(57)【要約】【課題】商用電源からの電力供給が停止した場合であっても発電を行うことができるバイオガス発電システム及びバイオガス発電方法を提供することである。【解決手段】実施形態のバイオガス発電システムは、電力供給装置と、バイオガス発電装置とを持つ。電力供給装置は、電力を供給する。バイオガス発電装置は、商用電源からの電力供給が停止した場合に、前記電力供給装置から供給される電力で起動して、有機性廃棄物の発酵処理過程で発生するバイオガスを用いて発電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給する電力供給装置と、
商用電源からの電力供給が停止した場合に、前記電力供給装置から供給される電力で起動して、有機性廃棄物の発酵処理過程で発生するバイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置と、
を備えるバイオガス発電システム。
【請求項２】
前記バイオガス発電装置は、発電による電力で自装置の稼働をまかなえる場合には、前記電力供給装置から供給される電力を利用しない、請求項１に記載のバイオガス発電システム。
【請求項３】
前記バイオガス発電装置の動作を制御する監視制御装置をさらに備え、
前記監視制御装置は、前記バイオガス発電装置の運転履歴に基づいて、前記バイオガス発電装置の稼働可能時間を算出する、請求項１又は２に記載のバイオガス発電システム。
【請求項４】
前記監視制御装置は、算出した前記稼働可能時間を表示する、請求項３に記載のバイオガス発電システム。
【請求項５】
電力を供給する電力供給装置と、有機性廃棄物の発酵処理過程で発生するバイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置とを備えるバイオガス発電システムにおけるバイオガス発電方法であって、
前記バイオガス発電装置が、商用電源からの電力供給が停止した場合に、前記電力供給装置から供給される電力で起動して、有機性廃棄物の発酵処理過程で発生するバイオガスを用いて発電するバイオガス発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、バイオガス発電システム及びバイオガス発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場において、下水汚泥などのバイオマスを嫌気処理する過程で発生するバイオガスを用いて発電を行うバイオガス発電システムがある。しかしながら、従来のバイオガス発電システムでは、停電等により商用電源からの電力供給が停止した場合には発電ができない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１５１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２３６５１号公報
【特許文献３】特開２０１３−１７３０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、商用電源からの電力供給が停止した場合であっても発電を行うことができるバイオガス発電システム及びバイオガス発電方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のバイオガス発電システムは、電力供給装置と、バイオガス発電装置とを持つ。電力供給装置は、電力を供給する。バイオガス発電装置は、商用電源からの電力供給が停止した場合に、前記電力供給装置から供給される電力で起動して、有機性廃棄物の発酵処理過程で発生するバイオガスを用いて発電する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態のバイオガス発電システム１００のシステム構成を示す図。
【図２】実施形態の監視制御装置２０の機能構成を表す概略ブロック図。
【図３】実施形態のバイオガス発電システム１００の処理の流れを示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態のバイオガス発電システム及びバイオガス発電方法を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のバイオガス発電システム１００のシステム構成を示す図である。バイオガス発電システム１００は、ガスタンク１０、レベル計１１、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３、スイッチ１４、電力供給装置１５及び監視制御装置２０を備える。昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０は、通常時にはバイオガス発電装置１３から供給される電力、又は、商用電源３０から供給される電力を利用して動作する。バイオガス発電装置１３は、通常時には商用電源３０から供給される電力を利用して動作する。通常時とは、商用電源３０からの電力供給が停止していない場合を表す。
【０００８】
また、非常時には、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０は、バイオガス発電装置１３から供給される電力、又は、電力供給装置１５から供給される電力を利用して動作する。例えば、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０は、バイオガス発電装置１３が発電する電力が安定するまでの間、電力供給装置１５から供給される電力を利用して動作する。そして、バイオガス発電装置１３が発電する電力が安定した後、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０は、バイオガス発電装置１３が発電した電力を利用して動作する。非常時とは、停電等により商用電源３０からの電力供給が停止している場合を表す。電力が安定するまでの間とは、バイオガス発電装置１３が起動して発電を行うことで、予め決められたある一定以上の出力値（例えば、ある一定以上の電力）を出力が可能となるまでの間である。すなわち、バイオガス発電装置１３は、発電による電力で自装置の稼働をまかなえる場合には、電力供給装置１５から供給される電力を利用しない。
【０００９】
ガスタンク１０は、バイオガスを貯留する。バイオガスとは、有機性廃棄物の発酵処理の過程において発生するガスである。ガスタンク１０にはレベル計１１が備えられる。
レベル計１１は、ガスタンク１０内に貯留されているバイオガスの量を計測する。レベル計１１は、計測結果を監視制御装置２０に出力する。レベル計１１からの計測結果の出力タイミングは、周期的であってもよいし、出力指示がなされたタイミングであってもよい。
【００１０】
昇圧ブロワ１２は、バイオガス発電装置１３内にバイオガスを供給する。
バイオガス発電装置１３は、ガスタンク１０に貯留されているバイオガスを燃料として発電し、電力と熱エネルギーを生成する。バイオガスが消化ガスである場合、バイオガス発電装置１３は消化ガスに含まれるメタンを燃焼させることによって発電し、電力と熱エネルギーを生成する。バイオガス発電装置１３は、通常時には商用電源３０から供給される電力を利用して発電を行う。なお、バイオガス発電装置１３は、起動後には自装置で発電した電力を利用して発電を行ってもよい。バイオガス発電装置１３が、自装置で発電した電力を利用して発電を行う場合、バイオガス発電装置１３は商用電源３０から供給される電力を利用しなくてもよい。また、バイオガス発電装置１３は、非常時には電力供給装置１５から供給される電力を利用して発電を行い、自装置で発電した電力が安定した後、自装置で発電する電力を利用して発電を行う。バイオガス発電装置１３は、自装置で発電した電力をバイオガス発電システム１００が備えられる施設（例えば、下水処理場）に備えられている機器、昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０に供給する。
【００１１】
スイッチ１４は、電力の供給元を切り替える。スイッチ１４は、通常、商用電源３０から電力が供給されるように、商用電源３０と各機器（例えば、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０等）とを接続する。また、スイッチ１４は、停電等により商用電源３０からの電力供給がなされない場合には、電力供給装置１５から電力が供給されるように、電力供給装置１５と各機器（例えば、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０等）とを接続するように切り替わる。
【００１２】
電力供給装置１５は、非常用の発電機である。例えば、電力供給装置１５は、可搬式の小型発電機であってもよいし、可搬式の発電機であってもよいし、蓄電池であってもよい。電力供給装置１５は、スイッチ１４を介して、各機器との接続がなされると、各機器に対して電力を供給する。
監視制御装置２０は、バイオガス発電装置１３の稼働状態を監視する。例えば、監視制御装置２０は、非常時において、ガスタンク１０内のガスの量を監視し、ガスの量に基づいてバイオガス発電装置１３が稼働可能な時間を算出する。そして、監視制御装置２０は、算出した稼働可能時間を表示装置に対して表示する。ここで、稼働可能な時間とは、バイオガス発電装置１３による発電が可能な時間である。
【００１３】
図２は、監視制御装置２０の機能構成を表す概略ブロック図である。
監視制御装置２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、監視制御プログラムを実行する。監視制御プログラムの実行によって、監視制御装置２０は、取得部２０１、発電装置情報記憶部２０２、演算部２０３、制御部２０４、表示部２０５を備える装置として機能する。なお、監視制御装置２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、監視制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、監視制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
【００１４】
取得部２０１は、レベル計１１から計測結果を取得する。例えば、取得部２０１は、レベル計１１から計測結果としてバイオガスの量の情報（以下「ガス量情報」という。）を取得する。
発電装置情報記憶部２０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。発電装置情報記憶部２０２は、バイオガス発電装置１３の過去の運転履歴を記憶する。バイオガス発電装置１３の過去の運転履歴とは、どのくらいのバイオガスの量を用いてどのくらいの時間発電していたのかという情報や、どのくらいの出力量でどのくらいの時間発電していたのかという情報等である。
【００１５】
演算部２０３は、取得部２０１によって取得されたガス量情報と、発電装置情報記憶部２０２に記憶されている過去の運転履歴とに基づいて、バイオガス発電装置１３の稼働可能な時間を算出する。例えば、演算部２０３は、最低限の発電量であれば何時間稼働が可能なのか、フル活動時の発電量であれば何時間稼働が可能なのかを算出する。ここで、最低限の発電量とは、バイオガス発電システム１００が備えられる施設（例えば、下水処理場）で最低限必要な電力量である。バイオガス発電システム１００が備えられる施設（例えば、下水処理場）で最低限必要な量としては、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０を稼働させることができる電力量である。
【００１６】
制御部２０４は、監視制御装置２０の各機能部を制御する。例えば、制御部２０４は、演算部２０３によって算出された稼働可能な時間を表示部２０５に表示させる。
表示部２０５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部２０５は、演算部２０３によって算出された稼働可能時間を表示する。表示部２０５は、表示装置を監視制御装置２０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部２０５は、稼働可能時間の情報を表示するための映像信号を生成し、自身に接続されている表示装置に映像信号を出力する。
【００１７】
図３は、バイオガス発電システム１００の処理の流れを示すシーケンス図である。なお、図３の処理開始時には、各機器（例えば、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０等）が起動していないものとする。
通常時、商用電源３０から各機器（例えば、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０等）に対して電力が供給される（ステップＳ１０１）。各機器は、商用電源３０から供給された電力を利用して起動する（ステップＳ１０２）。その後、バイオガス発電装置１３は、昇圧ブロワ１２から供給されるバイオガスを利用して発電する。バイオガス発電装置１３は、発電した電力を、昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０に供給する（ステップＳ１０３）。昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０は、バイオガス発電装置１３から供給される電力を利用して動作する。すなわち、昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０は、商用電源３０から供給される電力を利用せずに動作する。
【００１８】
停電等により商用電源３０からの電力供給が停止（ステップＳ１０４）。これにより、バイオガス発電装置１３への電力供給が立たれるため、バイオガス発電装置１３は稼働を停止する。スイッチ１４は、電力の供給元を商用電源３０から電力供給装置１５に切り替える。スイッチ１４の切り替えにより、電力供給装置１５と、各機器とが接続される（ステップＳ１０５）。その後、電力供給装置１５から各機器（例えば、昇圧ブロワ１２、バイオガス発電装置１３及び監視制御装置２０等）に対して電力が供給される（ステップＳ１０６）。バイオガス発電装置１３は、電力供給装置１５から供給される電力を利用して起動する（ステップＳ１０７）。バイオガス発電装置１３は、起動後、昇圧ブロワ１２から供給されるバイオガスを用いて発電する（ステップＳ１０８）。
【００１９】
バイオガス発電装置１３は、発電した電力を、自装置、昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０に供給する。自装置、昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０は、バイオガス発電装置１３から供給される電力を利用して動作する。すなわち、自装置、昇圧ブロワ１２及び監視制御装置２０は、電力供給装置１５から供給される電力を利用せずに動作する。監視制御装置２０は、ガス量情報と、発電装置情報記憶部２０２に記憶されている過去の運転履歴とに基づいて、バイオガス発電装置１３の稼働可能な時間を算出する（ステップＳ１０９）。そして、監視制御装置２０は、算出した活動可能時間を表示部２０５に表示する（ステップＳ１１０）。
【００２０】
以上のように構成されたバイオガス発電システム１００によれば、非常時には、電力供給装置１５から各機器に対して電力が供給される。これにより、供給される電力を利用してバイオガス発電装置１３を起動させて発電させることが可能になる。そのため、商用電源３０からの電力供給が停止した場合であっても発電を行うことが可能になる。
また、バイオガス発電装置１３は、自装置伝発電された電力により、自装置の稼働をまかなえる状態になった場合には、電力供給装置１５から供給される電力を利用しない。これにより、電力供給装置１５の発電に利用する燃料の消費を抑制することができる。
【００２１】
また、監視制御装置２０は、ガスタンク１０に貯留されているバイオガスの残量と、バイオガス発電装置１３の過去の稼働履歴とに基づいてバイオガス発電装置１３の稼働可能時間を算出する。これにより、現時点のバイオガス発電装置１３でどのくらいの時間発電が可能であるのかを算出することができる。
また、監視制御装置２０は、算出した稼働可能時間を表示する。これにより、バイオガス発電システム１００の管理者は、現時点のバイオガス発電装置１３でどのくらいの時間発電が可能なのかを把握することができる。そのため、管理者は、把握した時間において最低限進めたい処理を行うことができる。
【００２２】
以下、バイオガス発電システム１００の変形例について説明する。
監視制御装置２０の制御部２０４は、非常時において、稼働状況に応じて、バイオガス発電装置１３で発電される電力に加えて、電力供給装置１５から供給される電力をバイオガス発電システム１００で利用可能に制御するように構成されてもよい。具体的には、非常時において、電力の利用状況が大きく変動する場合（例えば、ある時刻からある時刻までの電力利用量の変動が閾値以上である場合）にバイオガス発電装置１３で発電される電力に加えて、電力供給装置１５から供給される電力をバイオガス発電システム１００で利用可能に制御する。通常、非常時において、バイオガス発電システム１００が備えられる施設（例えば、下水処理場）で最低限必要な電力量のみを利用するのであれば利用される電力量に大きな変動はない。しかしながら、非常時では、その他の用途（例えば、電力を利用するその他の機器の利用や、家電や携帯電話の充電等）により一時的に電力の利用状況が大きく変動する場合が想定される。そのため、制御部２０４が、稼働状況に応じて、バイオガス発電装置１３で発電される電力に加えて、電力供給装置１５から供給される電力をバイオガス発電システム１００で利用可能に制御することによって、そのような状況下にも臨機応変に対応可能になる。
【００２３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電力を供給する電力供給装置１５と、商用電源３０からの電力供給が停止した場合に、電力供給装置１５から供給される電力で起動して、バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置１３とを持つことにより、商用電源からの電力供給が停止した場合であっても発電を行うことができる。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２５】
１０…ガスタンク，１１…レベル計，１２…昇圧ブロワ，１３…バイオガス発電装置，１４…スイッチ，１５…電力供給装置，２０…監視制御装置，２０１…取得部，２０２…発電装置情報記憶部，２０３…演算部，２０４…制御部，２０５…表示部
【図１】
2018157723.tif 000003
【図２】
2018157723.tif 000004
【図３】
2018157723.tif 000005