WO2020153042A1

WO2020153042A1 - 発電プラントおよび発電方法

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Publication number: WO2020153042A1
Application number: PCT/JP2019/048891
Authority: WO
Inventors: 雄一郎渡邊
Original assignee: 雄一郎渡邊
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-07-30
Also published as: JP6799697B1; JPWO2020153042A1; JP2021001602A

Abstract

電力エネルギー創出に伴い発生する廃棄物を削減できる発電プラントの実現を、解決すべき課題とする。　複数の光源を備え、複数の光源の少なくとも一部からの放射光を領域に集光する、光熱系統と、領域を熱源として蒸気を発生させる蒸気発生器、および、蒸気を動力源として駆動し発電するタービン発電機を備える、蒸気系統と、タービン発電機から供給される電力を複数の光源の少なくとも一部に配電するための、配電網を備える、電力系統と、を備える。

Description

発電プラントおよび発電方法

　本発明は、発電プラントおよび発電方法に関する。

　発電プラントに関する技術改善は、地球環境の持続可能性を担保する上で、課題の１つとして認識されている。そして、当該技術改善における最重要項目の１つは、エネルギー創出のためのリソースマネジメントである。

　発電プラントにおけるリソースマネジメントは、タービンに供給される熱エネルギーの源となるリソースの、調達、管理および廃棄を、指す。現代社会におけるリソースは、石炭、石油および天然ガスを含む化石燃料と、ウランおよびプルトニウムを含む核燃料と、を指す。また、近年では、太陽光エネルギーおよび風力エネルギーを含む自然エネルギーを代替リソースとする提案が、なされている。

　化石燃料に基づく発電プラントは、化石燃料が枯渇性資源であるが故に、環境学的観点または経済学的観点において不安定な電源であるといえる。また、化石燃料は、燃焼に起因する排気ガスを含む副産物が地球環境に悪影響を及ぼすことから、地球環境の持続可能性を担保する上で、好適ではない。

　核燃料に基づく発電プラントは、核分裂反応による生成熱がタービン発電機の動力源となる。核燃料は、エネルギー密度が高く備蓄が容易であり、また、使用済燃料を再処理することで資源燃料として再利用できることから、核燃料に基づく電力エネルギーは、資源依存度が低い準国産エネルギーと位置づけられていた（非特許文献１）。

　自然エネルギーに基づく発電プラントは、自然エネルギーが半永久資源であるが故に、リソースの調達コストを軽減できる。しかし、不確定性を有する気象現象にリソースの絶対量が影響され、エネルギー密度が化石燃料や核燃料と比較して小さいため、当該発電プラントは、電力網の運用上、安定性に欠けるという問題点を有する（非特許文献２）。

特開２０１４―１５２６７５号公報特開２０１７―１５５６６７号公報特許第５９９０７９９号公報

経済産業省（ＭＥＴＩ）　資源エネルギー庁　「平成２１年度エネルギーに関する年次報告」（エネルギー白書２０１０）国立研究開発法人　新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）　「平成２８年度成果報告書　再生可能エネルギー大量導入時の電力系統安定化における火力発電の役割とガスタービン発電機の負荷変動吸収能力の向上によるＣＯ２削減効果に関する調査研究」（成果報告書）経済産業省（ＭＥＴＩ）　資源エネルギー庁　「平成２９年度エネルギーに関する年次報告」（エネルギー白書２０１８）Ｇ．Ｌｅｖｅｑｕｅ，ｅｔ　ａｌ．，　"Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　４５　ｋＷ＿ｅｌ　ｍｕｌｔｉｓｃｏｒｅ　ｈｉｇｈ―ｆｌｕｘ　ｓｏｌａｒ　ｓｉｍｕｌａｔｏｒ"，Ｏｐｔｉｃｓ　Ｅｘｐｒｅｓｓ　Ｖｏｌ．２４，　Ｎｏ．２２　Ａ１３６０　（２０１６）．ドイツ航空宇宙センター（ＤＬＲ）　「Ｔｈｅ　ＤＬＲ　ｈｉｇｈ　ｆｌｕｘ　ｓｏｌａｒ　ｆｕｒｎａｃｅ」（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄｌｒ．ｄｅ／ｓｆ／ｅｎ／ｄｅｓｋｔｏｐｄｅｆａｕｌｔ．ａｓｐｘ／ｔａｂｉｄ－１０９５３／１９３１８＿ｒｅａｄ－４４８７１／）Ｋ．Ｗｉｅｇｈａｒｄｔ，ｅｔ　ａｌ．，　"ＳｙｎＬｉｇｈｔ―Ｔｈｅ　Ｗｏｒｌｄ‘ｓ　Ｌａｒｇｅｓｔ　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｓｕｎ"，ＡＩＰ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，　１７３４，　０３００３８（２０１６）．

　これまで、エネルギー自給率の改善を目的として、発電プラントにおけるリソースを、核燃料を含む非化石燃料へ転換する試みがなされてきた（非特許文献１）。しかし、核燃料をリソースとする発電プラント（原子力発電所）の停止と、脱炭素社会への移行過程における不確実性と、が着目されるにつれ、安定的なリソース供給が期待できる化石燃料への再転換がなされている（非特許文献３）。これにより、化石燃料由来の廃棄物が増加し、地球環境の持続可能性を担保することが、容易ではなくなっており、廃棄物フリー（ゼロウェイスト）のシステムが求められている。ゼロウェイストとは、廃棄物を限りなく減らす、という考え方を意味する。

　特許文献１によると、太陽光によって励起されることにより生じたレーザー光を受光する地上に設置されたレーザー受光部と、レーザー受光部が受光したレーザー光を利用して発電する地上に設置された発電装置と、を備え、レーザー受光部は、受光したレーザー光を所定の位置及び範囲に集光するように反射させる凹面鏡を備え、発電装置は、凹面鏡から反射されたレーザー光が照射されることによって熱媒体から蒸気を発生させる蒸気発生部と、蒸気発生部によって発生された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、蒸気タービンの駆動力によって駆動される発電機と、を備えている発電システムによって、太陽光をエネルギー源として得られるエネルギーを効率的に搬送すると共に、そのエネルギーを利用して大規模な発電を行うことができる発電システムを提供する（特許文献１）。

　特許文献２によると、太陽熱を集熱して水から飽和蒸気を生成する太陽熱集熱システム、太陽熱集熱システムの飽和蒸気により駆動可能な飽和蒸気タービンを有する発電システム、太陽熱集熱システムの飽和蒸気及び発電システムの水を導入可能な蓄熱放熱システムを備える。蓄熱放熱システムは、固体蓄熱材で形成した蓄熱槽を含み、太陽熱集熱システムの飽和蒸気又は発電システムの水と熱交換する蓄熱放熱装置、太陽熱集熱システムの飽和蒸気を蓄熱放熱装置に供給する第１の蒸気供給配管、発電システムの水を蓄熱放熱装置に供給する給水配管、蓄熱放熱装置との熱交換で生じた気液二相流体を飽和蒸気と飽和水に分離する汽水分離器、分離した飽和蒸気を飽和蒸気タービンに供給する第２の蒸気供給配管を備える太陽熱発電システムを提供する（特許文献２）。

　しかしながら、地上における自然太陽光の放射強度は、天候を含む地球環境に左右されるため、集光による熱生成に基づき、発電プラントの運転に要される放射強度を安定的に確保することは、容易ではない。

　近年では、複数の光源からなる人工太陽（ソーラシミュレータ）の研究が推し進められている。非特許文献４では、１８基の放射光モジュールから発せられる放射光を５ｃｍ直径の微小領域に集光することで、７．５ｋＷの放射強度を達成した研究報告が、なされている。非特許文献５および６では、１４９基のキセノンランプからなる人工太陽に関する報告の記載がされている。非特許文献６では、２８０ｋWの放射強度を達成した例について、報告がなされている。非特許文献４、５および６を鑑みると、発電プラントにおけるリソース候補として、人工太陽を挙げることができる。

　特許文献３によると、原子力発電所の核燃料棒・核分裂反応制御棒及び放射性成分を一掃撤去し、全設備を活用利用して太陽光発電に転換する。核燃料棒の代わりに、耐熱加熱棒を炉の下部水域から中央上部に通し、炉の上端部で耐熱加熱棒の周りを耐熱部材で強固に密封し、炉から上に出た耐熱加熱棒の先端部の周りを耐熱内壁ミラーボックスで囲み、その最上部先端を円錐形にして露出配備する。この耐熱加熱棒の最上部先端に、太陽光熱を集光した焦点を直接焦射して炉内の水を熱し水蒸気を発生させて蒸気タービンを回し、発電機を回転させて発電する（特許文献３）。このことから、既存の発電プラントを流用し、クリーンエネルギーへと転換せんとする技術潮流は、大きくなりつつある。

　着目すべき点は、人工太陽やソーラシミュレータであれば、化石燃料および核燃料の利用において問題視される廃棄物の発生を抑えられることにある。そのため、ゼロウェイスト型エネルギー創出の実現が、人工太陽の活用により、期待される。

　本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電力エネルギー創出に伴い発生する廃棄物を削減できる発電プラントの実現を、解決すべき課題とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、ゼロウェイスト型エネルギー創出を実現するための、発電プラントであって、複数の光源を備え、複数の光源の少なくとも一部からの放射光を領域に集光する、光熱系統と、領域を熱源として蒸気を発生させる蒸気発生器、および、蒸気を動力源として駆動し電力を発電するタービン発電機を備える、蒸気系統と、タービン発電機から供給される電力を複数の光源の少なくとも一部に配電するための、配電網を備える、電力系統と、を備える。このような構成とすることで、本発明は、化石燃料の燃焼、または、核燃料の核分裂反応による、廃棄物の発生を抑えられる、発電プラントを、実現できる。また、本発明は、自然エネルギーに基づく発電ではないため、電源としての安定性を担保できる、という技術的効果を、奏する。　

　本発明の好ましい形態では、光源は、エリプソイダルリフレクターを備える。このような構成とすることで、本発明は、領域への放射光の集光を、容易にする、という技術的効果を、奏する。

　本発明の好ましい形態では、光源は、キセノンガスを励起源とするショートアークランプである。このような構成とすることで、本発明は、領域における放射強度を向上できる、という技術的効果を、奏する。

　本発明の好ましい形態では、領域は、１メートル四方以下の面積である。このような構成とすることで、本発明は、領域における放射強度を向上できる、という技術的効果を、奏する。

　本発明の好ましい形態では、ゼロウェイスト型エネルギー創出を実現するための、発電プラントであって、タービン発電機から排気される蒸気を凝縮し水を発生させる復水器と、光熱系統および蒸気系統に対して、少なくとも前記水を、給水する給水器と、を含む、給水系統を、備え、電力系統は、配電網を介して、電力を給水系統に配電する。このような構成とすることで、本発明は、光熱系統、蒸気系統および給水系統を介した、水循環を実現し、光熱系統における光源を、好適に冷却できる、という技術的効果を、奏する。

　本発明では、ゼロウェイスト型エネルギー創出を実現するための、発電方法であって、複数の光源の少なくとも一部からの放射光を蒸気発生器と熱接続された領域に集光し、領域を熱源として蒸気発生器において蒸気を発生させ、蒸気を動力源としてタービン発電機を駆動し電力を発電させ、電力を複数の光源の少なくとも一部に配電する。　

　本発明の好ましい形態では、前記領域を、原子力発電所又は火力発電所における熱源の少なくとも一部とする。このような構成とすることで、既存の原子力発電所や火力発電所等のその発電に熱源を要する発電プラントにおいて、放射光が集光された領域を熱源として導入し、ゼロウェイスト型エネルギー創出の実現に寄与することができる。また、このような構成とすることで、既存の原子力発電所や火力発電所等の発電プラントにおいて、既存の熱源を、放射光が集光された領域を熱源に繋ぎ変え、ゼロウェイスト型エネルギー創出の実現に寄与することができる。

　本発明によれば、廃棄物を削減できるゼロウェイスト型エネルギー創出を行う発電プラントを、実現できる。

本発明の実施形態に係る発電プラントの概略図である。本発明の実施形態に係る発電プラントの運転フローチャート図である。本発明の実施形態に係る光源および領域の概略図である。本発明の実施形態に係る光熱系統の概略図である。

　以下、図面を用いて、本発明に係る発電プラントについて説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。本発明に係る実施形態は、様々な構成を採用できる。

　図１に示すとおり、発電プラント１は、光熱系統１０と、蒸気系統２０と、給水系統３０と、電力系統４０と、情報系統５０と、を備える。

　光熱系統１０は、光源１０Ｓと、領域１０Ｒと、を備える。光源１０Ｓから放射された放射光Ｌは、領域１０Ｒに集光される。熱Ｈは、放射光Ｌが集光された領域１０Ｒにおいて生成され、領域１０Ｒから蒸気系統２０へと伝導する。

　蒸気系統２０は、ボイラーを含む蒸気発生器２０Ｂを備える。このとき、領域１０Ｒと蒸気発生器２０Ｂは、熱接続される。蒸気系統２０は、過熱器２０Ｈ１、２０Ｈ２および２０Ｈ３を、備える。蒸気系統２０は、タービン２０Ｔ１、２０Ｔ２および２０Ｔ３と、発電機２０Ｇと、を含むタービン発電機２０ＴＧを、さらに備える。蒸気系統２０は、領域１０Ｒを熱源として、蒸気Ｓを生成し、タービン２０Ｔ１、２０Ｔ２および２０Ｔ３へ、蒸気Ｓを導く。タービン２０Ｔ１、２０Ｔ２および２０Ｔ３は、蒸気Ｓが有する熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、発電機２０Ｇを駆動させる。

　給水系統３０は、蒸気系統２０から排気された蒸気Ｓを凝縮し水Ｗを生成する復水器３０Ｃと、光熱系統１０および蒸気系統２０に対して水Ｗを給水する給水器３０Ｐと、給水量を調整するためのバルブ３０Ｖ１、３０Ｖ２および３０Ｖ３と、を備える。給水器３０Ｐは、好ましくは、ポンプの態様で実現される。

　電力系統４０は、発電機２０Ｇと接続された配電網４０Ｎ（図示せず）と、昇圧を含む電圧調整を行う電圧調整器４０Ｔと、を備える。本実施形態において、電力系統４０は、少なくとも、光熱系統１０と、給水系統３０と、情報系統５０と、に対して、電力Ｅを配電する。

　情報系統５０は、コンピュータ装置５０Ｃと、ネットワーク５０Ｎと、センサ端末５０Ｓと、を備える。コンピュータ装置５０Ｃは、例として、発電プラント１における電力収支や、蒸気Ｓに係る温度、流量および圧力を含む情報Ｄを格納し、監視するために用いられる。このとき、コンピュータ装置５０Ｃは、ネットワーク５０Ｎを介して、光熱系統１０、蒸気系統２０、給水系統３０および電力系統４０の少なくとも１つに備えられるセンサ端末５０Ｓが取得した情報Ｄを、管理する。

　図２に示すとおり、本実施形態における発電プラント１での発電は、主に、以下のステップを実施することで、実現される。
　Ａ：光熱系統１０による放射光の集光と熱源生成（ステップＳＡ）
　Ｂ：蒸気系統２０による蒸気の発生（ステップＳＢ）
　Ｃ：蒸気系統２０におけるタービンの駆動（ステップＳＣ）
　Ｄ：蒸気系統２０における発電（ステップＳＤ）
　Ｅ：給水系統３０による復水（ステップＳＥ）
　Ｆ：給水系統３０による光熱系統１０および蒸気系統２０への給水（ステップＳＦ）
　なお、当該ステップは、循環的に実施され、ステップＳＤと、ステップＳＥおよびＳＦと、は順不同である。

　図３（ａ）に示すとおり、光熱系統１０は、周期配列された複数の光源１０Ｓを、備える。このとき、光源１０Ｓ間の角度は、好ましくは、６０度となる。

　本実施形態における光熱系統１０に備えられる光源１０Ｓの数量は、好ましくは、１４９である。なお、当該数量は、所望の放射強度に基づき、決定される。

　本実施形態における光熱系統１０の中央部では、光源１０Ｓに代えて、領域１０Ｒにおける領域温度を測定するための、ＣＣＤカメラを一例とする、センサ端末５０ＳＬが備えられてもよい。

　図３（ｂ）に示すとおり、光源１０Ｓは、発光部１０Ｌと、エリプソイダルリフレクター１０Ｍと、を備える。発光部１０Ｌは、アノード１０ＬＡと、カソード１０ＬＣと、常温かつ所定の圧力で封入されたキセノンガスとを内部に備える、発光管１０ＬＢを、備える。発光部１０Ｌは、発光管１０ＬＢと接続される端子１０ＬＴと、をさらに備える。なお、図３（ｂ）における縦方向は、図３（ａ）中のＡ―Ａ‘と対応する。

　光源１０Ｓでは、アノード１０ＬＡと、カソード１０ＬＣとの間におけるアーク放電により、キセノンガスが励起され、放射光Ｌが生じる。当該放射光Ｌは、エリプソイダルリフレクター１０Ｍにより、反射され、領域１０Ｒに向けて放射される。このとき、光源１０Ｓは、放熱のためのフィン部をエリプソイダルリフレクター１０Ｍの周囲に備える構成としてもよい。

　複数の光源１０Ｓは、隣接する光源１０Ｓ間で、放射光Ｌの放射方向軸において、所定の仰角１０Ａをもつよう、配列される。このとき、光熱系統１０の開口部１０ＭＡ側は、好ましくは、凹状に配列される。

　仰角１０Ａは、好ましくは、光熱系統１０が備える光源１０Ｓの数量、および、領域１０Ｒの面積に基づき、領域１０Ｒにおける放射強度が最大となるよう、決定される。

　開口部１０ＭＡの周長は、一例として、１メートルである。本実施形態では、開口部１０ＭＡの周長は、光熱系統１０の自立が保たれる範囲で、制限はない。

　光源１０Ｓと領域１０Ｒとの距離は、領域１０Ｒの面積および光源１０Ｓの焦点距離１０Ｄに基づいて決定され、一例として、８メートルである。また、領域１０Ｒの面積は、一例として、１メートル四方以下である。

　本実施形態における領域１０Ｒは、キセノンランプおよびハロゲンランプを光源とした疑似太陽光が集光される構成としてもよい。このとき、複数の光源１０Ｓは、キセノンランプ、ハロゲンランプおよびハーフミラーを備える構成としてもよい。

　本実施形態における領域１０Ｒは、太陽炉の態様で、レンズや反射鏡を介して自然太陽光が集光されてもよい。このとき、領域１０Ｒは異なる２つの領域に分割され、一方の領域では光源１０Ｓの放射光が集光され、もう一方の領域では自然太陽光が集光される。なお、当該２つの領域のいずれも、本実施形態における熱源となることはもちろんである。

　図４（ａ）に示すとおり、光熱系統１０は、光源１０Ｓの取り付け先としての架台１０Ｆと、光源１０Ｓと熱接続された架台１０Ｆとの熱交換を行う水槽１０Ｐと、を備える。

　架台１０Ｆは、好ましくは、熱伝導性に優れる金属部材を備える。また、架台１０Ｆの少なくとも一部は、好ましくは、水槽１０Ｐと当接する。

　水槽１０Ｐは、給水系統３０と熱接続される。給水器３０Ｐから供給された水Ｗは、光源１０Ｓと熱接続された架台１０Ｆの冷却を含む熱交換のために用いられる。なお、水槽１０Ｐは、塩化物イオンを含む不純物の混入を防ぐために、外気から遮断される構成としてもよい。このとき、水槽１０Ｐは、水Ｗを内包するヒートシンクの態様で、架台１０Ｆおよび給水系統３０と熱接続される。

　光源１０Ｓは、架台１０Ｆとの接続と光源１０Ｓの位置調整とのための可動部１０Ｊ１および１０Ｊ２と、を備える。当該可動部１０Ｊ１および１０Ｊ２は、それぞれ、光源１０Ｓに対応する上下および左右の光源回転角の調整のために用いられる。当該可動部１０Ｊ１および１０Ｊ２は、耐熱性を有するアクチュエータを備えることが好ましい。このとき、当該アクチュエータは、電力系統４０および情報系統５０と接続する。

　光源１０Ｓは、電力系統４０との電気的接続がなされる。このとき、光源１０Ｓにおけるアーク放電のために電力が、発電機２０Ｇから供給される。なお、可動部１０Ｊ１および１０Ｊ２の電力が、発電機２０Ｇから供給される構成としてもよい。

　本実施形態における光熱系統１０は、ディーゼル発電機を一例とする予備電源４０Ｇと、接続する構成としてもよい。予備電源４０Ｇは、発電プラント１の始動において、用いられる。

　本実施形態における光熱系統１０は、複数の光源１０Ｓと、複数の光源１０Ｓのそれぞれに対応するリフレクターと、を備える構成としてもよい。このとき、領域１０Ｒは、当該リフレクターにより集光された放射光により生成された熱Ｈを有する。

　蒸気発生器２０Ｂは、水Ｗを貯留するウォータードラム２０ＢＷ（図示せず）と、領域１０Ｒと熱接続され水Ｗから蒸気Ｓを発生させる炉２０ＢＦ（図示せず）と、蒸気Ｓを貯留するスチームドラム２０ＢＳ（図示せず）と、スチームドラム２０ＢＳに貯留する水Ｗをウォータードラム２０ＢＷに供給するウォーターウォール２０ＢＷＷ（図示せず）と、を備える。このとき、ウォータードラム２０ＢＷは、水Ｗの水中塩化物イオン濃度を測定するためのセンサ端末５０ＳＷＢを、備える。

　蒸気系統２０は、過熱器２０Ｈ１、２０Ｈ２および２０Ｈ３を備える。過熱器２０Ｈ１は、スチームドラム２０ＢＳから供給された蒸気Ｓを過熱し、過熱器２０Ｈ２へ供給する。過熱器２０Ｈ２は、蒸気Ｓをさらに過熱し、タービン２０Ｔ１へ供給する。タービン２０Ｔ１から排気された蒸気Ｓは、過熱器２０Ｈ３へ供給され、再過熱され、タービン２０Ｔ２へ供給される。タービン２０Ｔ２から排気された蒸気Ｓは、タービン２０Ｔ３へ供給され、最後に、復水器３０Ｃへ供給される。

　タービン２０Ｔ１、２０Ｔ２および２０Ｔ３は、それぞれ、高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンの態様で、駆動する。なお、過熱器２０Ｈ１、２０Ｈ２および２０Ｈ３と、タービン２０Ｔ１、２０Ｔ２および２０Ｔ３とは、蒸気Ｓの蒸気温度および蒸気圧を測定するためのセンサ端末５０ＳＳを、備える構成としてもよい。

　本実施形態では、５００度以上、かつ、２５ＭＰａＧ前後の過熱蒸気を用いた発電プラント１について、例示するが、蒸気Ｓの種別に、制限はない。発電プラント１は、光熱系統１０を備えれば、飽和蒸気、または、超臨界水を用いる態様で、蒸気系統２０が構成されてもよい。

　復水器３０Ｃは、タービン２０Ｔ３から供給された蒸気Ｓおよび代替水を、を熱交換させる熱交換器３０ＣＨ（図示せず）と、スチームコンデンサ３０ＣＳ（図示せず）と、を備える。このとき、当該代替水は、好ましくは、海水である。

　熱交換器３０ＣＨは、熱交換により復水された水Ｗを、スチームコンデンサ３０ＣＳへ供給し、スチームコンデンサ３０ＣＳの漏れ蒸気と、代替水とを熱交換させる。水Ｗは、給水器３０Ｐへ供給される。このとき、スチームコンデンサ３０ＣＳは、水Ｗの水中塩化物イオン濃度を測定するためのセンサ端末５０ＳＷＣを、備える。

　給水系統３０は、バルブ３０Ｖ１、３０Ｖ２および３０Ｖ３を備える。バルブ３０Ｖ１、３０Ｖ２および３０Ｖ３は、それぞれ、光熱系統１０、蒸気発生器２０Ｂおよび過熱器の給水量の調整のために、用いられる。バルブ３０Ｖ１、３０Ｖ２および３０Ｖ３は、給水量を調整するためのセンサ端末５０ＳＶが、備えられる構成としてもよい。

　コンピュータ装置５０Ｃは、ＣＰＵを一例とする演算装置と、ＲＡＭを一例とする主記憶装置と、ＨＤＤを一例とする補助記憶装置と、キーボードを一例とする入力装置と、液晶ディスプレイを一例とする表示装置と、ネットワーク５０Ｎを利用した通信を行うための通信装置と、を備える。

　ネットワーク５０Ｎには、センサ端末５０Ｓが接続される。このとき、センサ端末５０Ｓによる収集された情報Ｄに基づき、光熱系統１０、蒸気系統２０および給水系統３０の少なくとも１つが、コンピュータ装置５０Ｃおよびネットワーク５０Ｎを介して、操作される。一例として、領域温度に基づき、可動部１０Ｊ１および１０Ｊ２を動作させ、光源１０Ｓの光源回転角を調整する。このとき、当該領域温度が最大となるように、可動部１０Ｊ１および１０Ｊ２に係る光源回転角が、フィードバック制御される。

　本実施形態では、既存の発電プラント設備を流用する観点において、蒸気系統２０、給水系統３０、電力系統４０および情報系統５０に係る構成は、適宜、決定されてもよい。

　本発明によれば、ゼロウェイスト型エネルギー創出を行う発電プラントが実現される。

　本発明によれば、人工太陽（ソーラシミュレータ）を介して、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するようなエネルギー変換を実現することができ、貯蔵されるエネルギーの態様を電気・熱問わず、柔軟に変換するような運用に寄与することができる。

　本発明の一実施形態に係る領域１０Ｒは、上記原子力発電所又は火力発電所における熱源の少なくとも一部として扱われてよい。

　本明細書中の説明における「原子力発電所」は、核燃料をリソースとする熱源を要する発電プラントとして把握される。また、本明細書中の説明における「火力発電所」は、化石燃料をリソースとする熱源を要する発電プラントとして把握される。　

　本明細書中の説明における「熱接続」とは、機械的接続の有無にかかわらず、２つの対象の間で熱伝導が発生すような接続を指す。このとき、２つの対象はその間に、気体が挿入されていてよく、所望の熱伝導率を呈する材料からなる部材等が挿入されていてよい。

　本発明の一実施形態に係る発電方法は、複数の光源又は複数の光源と対応するプロセッサを、複数の光源の少なくとも一部からの放射光が蒸気発生器と熱接続された領域に集光するよう制御し、蒸気発生器又は蒸気発生器と対応するプロセッサを、前記領域を熱源として蒸気を発生させるよう制御し、タービン発電機又はタービン発電機と対応するプロセッサを、前記蒸気を動力源として駆動させることで電力を発電させるよう制御し、配電網又は配電網を制御するプロセッサを、前記電力を前記複数の光源の少なくとも一部に配電させるよう制御する、と把握することができる。

　本発明の一実施形態に係る発電プラントを構成する光源・蒸気発生器・タービン発電機・配電網等の各装置のそれぞれは、プロセッサ（演算装置）を含むコンピュータを含み、情報系統５０と適宜協調することで、電子制御され得る。

１　発電プラント
１０　光熱系統
１０Ａ　仰角
１０Ｃ　中央体
１０Ｄ　焦点距離
１０Ｆ　架台
１０Ｊ１、１０Ｊ２　可動部
１０Ｌ　発光部
１０ＬＡ　アノード
１０ＬＢ　発光管
１０ＬＣ　カソード
１０ＬＴ　端子
１０Ｍ　エリプソイダルリフレクター
１０ＭＡ　開口部
１０Ｐ　水槽
１０Ｒ　領域
１０Ｓ　光源
２０　蒸気系統
２０Ｂ　蒸気発生器
２０ＢＦ　炉
２０ＢＳ　スチームドラム
２０ＢＷ　ウォータードラム
２０ＢＷＷ　ウォーターウォール
２０Ｈ１、２０Ｈ２、２０Ｈ３　過熱器
２０ＴＧ　タービン発電機
２０Ｔ１、２０Ｔ２、２０Ｔ３　タービン
２０Ｇ　発電機
３０　給水系統
３０Ｃ　復水器
３０ＣＨ　熱交換器
３０ＣＳ　スチームコンデンサ
３０Ｐ　給水器
３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３　バルブ
４０　電力系統
４０Ｇ　予備電源
４０Ｎ　配電網
４０Ｔ　電圧調整器
５０　情報系統
５０Ｃ　コンピュータ装置
５０Ｎ　ネットワーク
５０Ｓ、５０ＳＬ、５０ＳＳ、５０ＳＷＢ、５０ＳＷＣ、５０ＳＶ　センサ端末
Ｄ　情報
Ｅ　電力
Ｌ　放射光
Ｈ　熱
Ｗ　水
Ｓ　蒸気
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＦ　ステップ

Claims

　ゼロウェイスト型エネルギー創出を実現するための、発電プラントであって、
　複数の光源を備え、前記複数の光源の少なくとも一部からの放射光を領域に集光する、光熱系統と、
　前記領域を熱源として蒸気を発生させる蒸気発生器、および、前記蒸気を動力源として駆動し電力を発電するタービン発電機を備える、蒸気系統と、
　前記タービン発電機から供給される電力を前記複数の光源の少なくとも一部に配電するための、配電網を備える、電力系統と、を備える、発電プラント。
　前記光源は、エリプソイダルリフレクターを備える、
　請求項１に記載の発電プラント。
　前記光源は、キセノンガスを励起源とするショートアークランプである、
　請求項１または２に記載の発電プラント。
　前記領域は、１メートル四方以下の面積である、
　請求項１～３のいずれかに記載の発電プラント。
　ゼロウェイスト型エネルギー創出を実現するための、発電プラントであって、
　前記タービン発電機から排気される前記蒸気を凝縮し水を発生させる復水器と、前記光熱系統および蒸気系統に対して、少なくとも前記水を、給水する給水器と、を含む、給水系統を、備え、
　前記電力系統は、前記配電網を介して、前記電力を前記給水系統に配電する、
　請求項１～４のいずれかに記載の発電プラント。
　ゼロウェイスト型エネルギー創出を実現するための、発電方法であって、
　複数の光源の少なくとも一部からの放射光を蒸気発生器と熱接続された領域に集光し、
　前記領域を熱源として蒸気発生器において蒸気を発生させ、
　前記蒸気を動力源としてタービン発電機を駆動し電力を発電させ、
　前記電力を前記複数の光源の少なくとも一部に配電する、発電方法。
　前記領域を、原子力発電所又は火力発電所における熱源の少なくとも一部とする
　請求項６に記載の発電方法。