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課題

施設規模コンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システムを提供する。

解決手段

再生可能エネルギー発電装置1の余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置2と、水電解装置にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備3とを備える。システム内には、活性汚泥槽41と発酵タンク槽42と二酸化炭素分離装置43とを有するバイオガス化設備4を備え、水電解装置が余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、活性汚泥槽に供給する。二酸化炭素分離装置にて分離された二酸化炭素と水電解装置によって得られた水素とをメタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造する。

概要

背景

一般に、市場での電力需要は一定ではなく、例えば、昼間と夜間で電力需要は大きく変化している。そのため、電力系統以外の電源である分散型電源を配置し、昼間の電力系統からの電力需要が大きい時には、分散型電源から積極的に電力系統に電力を供給し、夜間の電力系統の電力需要が小さい時には、分散型電源の発電量を抑制するか、分散型電源を電力系統から分離することが行われている。そして、分散型電源における上記発電制限等により、本来の発電ポテンシャルを発揮できない未利用のエネルギーとしての余剰電力を、どのように有効活用するかが課題であり、その課題解決手段として、余剰電力を気体燃料に変換(気体変換)して貯蔵・利用する方法(いわゆる「パワーツーガス(Power to Gas)」が注目されている。また、その一つとして、余剰電力を水素に変換し、既存のエネルギー供給インフラである都市ガス導管系に供給し得るメタン等に変換するメタネーション技術が検討されている。

例えば、特許文献1には、図4に示すように、電力系統(A)の安定運用の目的で備えられる分散型電源101の運転システムであって、 電力系統以外の電源である分散型電源101の余剰電力から水電解装置を含む水素製造手段102によって得られる水素と、水素製造手段102によって得られる水素と運転システム内の二酸化炭素分離回収装置103およびまたは運転システム外の二酸化炭素貯蔵タンク104から得られる二酸化炭素とからメタン、エタンプロパンブタン等の炭化水素燃料を製造する炭化水素燃料製造手段105と、 炭化水素燃料製造手段105が製造した炭化水素燃料を都市ガス導管系(B)に注入する炭化水素燃料注入手段106とを少なくとも備える分散型電源の運転システム100が記載されている。 ここで、分散型電源101は、再生可能エネルギーを利用する分散型電源を少なくとも含み、再生可能エネルギーを利用する分散型電源101が、太陽光発電装置風力発電装置水力発電装置波力発電装置バイオマス発電装置のいずれかまたはそれらの2つ以上の組み合わせであることが記載されている。

上記分散型電源の運転システム100によれば、施設稼働率の低下を阻止しながら、余剰エネルギーの有効活用と二酸化炭素のリサイクルを図ることが可能となり、環境負荷を低減することができる。また、都市ガス導管系は、製造される炭化水素燃料を受け入れ、分散型電源やガス消費機器で連続的に使用することができることや貯蔵の機能も具備していることから、別途燃料貯蔵庫等を必要とせず、施設としての低コスト化も実現できる。

概要

施設の規模コンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システムを提供する。再生可能エネルギー発電装置1の余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置2と、水電解装置にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備3とを備える。システム内には、活性汚泥槽41と発酵タンク槽42と二酸化炭素分離装置43とを有するバイオガス化設備4を備え、水電解装置が余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、活性汚泥槽に供給する。二酸化炭素分離装置にて分離された二酸化炭素と水電解装置によって得られた水素とをメタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造する。

目的

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、施設の規模をコンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

再生可能エネルギー発電装置余剰電力を用いて水素酸素とを製造する水電解装置と、前記水電解装置にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備とを備えた再生可能エネルギー利用システムであって、前記システム内には、活性汚泥槽発酵タンク槽と二酸化炭素分離装置とを有するバイオガス化設備を備え、前記水電解装置が前記余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、前記活性汚泥槽に供給すること、前記二酸化炭素分離装置にて分離された二酸化炭素と前記水電解装置によって得られた水素とを前記メタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造することを特徴とする再生可能エネルギー利用システム。

請求項2

請求項1に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、前記システム内には、前記バイオガス化設備から排出するバイオ燃料燃焼して発電するバイオマス発電装置と、前記バイオマス発電装置の排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置とを備え、前記二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素と前記水電解装置によって得られた水素とを前記メタネーション設備にて合成してメタン等の炭化水素燃料を製造することを特徴とする再生可能エネルギー利用システム。

請求項3

再生可能エネルギー発電装置の余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置と、前記水電解装置にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備とを備えた再生可能エネルギー利用システムであって、前記システム内には、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置と、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置の排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置とを備え、前記水電解装置が前記余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置の燃焼器に供給すること、前記二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素と前記水電解装置によって得られた水素とを前記メタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造することを特徴とする再生可能エネルギー利用システム。

請求項4

請求項2又は請求項3に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、前記水電解装置には、前記再生可能エネルギー発電装置又は前記バイオマス発電装置若しくは前記ゴミ発電装置から余剰電力を選択的に供給することを特徴とする再生可能エネルギー利用システム。

請求項5

請求項4に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、前記再生可能エネルギー発電装置は、太陽光発電装置であり、前記水電解装置には、前記太陽光発電装置から昼間の余剰電力を供給し、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置から夜間の余剰電力を供給することを特徴とする再生可能エネルギー利用システム。

請求項6

請求項4又は請求項5に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置は、前記水電解装置と同一構内に配置したことを特徴とする再生可能エネルギー利用システム。

請求項7

請求項2乃至請求項6のいずれか1項に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置には、前記メタネーション設備にて製造するメタン等の炭化水素燃料の一部を助燃用燃料として供給することを特徴とする再生可能エネルギー利用システム。

技術分野

0001

本発明は、再生可能エネルギー利用システムに関し、より詳しくは、再生可能エネルギー発電装置余剰電力を用いて製造した水素と、バイオガス生成時又はバイオマス発電時に発生する二酸化炭素とを合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造する再生可能エネルギー利用システムに関する。

背景技術

0002

一般に、市場での電力需要は一定ではなく、例えば、昼間と夜間で電力需要は大きく変化している。そのため、電力系統以外の電源である分散型電源を配置し、昼間の電力系統からの電力需要が大きい時には、分散型電源から積極的に電力系統に電力を供給し、夜間の電力系統の電力需要が小さい時には、分散型電源の発電量を抑制するか、分散型電源を電力系統から分離することが行われている。そして、分散型電源における上記発電制限等により、本来の発電ポテンシャルを発揮できない未利用のエネルギーとしての余剰電力を、どのように有効活用するかが課題であり、その課題解決手段として、余剰電力を気体燃料に変換(気体変換)して貯蔵・利用する方法(いわゆる「パワーツーガス(Power to Gas)」が注目されている。また、その一つとして、余剰電力を水素に変換し、既存のエネルギー供給インフラである都市ガス導管系に供給し得るメタン等に変換するメタネーション技術が検討されている。

0003

例えば、特許文献1には、図4に示すように、電力系統(A)の安定運用の目的で備えられる分散型電源101の運転システムであって、 電力系統以外の電源である分散型電源101の余剰電力から水電解装置を含む水素製造手段102によって得られる水素と、水素製造手段102によって得られる水素と運転システム内の二酸化炭素分離回収装置103およびまたは運転システム外の二酸化炭素貯蔵タンク104から得られる二酸化炭素とからメタン、エタンプロパンブタン等の炭化水素燃料を製造する炭化水素燃料製造手段105と、 炭化水素燃料製造手段105が製造した炭化水素燃料を都市ガス導管系(B)に注入する炭化水素燃料注入手段106とを少なくとも備える分散型電源の運転システム100が記載されている。 ここで、分散型電源101は、再生可能エネルギーを利用する分散型電源を少なくとも含み、再生可能エネルギーを利用する分散型電源101が、太陽光発電装置風力発電装置水力発電装置波力発電装置バイオマス発電装置のいずれかまたはそれらの2つ以上の組み合わせであることが記載されている。

0004

上記分散型電源の運転システム100によれば、施設稼働率の低下を阻止しながら、余剰エネルギーの有効活用と二酸化炭素のリサイクルを図ることが可能となり、環境負荷を低減することができる。また、都市ガス導管系は、製造される炭化水素燃料を受け入れ、分散型電源やガス消費機器で連続的に使用することができることや貯蔵の機能も具備していることから、別途燃料貯蔵庫等を必要とせず、施設としての低コスト化も実現できる。

先行技術

0005

特開2009−77457号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上記分散型電源の運転システム100では、以下の問題があった。すなわち、分散型電源101の余剰電力から水電解装置を含む水素製造手段102によって水素と共に得られる純度の高い酸素が、同システム内でコスト的に有効活用されていないという問題である。例えば、同システム内に燃料電池補助電源として備え、電力系統(A)の電力需要が大きい時に、燃料電池の燃料として余剰電力から得られる酸素を使用することも可能である(例えば、特開平11−46460号公報を参照)が、この場合、分散型電源101の余剰電力から酸素が製造される時期と燃料電池の燃料として酸素を使用する時期とが異なるので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が必要となり、施設の規模が増大してコスト的に好ましくない。

0007

また、再生可能エネルギーを利用する分散型電源101の内で、太陽光発電装置や、風力発電装置、水力発電装置、波力発電装置等は、天候昼夜などの気象条件によって電力量が変動しやすく、その余剰電力が不安定となるので、当該余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定的に製造できないという問題があった。

0008

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、施設の規模をコンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、本発明に係る再生可能エネルギー利用システムは、次のような構成を有している。
(1)再生可能エネルギー発電装置の余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置と、前記水電解装置にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備とを備えた再生可能エネルギー利用システムであって、
前記システム内には、活性汚泥槽発酵タンク槽と二酸化炭素分離装置とを有するバイオガス化設備を備え、
前記水電解装置が前記余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、前記活性汚泥槽に供給すること、
前記二酸化炭素分離装置にて分離された二酸化炭素と前記水電解装置によって得られた水素とを前記メタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造することを特徴とする。

0010

本発明においては、システム内には、活性汚泥層と発酵タンク槽と二酸化炭素分離装置とを有するバイオガス化設備を備え、水電解装置が余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、活性汚泥槽に供給するので、活性汚泥槽の汚泥中に含まれる好気性微生物が汚泥を積極的に有機物に分解し、分解した有機物を豊富に含んだ汚泥を発酵タンク槽にて嫌気性発酵させて生成したメタン(約60%)と二酸化炭素(約40%)とを二酸化炭素分離装置にて分離し、CO2フリーのメタンとカーボンニュートラルな二酸化炭素とを安定的に製造することができる。そのため、水電解装置が余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、システム内で有効活用できる。特に、水電解装置が製造する酸素は、高純度であり空気に比べて酸素分圧が高いので、活性汚泥槽において好気性の微生物の活動性を高めて有機物の分解を促進させることができる。また、活性汚泥槽における上記高性能化に伴い、汚泥槽やその関連装置のコンパクト化が可能となると共に、汚泥処理時間の短縮等にも寄与できる。

0011

また、二酸化炭素分離装置にて分離された二酸化炭素と水電解装置によって得られた水素とをメタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造するので、かかるメタン等の炭化水素燃料と二酸化炭素分離装置にて分離されたメタンと合わせて、環境負荷の少ないメタン等の炭化水素燃料を安定して製造することができる。なお、余剰電力から水電解装置によって水素と共に得られる酸素は、バイオガス化設備の活性汚泥槽に供給されるので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が不要となり、施設の規模をコンパクト化することもできる。

0012

よって、本発明によれば、施設の規模をコンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システムを提供することができる。

0013

(2)(1)に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、
前記システム内には、前記バイオガス化設備から排出するバイオ燃料燃焼して発電するバイオマス発電装置と、前記バイオマス発電装置の排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置とを備え、
前記二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素と前記水電解装置によって得られた水素とを前記メタネーション設備にて合成してメタン等の炭化水素燃料を製造することを特徴とする。

0014

本発明においては、システム内には、バイオガス化設備から排出するバイオ燃料を燃焼して発電するバイオマス発電装置と、バイオマス発電装置の排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置とを備え、二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素と水電解装置によって得られた水素とをメタネーション設備にて合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するので、二酸化炭素分離装置にて分離された二酸化炭素と水電解装置によって得られた水素とをメタネーション設備にて合成して製造したメタン等の他に、バイオガス化設備の二酸化炭素分離装置にて分離されたメタン等のバイオガスやバイオガス化設備の発酵タンク槽に残る有機物等を、バイオ燃料として燃焼するバイオマス発電装置の排ガスから二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素と水電解装置によって得られた水素とをメタネーション設備にて合成して製造したメタン等を得て、環境負荷の少ないメタン等の炭化水素燃料を、より多くかつ安定して製造することができる。

0015

なお、二酸化炭素分離回収装置では、例えば、バイオマス発電装置の排ガス中の二酸化炭素をアミン溶液からなる吸収液化学的に吸収させた後、加熱することで二酸化炭素を吸収液から分離回収することができる(化学吸収法)。その加熱には、バイオマス発電装置の排熱を利用しても良い。

0016

(3)再生可能エネルギー発電装置の余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置と、前記水電解装置にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備とを備えた再生可能エネルギー利用システムであって、
前記システム内には、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置と、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置の排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置とを備え、
前記水電解装置が前記余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置の燃焼器に供給すること、
前記二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素と前記水電解装置によって得られた水素とを前記メタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造することを特徴とする。ここで、ゴミ発電装置は、ゴミ(廃棄物)をエネルギー源として発電する装置を意味し、ゴミ(廃棄物)には、産業廃棄物も含まれる。

0017

本発明においては、システム内には、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置と、バイオマス発電装置の排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置とを備え、水電解装置が余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置の燃焼器に供給するので、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置の燃焼温度を向上させる等の燃焼改善が可能となり、例えば、ダイオキシン等の有害物の発生を簡単に抑制することができる。そのため、余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用することができる。

0018

また、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置の排ガスから二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素と水電解装置によって得られた水素とをメタネーション設備にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造するので、天候や昼夜などの気象条件の影響を受けにくく連続して運転できるバイオマス発電装置又はゴミ発電装置の排ガスから、二酸化炭素分離回収装置にて分離回収された二酸化炭素を安定して得ることができ、その結果、メタン等の炭化水素燃料を安定的に製造できる。なお、余剰電力から水電解装置によって水素と共に得られる酸素は、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置の燃焼器に供給するので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が不要となり、施設の規模をコンパクト化することもできる。

0019

よって、本発明によれば、施設の規模をコンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システムを提供することができる。

0020

(4)(2)又は(3)に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、
前記水電解装置には、前記再生可能エネルギー発電装置又は前記バイオマス発電装置若しくは前記ゴミ発電装置から余剰電力を選択的に供給することを特徴とする。

0021

本発明においては、水電解装置には、再生可能エネルギー発電装置又はバイオマス発電装置若しくはゴミ発電装置から余剰電力を選択的に供給するので、水電解装置が量的、コスト的に有利な余剰電力を用いて水素と酸素とを製造でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0022

例えば、再生可能エネルギー発電装置が、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、波力発電装置のいずれか、又はそれらの組み合わせである場合、季節又は昼夜等の気象条件によって、電力量が変動しやすく、その余剰電力における電力コストも変動しやすい。ところが、バイオマス発電装置若しくはゴミ発電装置は、一般に下水生活ゴミ、産業廃棄物等を原料とするので、発電量が季節又は昼夜等の気象条件による影響を受けにくく、その余剰電力も安定して得やすい状況にある。

0023

したがって、水電解装置に対する余剰電力の供給先を、余剰電力の余り具合や、電力コストの高低等に基づいて選択可能とすることにより、水電解装置に対して余剰電力をより一層安定的に、また低コストで供給することができる。その結果、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。また、余剰電力を安定的に供給することによって、余剰電力を活用する水電解装置の稼働率を向上でき、「パワーツーガス」の経済性を高めることができる。

0024

(5)(4)に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電装置は、太陽光発電装置であり、前記水電解装置には、前記太陽光発電装置から昼間の余剰電力を供給し、前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置から夜間の余剰電力を供給することを特徴とする。

0025

本発明においては、再生可能エネルギー発電装置は、太陽光発電装置であり、水電解装置には、太陽光発電装置から昼間の余剰電力を供給し、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置から夜間の余剰電力を供給するので、昼夜において余剰電力を安定して水電解装置に供給することができる。そのため、余剰電力をより安定かつ低コストで水電解装置に供給でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0026

(6)(4)又は(5)に記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、
前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置は、前記水電解装置と同一構内に配置したことを特徴とする。

0027

本発明においては、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置は、水電解装置と同一構内に配置したので、余剰電力を水電解装置に供給する際に、構外の電力系統を経由する必要がない。そのため、余剰電力をより簡単かつ低コストで水電解装置に供給でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0028

(7)(2)乃至(6)のいずれか1つに記載された再生可能エネルギー利用システムにおいて、
前記バイオマス発電装置又は前記ゴミ発電装置には、前記メタネーション設備にて製造するメタン等の炭化水素燃料の一部を助燃用燃料として供給することを特徴とする。

0029

本発明においては、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置には、メタネーション設備にて製造するメタン等の炭化水素燃料の一部を助燃用燃料として供給するので、CO2フリーのメタン等の炭化水素燃料をシステム内で活用することで、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置における発電時の二酸化炭素排出係数をより低減させ、より一層環境負荷の少ない再生可能エネルギー利用システムを実現できる。

発明の効果

0030

本発明によれば、施設の規模をコンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0031

本実施形態に係る第1実施例の再生可能エネルギー利用システムにおけるシステム構成概念図である。
本実施形態に係る第2実施例の再生可能エネルギー利用システムにおけるシステム構成概念図である。
本実施形態に係る第3実施例の再生可能エネルギー利用システムにおけるシステム構成概念図である。
特許文献1に記載された分散型電源の運転システムの概略構成図である。

実施例

0032

次に、本発明に係る実施形態である再生可能エネルギー利用システムについて、図面を参照して詳細に説明する。以下に、本再生可能エネルギー利用システムの第1実施例〜第3実施例のシステム構成を詳細に説明し、その動作方法について説明する。

0033

<本再生可能エネルギー利用システムの構成と動作方法>
本実施形態に係る再生可能エネルギー利用システムの第1実施例〜第3実施例のシステム構成と動作方法を、図1図3を用いて説明する。図1に、本実施形態に係る第1実施例の再生可能エネルギー利用システムにおけるシステム構成概念図を示す。図2に、本実施形態に係る第2実施例の再生可能エネルギー利用システムにおけるシステム構成概念図を示す。図3に、本実施形態に係る第3実施例の再生可能エネルギー利用システムにおけるシステム構成概念図を示す。

0034

(第1実施例)
図1に示すように、第1実施例における再生可能エネルギー利用システム10は、再生可能エネルギー発電装置1の余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置2と、水電解装置2にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備3とを備えた再生可能エネルギー利用システムである。

0035

ここで、再生可能エネルギー発電装置1には、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、波力発電装置、地熱発電装置や、バイオマス発電装置等が該当し、これらのいずれか又はそれらの2つ以上の組み合わせも含まれる。また、余剰電力は、再生可能エネルギー発電装置1が発電する電力から電力系統等の供給先へ供給する電力を差し引いた未利用の電力、又は電力系統等への供給を止めたときの再生可能エネルギー発電装置1が発電する電力である。また、水電解装置2は、水又は水蒸気電気分解して水素と酸素を製造する装置であり、アルカリ水電解セル固体高分子電解セルや、固体酸化物形電解セル(SOEC)等が該当する。また、メタネーション設備3は、水素と二酸化炭素(一酸化炭素還元して使用する場合も含む)とを合成して、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素燃料を製造する設備である。

0036

また、本システム内には、活性汚泥槽41と発酵タンク槽42と二酸化炭素分離装置43とを有するバイオガス化設備4を備え、水電解装置2が余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、活性汚泥槽41に供給することを特徴とする。バイオガス化設備4では、以下のような過程で、CO2フリーのメタンとカーボンニュートラルな二酸化炭素とを安定的に製造することができる。

0037

すなわち、活性汚泥槽41では、下水道等から送られてくる汚水活性汚泥好気性微生物を多量に含んたドロ)を加え、水電解装置2が余剰電力を用いて製造する純酸素汚水中に吹き込んで曝気する。曝気する気体の酸素濃度が高いので、活性汚泥中に含まれる好気性の微生物が高濃度の酸素によって活性化されて、汚泥を積極的に有機物に分解(難分解性の有機物も分解)し、有機物を豊富に含んだ汚泥が海綿状になって沈殿する。沈殿した汚泥の水分を減らして有機物を濃縮させた上で、発酵タンク槽42に投入する。発酵タンク槽42では、嫌気性の微生物が有機物を発酵させてメタン(約60%)と二酸化炭素(約40%)とを生成する。発酵タンク槽42で生成されたメタンと二酸化炭素を二酸化炭素分離装置43にて分離し、CO2フリーのメタンとカーボンニュートラルな二酸化炭素とを安定的に製造することができる。なお、二酸化炭素分離装置43には、例えば、吸着剤として活性炭を使用し、メタンと二酸化炭素の吸着速度の違いを利用して分離する方法を用いる装置がある。

0038

また、バイオガス化設備4の二酸化炭素分離装置43にて分離された二酸化炭素と水電解装置2によって得られた水素とをメタネーション設備3にて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造する。かかるメタン等の炭化水素燃料と二酸化炭素分離装置43にて分離されたメタンと合わせて、環境負荷の少ないメタン等の炭化水素燃料を安定して製造することができる。なお、本システムでは、余剰電力から水電解装置2によって水素と共に得られる酸素は、バイオガス化設備4の活性汚泥槽41に供給されるので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が不要となり、施設の規模をコンパクト化することもできる。

0039

(第2実施例)
図2に示すように、第2実施例における再生可能エネルギー利用システム10Bは、再生可能エネルギー発電装置1Bの余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置2Bと、水電解装置2Bにて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備3Bとを備えた再生可能エネルギー利用システムである。

0040

ここで、再生可能エネルギー発電装置1Bには、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、波力発電装置、地熱発電装置や、バイオマス発電装置等が該当し、これらのいずれか又はそれらの2つ以上の組み合わせも含まれる。また、余剰電力は、再生可能エネルギー発電装置1Bが発電する電力から電力系統等の供給先へ供給する電力を差し引いた未利用の電力、又は電力系統等への供給を止めたときの再生可能エネルギー発電装置1Bが発電する電力である。また、水電解装置2Bは、水又は水蒸気を電気分解して水素と酸素を製造する装置であり、アルカリ水電解セル、固体高分子形電解セルや、固体酸化物形電解セル(SOEC)等が該当する。また、メタネーション設備3Bは、水素と二酸化炭素(一酸化炭素に還元して使用する場合も含む)とを合成して、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素燃料を製造する設備である。

0041

また、本システム10B内には、活性汚泥槽41Bと発酵タンク槽42Bと二酸化炭素分離装置43Bとを有するバイオガス化設備4Bに加えて、バイオガス化設備4Bから排出するバイオ燃料を燃焼して発電するバイオマス発電装置5Bと、バイオマス発電装置5Bの排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置6Bとを備え、二酸化炭素分離回収装置6Bにて分離回収された二酸化炭素と水電解装置2Bによって得られた水素とをメタネーション設備3Bにて合成してメタン等の炭化水素燃料を製造することを特徴とする。本システム10Bでは、バイオマス発電装置5Bと二酸化炭素分離回収装置6Bとを追加することによって、以下のような過程で、CO2フリーのメタン等のバイオ燃料からカーボンニュートラルな二酸化炭素を安定的に製造することができる。

0042

すなわち、バイオガス化設備4Bでは、二酸化炭素分離装置43Bにて分離したCO2フリーのメタン等のバイオガスや、発酵タンク槽42Bに残渣として残る有機物(バイオマス資源)がバイオ燃料として排出される。バイオマス発電装置5Bは、例えば、バイオガスを高温高圧で燃焼した燃焼ガスガスタービン送りガスタービンを回して発電する、又は有機物(バイオマス資源)を燃焼器で直接燃焼させ、その燃焼器の熱で加熱した蒸気を用いて蒸気タービンを回転させて発電する。また、バイオマス発電装置5Bがバイオ燃料を燃焼させたときの排ガス(燃焼ガス)は、二酸化炭素分離回収装置6Bによって二酸化炭素に分離回収されて排出される。この二酸化炭素は、生物由来のバイオマス資源が原料となり、生物成長過程で二酸化炭素を吸収するので、吸収と排出が相殺されてカーボンニュートラルの二酸化炭素として扱われる。したがって、CO2フリーのメタン等からカーボンニュートラルな二酸化炭素を安定的に製造することができる。

0043

また、二酸化炭素分離回収装置6Bにて分離回収された二酸化炭素と水電解装置2Bによって得られた水素とをメタネーション設備3Bにて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造する。かかるメタン等の炭化水素燃料は、二酸化炭素分離装置43Bにて分離されたメタンがバイオ燃料としてバイオマス発電装置5Bで燃焼されない場合には、このメタンと合わせて、環境負荷の少ないメタン等の炭化水素燃料を安定して製造することができる。

0044

また、水電解装置2Bには、再生可能エネルギー発電装置1B又はバイオマス発電装置5Bから余剰電力を選択的に供給しても良い。この場合、水電解装置2Bが量的、コスト的に有利な余剰電力を用いて水素と酸素とを製造できるように、再生可能エネルギー発電装置1B及びバイオマス発電装置5Bに対して余剰電力の余り具合を監視する余剰電力監視装置8Bを設けると良い。例えば、余剰電力監視装置8Bは、余剰電力の余り具合や電力コストの高低等に基づいて、複数の再生可能エネルギー発電装置1Bやシステム内のバイオマス発電装置5Bの中から、水電解装置2Bに対する余剰電力の供給先を選択することにより、水電解装置2Bに対して余剰電力をより一層安定的に、また低コストで供給することができる。

0045

また、再生可能エネルギー発電装置1Bは、太陽光発電装置1Baであり、水電解装置2Bには、太陽光発電装置1Baから昼間の余剰電力を供給し、バイオマス発電装置5Bから夜間の余剰電力を供給しても良い。この場合、昼夜において余剰電力を安定して水電解装置2Bに供給することができる。すなわち、太陽光発電装置1Baでは、昼間に多くの余剰電力が生じ得るので、その余剰電力をより安定かつ低コストで水電解装置2Bに供給できる。一方、夜間では、太陽光発電装置1Baの発電量がになるので、昼夜にあまり関係なく発電できるバイオマス発電装置5Bから余剰電力を水電解装置2Bへ供給する。これによって、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0046

また、バイオマス発電装置5Bは、水電解装置2Bと同一構内に配置しても良い。この場合、バイオマス発電装置5Bの余剰電力を水電解装置2Bに供給する際に、構外の電力系統を経由する必要がなく、余剰電力をより簡単かつ低コストで水電解装置2Bに供給でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0047

また、バイオマス発電装置5Bには、メタネーション設備3Bにて製造するメタン等の炭化水素燃料の一部を助燃用燃料として供給しても良い。この場合、CO2フリーのメタン等の炭化水素燃料をシステム内で活用することで、バイオマス発電装置5Bにおける発電時の二酸化炭素排出係数をより低減させ、より一層環境負荷の少ない再生可能エネルギー利用システム10Bを実現できる。

0048

なお、本システム10Bでは、余剰電力から水電解装置2Bによって水素と共に得られる酸素は、バイオガス化設備4Bの活性汚泥槽41Bに供給されるので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が不要となり、施設の規模をコンパクト化することもできる。また、水電解装置2Bが製造したCO2フリーの水素は、水素吸蔵合金7Bに吸蔵させて、水素吸蔵合金7Bからメタネーション設備3Bに供給すると良い。水素吸蔵合金7Bは、液体水素にて貯蔵する場合に比べて水素密度を2倍程度高めて貯蔵でき、よりコンパクトなシステム構成とすることができる。また、水素吸蔵合金7Bは、水素を排出するときに加熱する必要があるが、メタネーション設備3Bによってメタンを生成するときの排熱を利用すれば、加熱装置を新たに追加する必要がない。

0049

(第3実施例)
図3に示すように、第3実施例における再生可能エネルギー利用システム10Cは、再生可能エネルギー発電装置1Cの余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置2Cと、水電解装置2Cにて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備3Cとを備えた再生可能エネルギー利用システムである。

0050

ここで、再生可能エネルギー発電装置1Cには、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、波力発電装置、地熱発電装置や、バイオマス発電装置等が該当し、これらのいずれか又はそれらの2つ以上の組み合わせも含まれる。また、余剰電力は、再生可能エネルギー発電装置1Cが発電する電力から電力系統等の供給先へ供給する電力を差し引いた未利用の電力、又は電力系統等への供給を止めたときの再生可能エネルギー発電装置1Cが発電する電力である。また、水電解装置2Cは、水又は水蒸気を電気分解して水素と酸素を製造する装置であり、アルカリ水電解セル、固体高分子形電解セルや、固体酸化物形電解セル(SOEC)等が該当する。また、メタネーション設備3Cは、水素と二酸化炭素(一酸化炭素に還元して使用する場合も含む)とを合成して、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素燃料を製造する設備である。

0051

また、本システム10C内には、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cと、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置6Cとを備え、水電解装置2Cが余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの燃焼器に供給する。この場合、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの燃焼器でバイオマス資源又はゴミ資源がより高温で燃焼される。すなわち、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの燃焼器における燃焼温度を向上させる等の燃焼改善が可能となり、例えば、ダイオキシン等の有害物の発生を簡単に抑制することができる。そのため、余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用することができる。

0052

ここで、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cには、間伐材可燃性ごみ等のバイオ資源や産業廃棄物資源等を燃焼器で直接燃焼して蒸気タービンを回して発電する直接燃焼方式や、間伐材や可燃性ごみ等のバイオ資源や産業廃棄物資源等を加熱することによって発生させた熱分解ガスを燃焼器で高温高圧で燃焼した燃焼ガスをガスタービンに送りガスタービンを回して発電する熱分解ガス化方式、家畜糞尿下水汚泥等のバイオ資源を発酵させてメタン等のバイオガスを発生させバイオガスを燃焼器で高温高圧で燃焼した燃焼ガスをガスタービンに送りガスタービンを回して発電する生物化学的ガス化方式等があり、いずれを用いても良い。

0053

また、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの排ガスから二酸化炭素分離回収装置6Cにて分離回収された二酸化炭素と水電解装置2Cによって得られた水素とをメタネーション設備3Cにて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造する。この場合、天候や昼夜などの気象条件の影響を受けにくく連続して運転できるバイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの排ガスから、二酸化炭素分離回収装置6Cにて分離回収された二酸化炭素を安定して得ることができ、その結果、メタン等の炭化水素燃料を安定的に製造できる。

0054

また、水電解装置2Cには、再生可能エネルギー発電装置1C又はバイオマス発電装置若しくはゴミ発電装置5Cから余剰電力を選択的に供給しても良い。この場合、水電解装置2Cが量的、コスト的に有利な余剰電力を用いて水素と酸素とを製造できるように、再生可能エネルギー発電装置1C及びバイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cに対して余剰電力の余り具合を監視する余剰電力監視装置8Cを設けると良い。例えば、余剰電力監視装置8Cは、余剰電力の余り具合や電力コストの高低等に基づいて、複数の再生可能エネルギー発電装置1Cやシステム内のバイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの中から、水電解装置2Cに対する余剰電力の供給先を選択することにより、水電解装置2Cに対して余剰電力をより一層安定的に、また低コストで供給することができる。

0055

また、再生可能エネルギー発電装置1Cは、太陽光発電装置1Caであり、水電解装置2Cには、太陽光発電装置1Caから昼間の余剰電力を供給し、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cから夜間の余剰電力を供給しても良い。この場合、昼夜において余剰電力を安定して水電解装置2Cに供給することができる。すなわち、太陽光発電装置1Caでは、昼間に多くの余剰電力が生じ得るので、その余剰電力をより安定かつ低コストで水電解装置2Cに供給できる。一方、夜間では、太陽光発電装置1Caの発電量が零になるので、昼夜にあまり関係なく発電できるバイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cから余剰電力を水電解装置2Cへ供給する。これによって、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0056

また、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cは、水電解装置2Cと同一構内に配置しても良い。この場合、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの余剰電力を水電解装置2Cに供給する際に、構外の電力系統を経由する必要がなく、余剰電力をより簡単かつ低コストで水電解装置2Cに供給でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0057

また、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cには、メタネーション設備3Cにて製造するメタン等の炭化水素燃料の一部を助燃用燃料として供給しても良い。この場合、CO2フリーのメタン等の炭化水素燃料をシステム内で活用することで、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cにおける発電時の二酸化炭素排出係数をより低減させ、より一層環境負荷の少ない再生可能エネルギー利用システム10Cを実現できる。

0058

なお、本システム10Cでは、余剰電力から水電解装置2Cによって水素と共に得られる酸素は、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの燃焼器に供給されるので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が不要となり、施設の規模をコンパクト化することもできる。また、水電解装置2Cが製造したCO2フリーの水素は、水素吸蔵合金7Cに吸蔵させて、水素吸蔵合金7Cからメタネーション設備3Cに供給すると良い。水素吸蔵合金7Cは、液体水素にて貯蔵する場合に比べて水素密度を2倍程度高めて貯蔵でき、よりコンパクトなシステム構成とすることができる。また、水素吸蔵合金7Cは、水素を排出するときに加熱する必要があるが、メタネーション設備3Cによってメタンを生成するときの排熱を利用すれば、加熱装置を新たに追加する必要がない。

0059

作用効果
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る再生可能エネルギー利用システム10、10Bによれば、システム内には、活性汚泥槽41、41Bと発酵タンク槽42、42Bと二酸化炭素分離装置43、43Bとを有するバイオガス化設備4、4Bを備え、水電解装置2、2Bが余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、活性汚泥槽41、41Bに供給するので、活性汚泥槽41、41Bの汚泥中に含まれる好気性の微生物が汚泥を積極的に有機物に分解し、分解した有機物を豊富に含んだ汚泥を発酵タンク槽42、42Bにて嫌気性発酵させて生成したメタン(約60%)と二酸化炭素(約40%)とを二酸化炭素分離装置43、43Bにて分離し、CO2フリーのメタンとカーボンニュートラルな二酸化炭素とを安定的に製造することができる。そのため、水電解装置2、2Bが余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、システム内で有効活用できる。特に、水電解装置2、2Bが製造する酸素は、高純度であり空気に比べて酸素分圧が高いので、活性汚泥槽41、41Bにおいて好気性の微生物の活動性を高めて有機物の分解を促進させることができる。また、活性汚泥槽41、41Bにおける上記高性能化に伴い、汚泥槽やその関連装置のコンパクト化が可能となると共に、汚泥処理時間の短縮等にも寄与できる。

0060

また、二酸化炭素分離装置43、43Bにて分離された二酸化炭素と水電解装置2、2Bによって得られた水素とをメタネーション設備3、3Bにて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造するので、かかるメタン等の炭化水素燃料と二酸化炭素分離装置43、43Bにて分離されたメタンと合わせて、環境負荷の少ないメタン等の炭化水素燃料を安定して製造することができる。なお、余剰電力から水電解装置2、2Bによって水素と共に得られる酸素は、バイオガス化設備4、4Bの活性汚泥槽41、41Bに供給されるので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が不要となり、施設の規模をコンパクト化することもできる。

0061

よって、本実施形態によれば、施設の規模をコンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置1、1Bの余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システム10、10Bを提供することができる。

0062

また、本実施形態によれば、システム内には、バイオガス化設備4Bから排出するバイオ燃料を燃焼して発電するバイオマス発電装置5Bと、バイオマス発電装置5Bの排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置6Bとを備え、二酸化炭素分離回収装置6Bにて分離回収された二酸化炭素と水電解装置2Bによって得られた水素とをメタネーション設備3Bにて合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するので、二酸化炭素分離装置43Bにて分離された二酸化炭素と水電解装置2Bによって得られた水素とをメタネーション設備3Bにて合成して製造したメタン等の他に、バイオガス化設備4Bの二酸化炭素分離装置43Bにて分離されたメタン等のバイオガスやバイオガス化設備4Bの発酵タンク槽42Bに残る有機物等を、バイオ燃料として燃焼するバイオマス発電装置5Bの排ガスから二酸化炭素分離回収装置6Bにて分離回収された二酸化炭素と水電解装置2Bによって得られた水素とをメタネーション設備3Bにて合成して製造したメタン等を得て、環境負荷の少ないメタン等の炭化水素燃料を、より多くかつ安定して製造することができる。

0063

なお、二酸化炭素分離回収装置6Bでは、例えば、バイオマス発電装置5Bの排ガス中の二酸化炭素をアミン溶液からなる吸収液に化学的に吸収させた後、加熱することで二酸化炭素を吸収液から分離回収することができる(化学吸収法)。その加熱には、バイオマス発電装置5Bの排熱を利用しても良い。

0064

また、本実施形態によれば、システム内には、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cと、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの排ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置6Cとを備え、水電解装置2Cが余剰電力を用いて水素と共に製造する酸素を、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの燃焼器に供給するので、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの燃焼温度を向上させる等の燃焼改善が可能となり、例えば、ダイオキシン等の有害物の発生を簡単に抑制することができる。そのため、余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用することができる。

0065

また、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの排ガスから二酸化炭素分離回収装置6Cにて分離回収された二酸化炭素と水電解装置2Cによって得られた水素とをメタネーション設備3Cにて合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造するので、天候や昼夜などの気象条件の影響を受けにくく連続して運転できるバイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの排ガスから、二酸化炭素分離回収装置6Cにて分離回収された二酸化炭素を安定して得ることができ、その結果、メタン等の炭化水素燃料を安定的に製造できる。なお、余剰電力から水電解装置2Cによって水素と共に得られる酸素は、バイオマス発電装置又はゴミ発電装置5Cの燃焼器に供給するので、酸素を一時的に貯蔵する貯蔵手段等が不要となり、施設の規模をコンパクト化することもできる。

0066

よって、本実施形態によれば、施設の規模をコンパクト化しつつ、再生可能エネルギー発電装置1Cの余剰電力からメタン等の炭化水素燃料を安定して製造でき、また余剰電力から水素と共に得られる酸素を、システム内で有効活用できる再生可能エネルギー利用システム10Cを提供することができる。

0067

また、本実施形態によれば、水電解装置2B、2Cには、再生可能エネルギー発電装置1B、1C又はバイオマス発電装置5B、5C若しくはゴミ発電装置5Cから余剰電力を選択的に供給するので、水電解装置2B、2Cが量的やコスト的に有利な余剰電力を用いて水素と酸素とを製造でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0068

例えば、再生可能エネルギー発電装置1B、1Cが、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、波力発電装置のいずれか、又はそれらの組み合わせである場合、季節又は昼夜等の気象条件によって、電力量が変動しやすく、その余剰電力における電力コストも変動しやすい。ところが、バイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cは、一般に下水や生活ゴミ、産業廃棄物等を原料とするので、発電量が季節又は昼夜等の気象条件による影響を受けにくく、その余剰電力も安定して得やすい状況にある。

0069

したがって、水電解装置2B、2Cに対する余剰電力の供給先を、余剰電力の余り具合や、電力コストの高低等に基づいて選択可能とすることにより、水電解装置2B、2Cに対して余剰電力をより一層安定的に、また低コストで供給することができる。その結果、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。また、余剰電力を安定的に供給することによって、余剰電力を活用する水電解装置2B、2Cの稼働率を向上でき、「パワーツーガス」の経済性を高めることができる。

0070

また、本実施形態によれば、再生可能エネルギー発電装置1B、1Cは、太陽光発電装置1Ba、1Caであり、水電解装置2B、2Cには、太陽光発電装置1Ba、1Caから昼間の余剰電力を供給し、バイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cから夜間の余剰電力を供給するので、昼夜において余剰電力を安定して水電解装置2B、2Cに供給することができる。そのため、余剰電力をより安定かつ低コストで水電解装置2B、2Cに供給でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0071

また、本実施形態によれば、バイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cは、水電解装置2B、2Cと同一構内に配置したので、余剰電力を水電解装置2B、2Cに供給する際に、構外の電力系統を経由する必要がない。そのため、余剰電力をより簡単かつ低コストで水電解装置2B、2Cに供給でき、より一層安定して安価なメタン等の炭化水素燃料を製造することができる。

0072

また、本実施形態によれば、バイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cには、メタネーション設備3B、3Cにて製造するメタン等の炭化水素燃料の一部を助燃用燃料として供給するので、CO2フリーのメタン等の炭化水素燃料をシステム内で活用することで、バイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cにおける発電時の二酸化炭素排出係数をより低減させ、より一層環境負荷の少ない再生可能エネルギー利用システム10B、10Cを実現できる。

0073

<変形例>
上述した実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することができる。例えば、本実施形態によれば、再生可能エネルギー発電装置1B、1Cは、太陽光発電装置1Ba、1Caであり、水電解装置2B、2Cには、太陽光発電装置1Ba、1Caから昼間の余剰電力を供給し、バイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cから夜間の余剰電力を供給するが、必ずしもこれに限る必要はない。例えば、再生可能エネルギー発電装置は、バイオマス発電装置以外の再生可能エネルギー発電装置であり、水電解装置には、バイオマス発電装置以外の再生可能エネルギー発電装置から昼間の余剰電力を供給し、バイオマス発電装置5B、5Cから夜間の余剰電力を供給することでもよい。再生可能エネルギー発電装置は、その種類によって余剰電力の発生時期相違することがあり、これを有効に活用できれば良いからである。

0074

また、本実施形態によれば、バイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cは、水電解装置2B、2Cと同一構内に配置したが、再生可能エネルギー発電装置1B、1C及びバイオマス発電装置5B、5C又はゴミ発電装置5Cを、水電解装置2B、2Cと同一構内に配置してもよい。再生可能エネルギー発電装置1B、1Cから水電解装置2B、2Cに余剰電力を供給する際も、構外の電力系統を経由する必要がなく、余剰電力をより簡単かつ低コストで水電解装置2B、2Cに供給できるからである。

0075

本発明は、例えば、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力を用いて製造した水素と、バイオガス生成時又はバイオマス発電時に発生する二酸化炭素とを合成して、メタン等の炭化水素燃料を製造する再生可能エネルギー利用システムとして利用できる。

0076

1、1B、1C再生可能エネルギー発電装置
1Ba、1Ca太陽光発電装置
2、2B、2C水電解装置
3、3B、3Cメタネーション設備
4、4Bバイオガス化設備
5B、5Cバイオマス発電装置
5Cゴミ発電装置
6B、6C二酸化炭素分離回収装置
7B、7C水素吸蔵合金
8B、8C余剰電力監視装置
10、10B、10C 再生可能エネルギー利用システム
41、41B活性汚泥槽
42、42B発酵タンク槽
43、43B 二酸化炭素分離装置

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