priority to the power supply to the equipment necessary for maintaining the lives of the residents of the building.
  • control unit 500 determines whether the hydrogen storage amount of the storage container 204 has become less than the predetermined value Th2 (step S320). When it is not less than Th2 (step S320: No), the processes of steps S314, S316, and S318 are repeated.
  • step S320 when it becomes less than Th2 (step S320: Yes), control is also performed to stop the power supply amount via the twelfth route r12 (step S322).
  • step S324 power supply restriction 3 through the second route is performed (step S324). In this case, all power supply to other than the water supply pump is stopped, and control for further reducing the usage time of the water supply pump is performed. Furthermore, the supply of power through the third route is stopped (step S326). For this reason, when the amount of stored hydrogen is reduced to less than Th2, it is possible to further prioritize the power supply to the equipment necessary for maintaining the lives of the residents in the building.
  • control unit 500 determines whether the hydrogen storage amount of the storage container 204 has become less than the predetermined value Th3 (step S328). When it is not less than Th3 (step S328: No), the processes of steps S322, S324, and S326 are repeated. On the other hand, when it becomes less than Th3 (step S328: Yes), the entire control operation is terminated.
  • control unit 500 includes at least one of the control for starting the power supply through the first route and the control for increasing the power supply range in the first route when the power system 2 fails. Do one.
  • the building hydrogen energy supply system 1 supplies power as power used by the residents of the building, and in an emergency, it can also supply power to facilities around the building.
  • control unit 500 performs limited capacity supply to supply the amount of power via the second route when a power failure occurs. Thereby, it is possible to suppress the power consumption of a device having a high power consumption, and the hydrogen stored in the storage container 204 can be used for a longer period of time. Furthermore, the control unit 500 determines the power supply state via the first route, the power supply state via the second route, and the power via the third route according to the hydrogen storage amount. It was decided to change the supply state. Thereby, it is possible to use an apparatus with high importance in maintaining the lives of residents for a longer period.
  • the controller 500 supplies power via the first route, supplies power via the second route, and supplies power via the third route.
  • the control unit 500 performs the time for performing the capacity restriction of the power capacity via the first route, the time for performing the capacity restriction of the power capacity via the second route, and the power capacity via the third route.
  • the time for performing the capacity limitation is limited. This allows the stored hydrogen to be used for a longer period.
  • the hydrogen energy supply system 1 for buildings provides power and hot water to the residents of a building, that is, an apartment house such as a condominium, and neighboring residents in the event of a power outage in a disaster or the like. So that the building can serve as a shelter.
  • control operation has been described, it is presented only as an example, and various other control operations can be performed.
  • the control unit 500 starts power supply via the first route r1.
  • control for increasing the power supply range in the first route r ⁇ b> 1 is performed on the power supply unit 400.
  • the water electrolysis unit 202 generates hydrogen using the power generated by the renewable energy power generation unit 100, and restricts the power supply via the second route r2. As a result, power can be supplied over a longer period.
  • power can be supplied to the outside of the building during a power failure.

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Abstract

本実施形態に係る建築物用の水素エネルギー供給システムは、貯蔵された水素を用いて電力を生成する水素エネルギー生成部と、前記水素エネルギー生成部から供給される電力を、建築物の外部に対して電力を供給する第１のルート、及び建築物の内部に対して電力を供給する第２のルートのうちの少なくともいずれかを介して供給可能である電力供給部と、電力供給部が供給する電力を制御する制御部であって、電力系統が停電した場合に、第１のルートを介した電力供給を開始させる制御、及び第１のルートにおける電力の供給範囲を増加させる制御のうちの少なくともいずれかを行う制御部と、を備える。

Description

建築物用の水素エネルギー供給システム、及び建築物用の水素エネルギー供給システムの制御方法
　本発明の実施形態は、建築物用の水素エネルギー供給システムに関する。
　現状の地域防災における避難施設には、一般に地域避難所の役割を担う公民館、学校等のコミュニティーセンターが使用されている。コミュニティーセンターの地域避難所で電源を確保するために、工場のような大規模施設と周辺地域とが連携することが検討されている。
特開２０１３－１１８７２２号公報
　現状の地域防災における避難施設は、公民館、学校等のコミュニティーセンターが基本となり、地域をカバーするには十分でない場合がある。このため、建築物、例えば民間設備であるマンション等の集合住宅を避難施設として使用するために、電力系統の停電時にも建築物に電力供給が継続して行われ、且つ建築物の周辺施設などにも建築物の設備から電力が供給されることが望まれている。
　本発明が解決しようとする課題は、停電時に建築物の外部に対して電力供給が可能な建築物用の水素エネルギー供給システムを提供することである。
　本実施形態に係る建築物用の水素エネルギー供給システムは、貯蔵された水素を用いて電力を生成する水素エネルギー生成部と、前記水素エネルギー生成部から供給される電力を、前記建築物の外部に対して電力を供給する第１のルート、及び前記建築物の内部に対して電力を供給する第２のルートのうちの少なくともいずれかを介して供給可能である電力供給部と、前記電力供給部が供給する電力を制御する制御部であって、前記建築物の内部に対して電力を供給する電力系統が停電した場合に、前記第１のルートを介した電力供給を開始させる制御、及び前記第１のルートにおける電力の供給範囲を増加させる制御のうちの少なくともいずれかを行う制御部と、を備える。
本実施形態に係る建築物用の水素エネルギー供給システムの構成を示すブロック図。 水素エネルギー生成部の構成を示すブロック図。 制御部における制御動作のフローチャートを示す図。
　　以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る建築物用の水素エネルギー供給システムは、電力系統が停電した場合に、建築物の外部に対して電力を供給する第１のルートを介して電力供給を開始させる制御を行うことで、停電時に建築物の外部に対して電力供給が可能となるようにしたものである。
　図１は、本実施形態に係る建築物用の水素エネルギー供給システム１の構成を示すブロック図である。建築物用の水素エネルギー供給システム１は、建築物、或いは建築物から所定距離内、例えば建築物から数十メートル以内の敷地内に設置可能な建築物用の水素エネルギー供給システムである。すなわち、建築物用の水素エネルギー供給システム１は、再生可能エネルギー発電部１００と、水素エネルギー生成部２００と、蓄電池３００と、電力供給部４００と、制御部５００とを、備えて構成されている。ここでの建築物は、例えばマンション等の集合住宅である。
　再生可能エネルギー発電部１００は、再生可能エネルギーを用いて発電する発電部である。すなわち、この再生可能エネルギー発電部１００は、例えば太陽光を用いた太陽光発電装置である。また、再生可能エネルギー発電部１００は、風力を用いた風力発電装置、及び地熱を用いた地熱発電装置のいずれかでもよく、或いはこれらの装置を組み合わせて構成してもよい。
　水素エネルギー生成部２００は、貯蔵された水素を用いて電力を生成する。すなわち、この水素エネルギー生成部２００は、電力系統２、再生可能エネルギー発電部１００および蓄電池３００から供給される電力の少なくともいずれかを用いて水を水素に分解し、分解した水素を用いて電力を生成する。また、水素エネルギー生成部２００は、水素から電力を生成する際に生成される温水を外部に供給する。ここでの電力系統２（商用電源）は、例えば電力会社が電力を供給するシステムである。さらにまた、この水素エネルギー生成部２００は、電力系統２が停電した場合には、再生可能エネルギー発電部１００および蓄電池３００から供給される電力を用いて水を水素に分解する。
　蓄電池３００は、電力系統２、再生可能エネルギー発電部１００、及び水素エネルギー生成部２００から供給される電力の少なくともいずれかを蓄電する。蓄電池３００は、例えば、リチウムイオン二次電池とすることができる。
　電力供給部４００は、再生可能エネルギー発電部１００、水素エネルギー生成部２００及び蓄電池３００から供給される電力のうちの少なくともいずれかを建築物内および建築物外に供給する。電力供給部４００は、インバータを有しており、直流を交流に変換して電力を供給可能である。
　また、電力供給部４００は、建築物外に電力を供給する第１のルートｒ１、建築物内に電力を供給する第２のルートｒ２及び第３のルートｒ３のうちの少なくともいずれかのルートを介して電力を供給する。ここで、第１のルートｒ１はさらに複数のルートに分岐している。すなわち、第１１ルートｒ１１と第１２ルートｒ１２とに分岐している。また、第２のルートｒ２は、建築物の共有部分の電気機器Ｅ２に電力を供給するルートであり、第３のルートｒ３は、建築物の共有部分とは異なる個別の占有部分の電気機器Ｅ３に電力を供給するルートである。これらの第１のルートｒ１、第２のルートｒ２、及び第３のルートｒ３のそれぞれは、電力系統２から供給される電力を供給する電力線とは異なる電力線、すなわち専用の電力線である。なお、電力系統２の電力線を共用してもよい。
　第１１ルートｒ１１は通信インフラ用の機器Ｅ１１に電力を供給する。通信インフラ用の機器Ｅ１１には、公共用の無線ＬＡＮ基地局、及びＷｉ－Ｆｉ（登録商標）基地局などが含まれる。また、避難施設用の機器Ｅ１２には、情報機器、照明、公共に情報を提示するために用いるサイネージ、及び公共に解放したコンセントなどが含まれる。さらに、この照明には、避難施設内の照明の他に建築物周辺の照明灯などを含んでもよい。
　第２のルートｒ２は、給水器、エレベータ、及び共用部分の照明灯、例えば廊下照明灯に電力を供給する。また、第３のルートｒ３は、個別の占有部分におけるコンセント、情報機器、及び蛍光灯に電力を供給する。ここでのエレベータは、蓄電池内臓型のエレベータであり、急な電力需要に対してはエレベータ内の蓄電池の生成電力を用いて駆動する。
　これにより、第１のルートｒ１を介した電力供給により、地域住民への情報発信を目的とした情報機器への電力供給などを行うことが可能である。また、第１のルートｒ１を介して簡易携帯基地局や防災無線等の公共設備に対して電力供給されるので、災害時も通信インフラを維持することが可能である。第２のルートｒ２を介した電力供給により、共用部の夜間照明、居住部での水利用、エレベータ駆動を継続的に行うことが可能である。第３のルートｒ３を介した電力供給により、非常用に設置した非常用照明と非常用コンセントの利用が可能となり、居住部の夜間の明かりや携帯電話、パソコン等の情報機器への充電を行うことができる。また、避難施設には水管Ｗ１を介して、共用部には水管Ｗ２を介して、水素エネルギー生成部２００から温水が供給される。この温水は、例えばシャワー等の用途として供給される。
　また、電力供給部４００は、再生可能エネルギー発電部１００、水素エネルギー生成部２００及び蓄電池３００から供給される電力をそれぞれ独立に第１のルートｒ１、第２のルートｒ２、及び第３のルートｒ３に供給可能である。例えば再生可能エネルギー発電部１００が生成した電力を第１のルートｒ１、及び第２のルートｒ２のそれぞれに供給し、蓄電池３００が生成した電力を第２のルートｒ２のみに供給し、水素エネルギー生成部２００が生成した電力を第１のルートｒ１、第２のルートｒ２、及び第３のルートｒ３のそれぞれに供給することができる。
　制御部５００は、築物用の水素エネルギー供給システム１を構成する各装置を制御するように構成されている。制御部５００は、図示しない演算器およびメモリを含んでおり、メモリが記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うことによって、各装置の制御を行う。すなわち、制御部５００は、電力系統２が停電した場合に、停電が生じる前と異なる制御を、再生可能エネルギー発電部１００、水素エネルギー生成部２００、蓄電池３００、及び電力供給部４００のうちの少なくともいずれかに対して行う。
　制御部５００には、各装置の計測機器により計測されたデータがデータ信号として入力される。また、制御部５００には、第１１ルートｒ１１、第１２ルートｒ１２、第２のルートｒ２及び第３のルートｒ３において使用される電力量がデータ信号として入力される。また、制御部５００には、電力系統２から供給される電力量、再生可能エネルギー発電部１００から供給される電力量、水素エネルギー生成部２００から出力される電力量、水素エネルギー生成部２００が貯蔵している水素貯蔵量、蓄電池３００の蓄電量、などのデータが、データ信号として入力される。そして、制御部５００は、入力されたデータ信号に基づいて演算を行い、制御信号を築物用の水素エネルギー供給システム１の各装置に出力する。このようにして、制御部５００が築物用の水素エネルギー供給システム１の各装置に対して制御を行う。
　制御部５００は、例えば水素ＥＭＳ（ＥＭＳ： Energy Management System ）を有して構成されている。平常時には、水素ＥＭＳは水素エネルギー生成部２００からの電力の適切な分配を行う。ここで、平常時とは、電力系統２から少なくとも電気機器Ｅ２、Ｅ３へ電力が供給されている状態を意味する。例えば、平常時に、制御部５００は、電力供給部４００に対して第２及び第３のルートｒ２、ｒ３を介して電力を供給させる制御を行う。この場合、水素ＥＭＳにより、災害時に必要な水素貯蔵量を維持しながら電力供給を行い、建築物すなわち集合住宅内などに水素を用いた安定的な電力供給を行う。
　また、平常時には、制御部５００は、再生可能エネルギー発電部１００、水素エネルギー生成部２００および蓄電池３００から供給される電力量等に基づいて、各装置から供給される電力を第２及び第３のルートｒ２、ｒ３を介して供給する。
　一方、災害等によって停電が発生した非常時には、電力系統２から電力が供給されない場合がある。このような非常時には例えば、制御部５００は、水素エネルギー生成部２００から、第２及び第３のルートｒ２、ｒ３に加えて第１のルートｒ１を介して電力を供給するように電力供給部４００に対して制御を行う。この場合、制御部５００は、第２のルートｒ２を介して供給される電力量に対して容量制限を行う。これにより、非常時には、建物周辺の施設にも電力供給を行うことが可能であると共に、電力消費量の高い機器の電力消費を抑制可能になる。また、非常時には、制御部５００は、蓄電池３００から電力を供給するルートを制限する。例えば第２のルートｒ２のみに電力を供給するように電力供給部４００に対して制御を行うことにより、その駆動時に電力消費が多くなる給水ポンプなどへの電力供給をより効率的に補うことが可能になる。
　また、制御部５００は、再生可能エネルギー発電部１００から供給される電力を蓄電池３００に直接充電させることも可能である。例えば蓄電池３００の蓄電量が所定値を下回った場合などに優先的に蓄電池３００に電力を供給する。これにより、給水ポンプなどのように建築物における住民の生活を維持する上で必要となる機器への電力供給をより優先させることが可能である。
　制御部５００は、時刻に基づいて各装置の制御を行うことが可能である。非常時には、例えば水素使用量のより多い昼間の時間帯に第２のルートｒ２を介した電力量の容量制限を行う。これにより、給水ポンプなどへの電力供給を、水素使用量の少ない夜間の時間帯に制限して行うことができる。この場合、第２のルートｒ２から電力供給を受ける蓄電池内臓型のエレベータも、夜間にこの蓄電池に電力を充電させる。このように、制御部５００は、時刻に基づいて第１、第２及び第３のルートｒ１、ｒ２、ｒ３それぞれのルートから供給される電力の容量を時間帯に合わせ制限するスケジューリング制御を行う。
　さらに、制御部５００は、再生可能エネルギー発電部１００から出力される電力の出力量に基づいて第１、第２及び第３のルートｒ１、ｒ２、ｒ３それぞれのルートから供給される電力の容量を制御することが可能である。例えば、再生可能エネルギー発電部１００から出力される電力が所定値を超える場合には、天候が晴れている場合であり電力に余裕が生じるため、昼の時間帯であっても、第２のルートｒ２を介した電力の容量制限を解除する。この場合、昼間でも給水ポンプなどへの電力供給を行うことが可能である。
　ところで、平常時であるか非常時であるかの判断は、制御部５００により行われる。すなわち、制御部５００は、電力系統２から供給される電力の供給量を検出することによって、平常時であるか非常時であるかの判断を行う。
　図２は、水素エネルギー生成部２００の構成を示すブロック図である。水素エネルギー生成部２００は、水電解部２０２と、貯蔵容器２０４と、燃料電池２０６とを備えている。
　水電解部２０２は、電力系統２、再生可能エネルギー発電部１００及び蓄電池３００の少なくともいずれかから供給される電力を用いて水を電解することで水素を製造する。貯蔵容器２０４は、水電解部２０２が製造した水素を貯蔵する。燃料電池２０６は、貯蔵容器２０４に貯蔵される水素を用いて発電する。
　次に制御部５００の制御動作の一例を説明する。ここでは、平常時に第２のルートｒ２を介した電力供給を行っているときに、電力系統２の停電が発生し、貯蔵容器２０４の水素貯蔵量が次第に減少していく場合における制御動作例を説明する。
　図３は、制御部５００における制御動作のフローチャートを示す図である。例えば地震などの災害により電力系統２に停電が生じるまでは、建築物用の水素エネルギー供給システム１は平常運転が行われる（ステップＳ３０２）。すなわち、制御部５００は、水素エネルギー生成部２００に対して電気及び温水の生成と、水素の生成及び貯蔵とを行わせる。この場合、災害時などを想定して、予め定められた以上の水素量を貯蔵容器２０４に貯蔵させる。一方で、予め定められた以上の水素量が貯蔵容器２０４に貯蔵されている場合には、余剰の水素を用いて発電を行わせ、第２のルートｒ２を介して電力を供給させる。これにより、電力がより適正に配分され、電力のピークシフト等を行うことが可能である。
　制御部５００は、電力系統２に停電が発生したか判定する（ステップＳ３０４）。すなわち、制御部５００は、電力系統２の電力を検出しており、検出した電力に基づいて停電が発生したか否かを判定する。停電が発生していない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、Ｓ３０２からの処理を繰り返し、平常運転を行わせる。
　一方、停電が発生した場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、第１ルートを介した電力の供給を開始させる（ステップＳ３０６）。この場合、まず第１１ルートｒ１１を介した電力の供給が開始され、即時に情報提供が可能になる。続いて、所定時間、例えば３０分が経過した後に第１２ルートｒ１２の他の電気機器へも電力を供給する。これにより、即時に情報提供が可能になると共に、避難所などへ人が避難してくるタイミングに合わせて電力を供給することが可能となる。続いて、水管Ｗ１、Ｗ２を介して水素エネルギー生成部２００が生成した温水の供給を開始させる。
　また、平常時から第１２ルートｒ１２を介して建築物の敷地内の照明灯に電力を供給させていてもよい。この場合、制御部５００は、第１のルートｒ１において電力が供給される範囲を第１２ルートｒ１２から第１１ルートｒ１１まで増加させる制御を電力供給部４００に対して行う。
　また、第２ルートを介した電力の供給制限１を行う（ステップＳ３０８）。すなわち、昼間の時間帯における第２ルートを介した電力量の供給に容量制限をかける。また、再生可能エネルギー発電部１００の発電量が増加するに従い、第２ルートを介した電力の供給制限を緩和してもよい。すなわち、日中の日照量の多い時間帯、すなわち生可能エネルギー発電部１００の発電量が所定値を超える場合には、第２ルートを介した電力の容量制限を緩和してもよい。さらにまた、第３ルートを介した電力の供給を開始する（ステップＳ３１０）。
　次に、制御部５００は、貯蔵容器２０４の水素貯蔵量が所定値Ｔｈ１未満になったか判定する（ステップＳ３１２）。すなわち、制御部５００は、貯蔵容器２０４の水素量を検出しており、検出した水素量に基づいて水素貯蔵量が所定値Ｔｈ１未満になったか判定する。Ｔｈ１未満になっていない場合（ステップＳ３１２：Ｎｏ）、ステップＳ３０６、Ｓ３０８、及びＳ３１０の処理を繰り返す。ここでの所定値には、Ｔｈ１＞Ｔｈ２＞Ｔｈ３の関係がある。
　一方、Ｔｈ１未満になった場合（ステップＳ３１２：Ｙｅｓ）、第１１ルートｒ１１を介した電力供給を停止させる制御を行う（ステップＳ３１４）。また、第２ルートを介した電力の供給制限２を行う（ステップＳ３１６）。すなわち、第２ルートを介した電力の供給を夜間の限られた時間帯に制限する。すなわち、第２ルートを介したエレベータ、及び給水ポンプへの電力の供給時間は、更に短縮される。さらにまた、第３ルートを介した電力の供給制限を行う（ステップＳ３１８）。この場合、時刻に基づいて制御部５００が、電力の供給制限を行う。このため、水素の貯蔵量がＴｈ１未満まで減少した場合には、建築物の住民の生活を維持する上で必要となる機器への電力供給を優先させることが可能である。
　次に、制御部５００は、貯蔵容器２０４の水素貯蔵量が所定値Ｔｈ２未満になったか判定する（ステップＳ３２０）。Ｔｈ２未満になっていない場合（ステップＳ３２０：Ｎｏ）、ステップＳ３１４、Ｓ３１６、及びＳ３１８の処理を繰り返す。
　一方、Ｔｈ２未満になった場合（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、第１２ルートｒ１２を介した電力供給量も停止させる制御を行う（ステップＳ３２２）。また、第２ルートを介した電力の供給制限３を行う（ステップＳ３２４）。この場合、給水ポンプ以外への電力供給を全て停止させると共に、給水ポンプの使用時間を更に低減させる制御を行う。さらにまた、第３ルートを介した電力の供給を停止する（ステップＳ３２６）。このため、水素の貯蔵量がＴｈ２未満まで減少した場合には、建築物における住民の生活を維持する上で必要となる機器への電力供給を更に優先させることが可能である。
　次に、制御部５００は、貯蔵容器２０４の水素貯蔵量が所定値Ｔｈ３未満になったか判定する（ステップＳ３２８）。Ｔｈ３未満になっていない場合（ステップＳ３２８：Ｎｏ）、ステップＳ３２２、Ｓ３２４、及びＳ３２６の処理を繰り返す。一方、Ｔｈ３未満になった場合（ステップＳ３２８：Ｙｅｓ）、全体の制御動作を終了する。
　このように、制御部５００は、電力系統２が停電した場合に、第１のルートを介した電力供給を開始させる制御、及び第１のルートにおける電力の供給範囲を増加させる制御のうちの少なくともいずれかを行う。これにより、平常時には、建築物の住民が使用する電力として建築物用の水素エネルギー供給システム１は電力供給を行い、非常時には、建物周辺の施設にも電力供給を行うことが可能である。
　また、制御部５００は、停電した場合に、第２のルートを介した電力量の供給に容量制限供給を行うこととした。これにより、電力消費量の高い機器の電力消費を抑制可能であり、貯蔵容器２０４に貯蔵された水素をより長期にわたって使用が可能になる。さらにまた、制御部５００は、水素の貯蔵量に応じて、第１のルートを介した電力の供給状態と、第２のルートを介した電力の供給状態と、第３のルートを介した電力の供給状態とを、変更することとした。これにより、住民の生活を維持する上での重要度の高い機器をより長期に使用することが可能である。
　また、制御部５００は、時刻に基づいて、第１のルートを介した電力の供給状態と、第２のルートを介した電力の供給状態と、第３のルートを介した電力の供給状態とを、変更することとした。すなわち、制御部５００は、第１のルートを介した電力容量の容量制限を行う時間と、第２のルートを介した電力容量の容量制限を行う時間と、第３のルートを介した電力容量の容量制限を行う時間とを制限するのである。これにより、貯蔵された水素をより長期にわたって使用が可能になる。これらのことから分かるように、建築物用の水素エネルギー供給システム１は、災害などでの電力系統の停電時には、建築物すなわちマンションなどの集合住宅の住民、及び近隣住民に電力、温水を提供して、建築物が避難所としての役割を果たすようにするのである。
　なお、制御動作の一例を説明したが、例としてのみ提示したものであり、その他の様々な制御動作を実施することが可能である。
　以上のように、本実施形態に係る建築物用の水素エネルギー供給システム１によれば、電力系統２が停電した場合に、制御部５００が第１のルートｒ１を介した電力供給を開始させる制御、及び第１のルートｒ１における電力の供給範囲を増加させる制御のうちの少なくともいずれかを電力供給部４００に対して行うこととした。これにより、電力系統２の停電時には、建築物の外部のより広い範囲に対して電力供給を行うこができる。さらにまた、電力系統２が停止した場合でも、再生可能エネルギー発電部１００が発電した電力を用いて水電解部２０２が水素を生成すると共に、第２のルートｒ２を介した電力供給を制限することにより、より長期にわたり電力を供給することができるようになる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、停電時に建築物の外部に対して電力供給ができる。
　以上、一実施形態を説明したが、この実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

Claims (7)

  1. 　貯蔵された水素を用いて電力を生成する水素エネルギー生成部と、
    　前記水素エネルギー生成部から供給される電力を、建築物の外部に対して電力を供給する第１のルート、及び前記建築物の内部に対して電力を供給する第２のルートのうちの少なくともいずれかを介して供給可能である電力供給部と、
    　前記電力供給部が供給する電力を制御する制御部であって、前記建築物の内部に対して電力を供給する電力系統が停電した場合に、前記第１のルートを介した電力供給を開始させる制御及び前記第１のルートにおける電力の供給範囲を増加させる制御のうちの少なくともいずれかを行う制御部と、
    　を備える建築物用の水素エネルギー供給システム。
  2. 　前記制御部は、前記停電した場合に、前記第２のルートを介した電力供給を制限する制御を行う請求項１に記載の建築物用の水素エネルギー供給システム。
  3. 　前記制御部は、前記水素の貯蔵量及び時刻のうちの少なくともいずれかに応じて、前記第１のルートを介した電力供給および前記第２のルートを介した電力供給のうちの少なくともいずれかを変更する請求項１又は２に記載の建築物用の水素エネルギー供給システム。
  4. 　電力供給部は更に、前記第２のルートと異なるルートであって、前記建築物の内部に対して電力を供給する第３のルートを介して電力を供給可能であり、
    　前記制御部は、前記停電前の前記第３のルートを介した電力供給を前記停電の前後で電力供給を変更する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の建築物用の水素エネルギー供給システム。
  5. 　前記第１のルートは、サイネージ、照明灯、コンセント、及び無線ＬＡＮ基地局のうちの少なくともいずれかに電力供給するルートであり、
    　前記第２のルートは、給水器、エレベータ、及び共用部分の照明灯のうちの少なくともいずれかに電力供給するルートであり、
    　前記第３のルートは、個別の占有部分におけるコンセント、及び照明灯のうちの少なくともいずれかに電力供給するルートである請求項４に記載の建築物用の水素エネルギー供給システム。
  6. 　再生可能エレルギーを用いて発電する再生可能エネルギー発電部を更に備え、
    　前記水素エネルギー生成部は、前記建築物内或いは前記建築物から所定距離内に設置可能であって、
    　前記電力系統の停電時に前記再生可能エネルギー発電部が発電する電力を用いて水素を生成する水電解部と、前記水素を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部に貯蔵された水素で電気を発電する燃料電池と、を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の建築物用の水素エネルギー供給システム。
  7. 　貯蔵された水素を用いて電力を生成する水素エネルギー生成部と、
    　前記水素エネルギー生成部から供給される電力を、建築物の外部に対して電力を供給する第１のルート、及び前記建築物の内部に対して電力を供給する第２のルートのうちの少なくともいずれかを介して供給可能である電力供給部と、
    　前記電力供給部が供給する電力を制御する制御部を備えた建築物用の水素エネルギー供給システムの制御方法において、
    　前記建築物の内部に対して電力を供給する電力系統が停電した場合に、前記第１のルートを介した電力供給を開始させる制御及び前記第１のルートにおける電力の供給範囲を増加させる制御のうちの少なくともいずれかを行う建築物用の水素エネルギー供給システムの制御方法。
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