(57)【要約】【課題】資源を収集する際のコストを抑え、ライフサイクルアセスメントの視点から排出する二酸化炭素が過剰とならず、かつ食物とのトレードオフの問題を生じないバイオマス発電システムを提供する。【解決手段】微細藻類を用いたバイオマス燃料を燃焼させた際に発生する熱を利用して発電を行う発電装置と、前記燃焼の際に発生する二酸化炭素を用いて微細藻類を培養する培養装置と、前記発電装置において発生する排熱を用いて前記培養装置で培養された微細藻類を乾燥する燃料形成装置と、前記燃料形成装置により得られたバイオマス燃料を前記発電装置に供給する燃料供給装置を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細藻類を用いたバイオマス燃料を燃焼させた際に発生する熱を利用して発電を行う発電装置と、
前記燃焼の際に発生する二酸化炭素を用いて微細藻類を培養する培養装置と、
前記発電装置において発生する排熱を用いて前記培養装置で培養された微細藻類を乾燥する燃料形成装置と、
前記燃料形成装置により得られたバイオマス燃料を前記発電装置に供給する燃料供給装置と、
を有するバイオマス発電システム。
【請求項２】
前記燃料形成装置は、
前記培養装置の培養液を脱水して微細藻類を取り出す脱水装置と、
前記燃料を燃焼させた際に発生する排煙の熱を用いて微細藻類を乾燥する乾燥装置と、  乾燥した微細藻類をペレット化あるいは粉末化する装置と、
を有することを特徴とする請求項１記載のバイオマス発電システム。
【請求項３】
前記培養装置で用いる二酸化炭素を前記乾燥装置において微細藻類を乾燥する際に排出された排ガスから生成する排煙処理装置をさらに有すること、
を特徴とする請求項２記載のバイオマス発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細藻類を用いたバイオマス発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石油資源の枯渇や安定供給に対する危惧感及び地球環境破壊に関する危機感、及び自然災害や人災を考慮した時の原子力発電に対する不安感及び環境汚染に対する危惧感等が近年高まりを見せており、その対策として、クリーンなエネルギーとしての再生可能エネルギーに注目が集まっている。再生可能エネルギーの中でも資源・エネルギーの地域循環利用を行う為に生物資源を利用したバイオマス発電に対する期待が高まりを見せている。バイオマスは生物由来資源であって、食品残さなどを利用する廃棄物系、農業廃棄物（稲藁、家畜糞尿等）を利用する農林水産系及び栽培作物を利用する栽培作物系の３つに大きく大別される。これまで既に多くのバイオマス発電所が運営されており、農林水産系では津別単板協同組合バイオマスセンター（非特許文献１）、食品廃棄物と農業廃棄物を混合した施設としてはバイオマスパワーしずくいし（非特許文献２）、またサトウキビを用いたバイオマス発電（非特許文献３）が報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】丸玉産業株式会社、”木材資源の造林・育林・利用で地産地消の資源循環型バイオマグリーンサイクルを実行”、[online]、丸玉産業株式会社ホームページ／社会・環境、[平成２５年４月２２日]、インターネット＜http://www.marutama-ind.com/social/＞
【非特許文献２】株式会社バイオマスパワーしずくいし、”環境とエネルギーの調和を目指して”、[online]、株式会社バイオマスパワーしずくいしホームページ／施設紹介、[平成２５年４月２２日]、インターネット＜http://www.bps-koiwai.co.jp/＞
【非特許文献３】朝日新聞DIGITAL、”サトウキビ燃料・風力…エコの島に宮古島市と三井物産”、[online]、２０１０年９月２２日０時３６分、[平成２５年４月２２日]、インターネット＜http://www.asahi.com/eco/TKY201009150502.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述のバイオマス発電は資源を収集する為のコストが高く、資源が広い地域に分散している為に収集や運搬のコストがかかること、資源が食物とのトレードオフがあるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では出来るだけ資源を収集する際のコストを抑え、かつライフサイクルアセスメントの視点から排出する二酸化炭素が過剰とならず、また食物とのトレードオフの問題を生じないバイオマス発電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】
【０００６】
上述したような課題を解決するため、本発明にかかるバイオマス発電システムは、微細藻類を用いたバイオマス燃料を燃焼させた際に発生する熱を利用して発電を行う発電装置と、前記燃焼の際に発生する二酸化炭素を用いて微細藻類を培養する培養装置と、前記発電装置において発生する排熱を用いて前記培養装置で培養された微細藻類を乾燥する燃料形成装置と、前記燃料形成装置により得られたバイオマス燃料を前記発電装置に供給する燃料供給装置を有する。
【０００７】
ここで、前記燃料形成装置は、前記培養装置の培養液を脱水して微細藻類を取り出す脱水装置と、燃料を燃焼させた際に発生する排煙の熱を用いて微細藻類を乾燥する乾燥装置と、乾燥した微細藻類をペレット化あるいは粉末化する装置とを有するようにしてもよい。
【０００８】
また、培養装置で用いる二酸化炭素を乾燥装置において微細藻類を乾燥する際に排出された排ガスから生成する排煙処理装置をさらに有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、培養した微細藻類を用いて作成した燃料を燃焼させて発電を行い、微細藻類を培養する際に前記燃焼の際に発生する二酸化炭素を用い、微細藻類を用いて燃料を作成する際に発電装置において発生する排熱を用いることにより、バイオマス資源を収集する際のコストを抑え、かつライフサイクルアセスメントの視点から排出する二酸化炭素が過剰とならず、また食物とのトレードオフの問題を生じないバイオマス発電システムが実現できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るバイオマス発電システムの概要を表す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るバイオマス発電システムの構成例を表す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るバイオマス発電システムにおける培養装置、脱水装置、乾燥装置の構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るバイオマス発電システムの概要を表す図面である。本図におけるバイオマス発電システムは、微細藻類を培養する装置、微細藻類を乾燥して燃料化する装置、及びその燃料を燃焼させて発電を行う装置から構成されている。
【００１２】
ここで、食物とのトレードオフの問題が無く、資源を収集する際のコストを抑えたバイオマス発電システムを実現する為には、発電所の近隣にて高効率に二酸化炭素を固定することが可能なバイオマスを用いる必要がある。本発明においては、その要件を満足するバイオマスとして高効率に二酸化炭素を固定し、かつ食物とのトレードオフの無い微細藻類を用いる。
【００１３】
まず、微細藻類の中には大気中の二酸化炭素濃度よりも高い濃度領域にて生育が可能なものも存在し、高濃度の二酸化炭素を含むバイオマス発電システムからの排煙を培養に用いることが出来る。
【００１４】
次に、微細藻類を培養する為には水槽を用意する必要があるが、水槽の立地条件を規制するものは無い為、発電施設の近隣に設置し、資源収集のコストを抑えることが可能である。
【００１５】
さらに、微細藻類をバイオマス発電の燃料とする場合のペレット化の工程における乾燥工程にバイオマス発電システムから排出される排熱を用いることで、乾燥に必要な熱や電力を節約し、二酸化炭素排出量を抑えたバイオマス発電システムを構築することが出来る。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係るバイオマス発電システムの構成例を表す図面である。図２のバイオマス発電システムは、燃料の燃焼を行い蒸気を発生させるボイラー、蒸気タービン及び発電装置から構成される発電設備７０、微細藻類を培養する培養装置１０、培養液を脱水して微細藻類を取り出す脱水装置３０、取り出されたされた微細藻類を乾燥する乾燥装置４０、乾燥した微細藻類を燃料化するペレット化／粉末化装置５０、ボイラーに燃料を供給する燃料供給装置６０、乾燥装置から排出された排ガスを冷却、希釈等する排煙処理装置２０から構成されている。
【００１７】
図２の構成例では、微細藻類を乾燥させる際の熱源として、発電設備７０のボイラーの排煙の熱を用いている。排煙の熱を用いることにより乾燥装置４０で用いる熱や電力を節約しながら、さらなる二酸化炭素の排出を抑えつつ微細藻類を燃料化することが可能である。
【００１８】
培養装置１０では発電設備７０が排出する二酸化炭素を培養に用いる。本構成例では、発電設備７０から排出された排煙を、まず乾燥工程における熱源として用いて、乾燥装置４０からの排ガスを排煙処理装置２０において固形分や有害物を除いた後に室温まで冷却し微細藻類の培養に適した二酸化炭素濃度まで希釈化して微細藻類の培養に用いる。
【００１９】
培養装置１０では、培養が進むと培養水槽内で光が透過できなくなり、微細藻類の生育速度が低下するので、培地の供給を行うとともに培養液の一部を培養水槽から抜き取る。この抜き取った培養液を脱水装置３０で脱水して微細藻類を取り出し、取り出した微細藻類を乾燥装置４０で乾燥し、乾燥した微細藻類をペレット化／粉末化装置５０においてペレット化あるいは粉末化してバイオマス発電の燃料とする。
【００２０】
以上のように、発電設備の排煙や排煙の熱を有効に利用しつつ、発電設備に隣接あるいは近接させた培養装置において微細藻類を培養、回収し、それを燃料化して発電に用いるという、極めて効率の高いバイオマス発電システムを供給することができる。
【００２１】
次に、上述した培養装置、脱水装置、乾燥装置の具板的構成について説明する。図３は、本発明の実施形態に係るバイオマス発電システムにおける培養装置１０、脱水装置３０、乾燥装置４０の構成例を表す図面である。
【００２２】
培養装置１０は培養液１１を貯留した培養水槽１２と培養液に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置１３と培養液を構成する培地を供給する培地供給装置１４から構成されている。乾燥装置４０において微細藻類の乾燥に用いられた排ガス４６を排煙処理装置２０において、有害物除去、冷却、希釈化等を行った後に培養液に供給し微細藻類の培養に用いる。二酸化炭素の供給は培養水槽１２の下部方向から供給するのが望ましい。下部より入れることで培養装置内に対流を起こすことが出来、二酸化炭素が藻類に吸収されやすくなるからである。
【００２３】
培養装置１０で培養された培養液１１の一部は脱水装置３０に供給され燃料を作成するために用いられる。脱水装置３０において、脱水容器３１の中で培養液は微細藻類３３と上澄み液３２に分離され、上澄み液は脱水容器３１から排出される。上澄み液は培地処理装置８０において栄養分を補充され、さらに培地供給手段１４から培養容器１２に供給されて、再度培地として利用できるように構成されている。一方、微細藻類３３、３４は脱水装置３０から乾燥装置４０に移され乾燥が行われる。
【００２４】
乾燥装置４０では、発電設備の排煙４５を用いて微細藻類の乾燥を行う。図３の乾燥装置４０は微細藻類を乾燥する内部容器４１と内部容器を加熱する外部容器４２から構成され、内部容器４１と外部容器４２の間に発電設備の排煙４５を直接供給し、内部容器４１の周囲及び下部を排煙を熱源として熱することにより微細藻類の乾燥を行う。乾燥に用いられた排煙は排ガス４６として乾燥装置４０から排出され、排煙処理装置２０において固形分や有害物が除かれ微細藻類の培養に適した二酸化炭素濃度まで希釈されて培養装置に供給される。
【００２５】
このように、発電設備の排煙の熱を有効利用することにより、乾燥工程に要する熱、電力等を節約しながら、さらなる二酸化炭素の発生を抑えつつ、発生する二酸化炭素を微細藻類に吸収させることが可能となる。
【００２６】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、バイオマスとして微細藻類を用い、培養した微細藻類を用いて作成した燃料を燃焼させた際の熱を利用して発電を行い、微細藻類を培養する際に燃焼の際に発生する二酸化炭素を用い、微細藻類を用いて燃料を作成する際に発電装置において発生する排煙の熱を用いることにより、バイオマス資源を収集する為のコストを抑えライフサイクルアセスメントの視点から排出する二酸化炭素が過剰とならず、また食物とのトレードオフの問題を生じないバイオマス発電システムが実現できるという優れた効果が生ずる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、資源収集のコストを低減して、排出される二酸化炭素量を低減し、また食物とのトレードオフの問題を回避した再生可能エネルギーを得ることが出来るバイオマス発電システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０…培養装置、１１…培養液、１２…培養水槽、１３…二酸化炭素供給装置、１４…培地供給装置、２０…排煙処理装置、３０…脱水装置、３１…脱水容器、３２…上澄み液、３３、３４…微細藻類（脱水）、４０…乾燥装置、４１…内部容器、４２…外部容器、４３、４４…微細藻類（乾燥）、４５…排煙、４６…排ガス、５０…ペレット化／粉末化装置、６０…燃料供給装置、７０…発電設備、８０…培地処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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