(57)【要約】【課題】  地球温暖化対策が、世界的人類的課題として位置付けられている現在、電力供給系統の電力貯蔵装置による負荷平準化運用効果の判定・評価クライテリアを省エネルギー効果及びＣＯ２排出抑制効果の面から明確化し、長寿命、高効率、低コスト性において最も有力なフライホイール電力貯蔵装置の技術開発と実用化を強く促すことを直近の課題とした。 【解決手段】    電力化率が年々高まる経済・技術社会にあって、電力供給系統における原子力発電を始めとする非化石燃料発電の比率を、此れまでにも増して早いテンポで、高める可能性を持ったフライホイール電力貯蔵装置の民生、運輸、産業部門に亘る電力需要端への供用拡大を図る実施形態を提案した本発明のクライテリアは、一石二鳥を上回る的確、最有力な地球温暖化対策の解決手段と考える。 【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
現状の石油系燃料をエネルギー源とする内燃機関エンジン自動車（ハイブリッド自動車を含む）に対し、エネルギー源を全面的に電力に転換し、省エネルギー効果，CO2排出抑制効果の期待できるフライホイール電力貯蔵装置を搭載した電気自動車の導入を円滑に進めるに当たり、施策指標となる次記の省エネルギー効果量による評価方法。
（１）       エンジン自動車（ハイブリッド自動車を含む）で採られている燃料消費率（Km／Ｌ）を使用燃料の  熱量MJ／L  当たり  （Km／MJ）燃料  に換算する。
（２）       フライホイール電力貯蔵装置を搭載した電気自動車の電力消費率（Km／Kwh）を、エンジン自動車の燃料消費率を求める標準として規定されている  回生制動を加味した１０・１５モードパターン走行と同一の回生制動を加味した１０・１５モードパターン走行によって求める。
前記電気自動車の設計計画段階にあっては、回生制動を加味した１０・１５モードパターン走行時のシミレーション計算実験によって電力消費率を求める事を妨げない。
（３）       （２）で得られた電力消費率（Km／Kwh）をフライホイール電力貯蔵装置に蓄電する電力の受電端投入熱量  MJ／Kwh当たり（Km／MJ）電力に換算する。
なお、前記受電端投入熱量値は、実際に、電気自動車のフライホイール電力貯蔵装置に蓄電する電力から請求項２の非化石燃料発電分を差し引いた化石燃料発電分相当電力の送電端投入熱量に送電損失を考慮し算出する。ここで、非化石燃料発電分が相当量に達する場合は、その非化石燃料発電設備の建設、同設備の保守運用などに使用する化石燃料の使用量を考慮する。
（４）       （１）並びに（３）により得られたエンジン自動車の（Km／MJ）燃料並びに電気自動車の（Km／MJ）電力の夫々の逆数を求め、次式から省エネルギー効果原単位（S）を算出する。
省エネルギー効果原単位＝１／（Km／MJ）燃料−１／（Km／MJ）電力
（５）（４）で得られたSは、単位走行距離当たりの省化石燃料熱量（＞０）であるから検討
する対象車両の台数Ｎ（想定値），年間走行距離Ｔ（想定値）とすれば、次式から省エネルギー効果量を求めることが出来る。
省エネルギー効果量＝(S×N×T) MJ／年
これより原油換算の年間省エネルギー効果量は、原油熱量38.2MJ／Ｌで除算する事により、年間省原油換算容積量（Ｌ）として求められる。
ここで、（１）該当のエンジン自動車を代替する（２）該当のフライホイール電力貯蔵装置を搭載した電気自動車の選択に当たっては、空車重量、積載量、フライホイール電力貯蔵装置の効率、同蓄電電力量、走行抵抗、空気抵抗などに適切を期し、これを誤れば、（４）のＳは、評価検討に値しない負、零値または零値近傍となるので、様々な選択肢に留意し対策を講ずる事が肝要である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省エネルギー技術、地球温暖化防止技術の中にあっても、人間社会の民生（家庭）、民生（業務）、運輸、生産の全分野に亘る
広い領域に適用性がある関係上、各分野における個別的適用技術、加えて、本発明は、前記全分野に省エネルギー効果、地球温暖化防止効果を齎す関係から、前記全分野を高率の電力化率でカバーする全国的電力供給系統の関連設備（化石燃料発電、非化石燃料発電、省エネルギーフライホイール）の長期的多目的適応的計画かつ実時間運用技術並びに同技術運用システムに係る技術に関する。
派生的には、前記全分野に省エネルギー効果、地球温暖化防止効果を発現可能な必要性能の達成上、その中核となるフライホイール電力貯蔵装置技術の構成要素である、炭素繊維技術、同繊維強化プラスチックによる超高速フライホイール成形技術、第二種超電導体が発現する超電導磁気浮上技術、同技術を利用した超電導磁気軸受、超低温技術、真空槽および真空保持技術、超高速回転電動発電機および同用半導体電力変換装置技術、超高速回転軸の振動制御技術、同制御用常電導超高速回転磁気軸受技術の各ブレークスルーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気事業連合会刊行エネルギーの基礎（2006−2007）に公知の記述があり、電力会社のＣＯ２削減対策としての負荷平準化項目で蓄熱システムなど負荷平準化の推進を挙げ、具体的には、蓄熱式空調とあるが、普及拡大については、今一歩と推察される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】電気事業連合会刊行エネルギーの基礎（２００６−２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
地球温暖化対策が、世界的人類的課題として位置付けられ、革新的な技術開発が広く求められているが、過去、電力需要の負荷平準化が叫ばれながらも技術的決め手を欠いて来た現状を打開する為、負荷平準化運用の多彩な効果の内、分けても不経済な発電運用を避けながら無理なく化石燃料発電を非化石燃料発電に移行できるプロセス効果の判断・判定・評価クライテリアをＣＯ２排出抑制効果との関連付けによって明確化し、長寿命、コンパクト、高効率、低コストな電力貯蔵装置として最も有力なフライホイール電力貯蔵装置の技術開発、実用化を強く促す事を課題とした。
なお、本発明のクライテリアが、ＳＭＥＳ，化学二次電池等の技術開発を妨げないことは明らかであって、今後、あらゆる電力貯蔵装置の研究開発に役立つことを強く希望する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の電気自動車の省エネルギー効果量による次記の評価方法は、現状の石油系燃料をエネルギー源とする内燃機関エンジン自動車（ハイブリッド自動車を含む）に対し、エネルギー源を全面的に電力に転換し、省エネルギー効果，CO2排出抑制効果の期待できるフライホイール電力貯蔵装置を搭載した電気自動車の導入を円滑に進めるに当たり、判断・判定・評価クライテリアとなる事を特徴とする。
（１）       エンジン自動車（ハイブリッド自動車を含む）で採られている燃料消費率（Km／Ｌ）を使用燃料の  熱量MJ／L  当たり  （Km／MJ）燃料  に換算する。
（２）       フライホイール電力貯蔵装置を搭載した電気自動車の電力消費率（Km／Kwh）を、エンジン自動車の燃料消費率を求める標準として規定されている  回生制動を加味した１０・１５モードパターン走行と同一の回生制動を加味した１０・１５モードパターン走行によって求める。
前記電気自動車の設計計画段階にあっては、回生制動を加味した１０・１５モードパターン走行時のシミレーション計算実験によって電力消費率を求める事を妨げない。
（３）       （２）で得られた電力消費率（Km／Kwh）をフライホイール電力貯蔵装置に蓄電する電力の受電端投入熱量  MJ／Kwh当たり（Km／MJ）電力に換算する。
なお、前記受電端投入熱量値は、実際に、電気自動車のフライホイール電力貯蔵装置に蓄電する電力から非化石燃料発電分を差し引いた化石燃料発電分相当電力の送電端投入熱量に送電損失を考慮し算出する。ここで、非化石燃料発電分が相当量に達する場合は、その非化石燃料発電設備の建設、同設備の保守運用などに使用する化石燃料の使用量を考慮する。
（４）       （１）並びに（３）により得られたエンジン自動車の（Km／MJ）燃料並びに電気自動車の（Km／MJ）電力の夫々の逆数を求め、次式から省エネルギー効果原単位（S）を算出する。
省エネルギー効果原単位＝１／（Km／MJ）燃料−１／（Km／MJ）電力
（５）（４）で得られたSは、単位走行距離当たりの省化石燃料熱量（＞０）であるから検討
する対象車両の台数Ｎ（想定値），年間走行距離ＴKm（想定値）とすれば、次式から省エネルギー効果量を求めることが出来る。
省エネルギー効果量＝(S×N×T) MJ／年
これより原油換算の年間省エネルギー効果量は、原油熱量38.2MJ／Ｌで除算する事により、年間省原油換算量（Ｌ）が求められる。
ここで、（１）該当のエンジン自動車を代替する（２）該当のフライホイール電力貯蔵装置を搭載した電気自動車の選択に当たっては、空車重量、積載量、フライホイール電力貯蔵装置の効率、同蓄電電力量、走行抵抗、空気抵抗などに適切を期し、これを誤れば、（４）のＳは、評価検討に値しない負、零値または零値近傍となるので、様々な選択肢に留意し対策を講ずる事が肝要である。
【発明の効果】
【０００６】
地球温暖化対策が、世界的人類的課題として位置付けられ、革新的な技術開発が広く求められているが、過去、電力需要の負荷平準化が叫ばれながらも技術的決め手を欠いて来た現状を打開し、負荷平準化運用の多彩な効果の内、分けても不経済な発電運用を避けながら無理なく化石燃料発電を非化石燃料発電に移行できるプロセス効果の判断・判定・評価クライテリアを省エネルギー効果及びＣＯ２排出抑制効果との関連付けによって明確化し、長寿命、コンパクト、高効率、低コストな電力貯蔵装置として最も有力なフライホイール電力貯蔵装置の技術開発、実用化を強く促すものである。
なお、本発明のクライテリアが、ＳＭＥＳ，化学二次電池等の技術開発を妨げないことは明らかであって、今後、あらゆる電力貯蔵装置の研究開発に役立つことを強く希望する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施を統括する形態を先ず此処に提示するならば、これ即ち、フライホイール電力貯蔵装置の技術開発、実用化を初期の小容量機から大容量化を図る傍ら、民生（家庭）用から民生（業務）、産業用へと順次供用を開始するための生産計画、設備工事計画の樹立、膨大な投資計画、販売計画、工事実施、供用開始そして、その運用宜しきを図って  省エネルギー効果、ＣＯ２排出抑制効果を電力供給系統の再構築に充てつつ民生、産業、更に運輸部門へと効果を還元・拡大する循環を半世紀に亘って繰り返す、地球温暖化対策という壮大な国家的戦略プロジェクトを民族意識の揺るぎ無い統一、充実、持続を図り完遂するに足るメカニズム（以下主体組織と略称する）の確立を提起する。前記総論に続く本発明の前記各フェーズの実施形態を概論する。
【０００８】
フライホイール電力貯蔵装置の技術開発、実用化に当たっては、この際、技術的キーワードを挙げれば、フライホイールの超高速回転（周速1500~2000m／sec以上）の実現に懸かっている。当該装置全体のコンパクト化、低コスト化、低損失・高効率化の殆どの技術が、これに帰着し関連する科学技術分野にブレークスルーを求める根幹となっている。関連分野を挙げれば、炭素繊維、繊維強化プラスチック成形、第２種超電導バルク、高温超電導磁気軸受、超低温技術、永久磁石、常電導磁気軸受、振動制御、電動発電機、半導体電力変換装置、耐震制御、高強度安全軽量真空槽、真空技術、回転試験装置など１４分野以上があり、これら産業分野に於いて、主として超高速回転に係る新技術開発、実用化、生産効率化の技術開発などのフェーズを経て、何れは、新生産設備の拡充、生産拠点造りなどが必要となる。
当該装置の技術開発、実用化は、５〜１０Ｋｗｈクラスの小容量から順次１０〜２０Ｍｗｈの大容量化を目指し、民生（家庭）用から民生（業務）、運輸、産業用へと順次供用を図るものとする。
【０００９】
フライホイール電力貯蔵装置の生産計画は、先ず計画に先立って、主体組織において国策としての目標、意義、助成措置などをマスコミ、業界報などを活かして、広く啓蒙する。一方、民生（家庭）用から民生（業務）、運輸、産業の各部門各組織に於いて、当該装置をアプライすることに依って、期待できる省エネルギー効果、ＣＯ２排出抑制効果の活用・供用方式、メリット、当該装置のみならず此の適用性を高めるに必要な各部門既設設備の改廃を含む設備投資、経費ならびにＣＯ２排出量、ＣＯ２排出抑制効果量などを検討する。この様な啓蒙的助走期間を経ながら、主体組織において各部門の反応、要望、申し込みの受付を行う一方、各部門組織体の受け入れ条件、当該装置仕様に対する要請、当該装置の主体組織側生産体制の進捗など情報を分析し、必要なフィードバックを行いながら対応策を検討し生産計画並びにＣＯ２排出（実績／予測）量、ＣＯ２排出抑制効果量を取り纏める。
【００１０】
電力供給系統を管轄する電力会社では、フライホイール電力貯蔵装置の主体組織の生産、配置計画、電力需要の民生、産業各業態部門（運輸部門については次項とする）に於ける関連設備計画、加えて所管経済産業省、環境省など官公庁の制度概要、関連資料、算定報告マニアル、報告書作成要領等を調査、調整、検討し、電力供給系統に関する長期計画（２０〜１０年）、中期計画（１０〜５年）、短期計画（３〜２年）、年度計画において、年度単位の需給計画、電力供給力計画、化石燃料計画、ＣＯ２排出（実績／予測）量報告等を計画策定し、所管官公庁へ報告すると共に規定に基き関係個所へ通知、要すれば一部公表する。
前記需給計画は、電力需要の民生、産業各業態部門別の月別需要電力量、電力供給力の化石，非化石燃料別の月別発電電力量（供給力の発電設備に関する新設、改廃、試運転、定期検査、水力の出水予測、風力，太陽光の発電予測などが反映されている）、他社との化石，非化石燃料別の月別融通電力量、揚水，フライホイール電力貯蔵装置など電力貯蔵装置による月別貯蔵電力量，月別発電電力量などの計画から成り、年度別の需給バランス状況が数値化されている。
前記電力供給力計画は、電力供給力に当たる全発電設備の新設，廃止，改造，定期検査およびこれ等などに係る作業停止（部分負荷運転を含む）並びにフライホイール電力貯蔵装置の新設，廃止，改造，定期検査およびこれ等などに係る作業停止（部分負荷運転を含む）などの計画からなる。
其の他の計画、報告等の内容については、その計画、報告書名から一般的に理解されるので格別の説明を省略する。
【００１１】
運輸部門のフライホイール電力貯蔵装置を搭載した電気自動車の導入に関する最良の実施形態は、フライホイール電力貯蔵装置の回転体振動制御、筐体懸架などとの協調上、現行・内燃機関エンジン自動車（ハイブリッド自動車を含む）のエンジン適応車体、サスペンションの制振周波数特性などに設計変更が求められる事もあるが、此処で重要な事は、請求項１のクライテリアに沿って、電気自動車の導入が進められる事に疑いの余地はないが、０００７〜００１０項目と同様な趣旨の関連情報に関する実態把握、計画策定が肝要である。特に００１０項目の電力供給系統との情報及び運用上の連繋は、電気自動車搭載のフライホイール電力貯蔵装置に蓄電が行われる、蓄電地域、蓄電時間帯、蓄電電力量に関する予測情報の精度の良否は、蓄電地域の電力供給系統を管轄する電力会社が行う、デイリーの日間需給運用計画、時々刻々のオンライン・リアルタイム需給運用制御に直結し、総蓄電電力量の増大と共に予備（供給）力不足の事態ともなれば、他への波及も考えられるので、たとえば、プロジェクト開始当初から、各家庭、事業所にフライホイール蓄電専用コンセントを設け、自動的情報収集を行い、傾向を見極めるなどの慎重な対応が必要と思われる。
【００１２】
電力供給系統を管轄する電力会社は、夫々省エネフライホイールの運用及び電力需要負荷平準化の運用を夫々のクライテリアの数理計画に基きデイリーの日間需給運用計画システム及び時々刻々のオンライン・リイアルタイム需給運用制御システムにより実行する。
００１０項目に記述した長期、中期、短期、年度計画をベースに策定した月間、週間、日間需給計画に基く時々刻々のオンライン・リイアルタイム需給運用制御システムが管轄電力供給系統内需要端に分散設置されたフライホイール電力貯蔵装置に対し軽負荷時間帯の適切なタイミングにオンライン起動指令（蓄電）信号を自動的に送出する一方、化石燃料発電の高効率火力に発電増加指令信号を自動的に送出し、軽負荷時間帯の電力需要を盛り上げ、重負荷時間帯には、フライホイール電力貯蔵装置に対し蓄電した電力を発電するオンライン起動指令（発電）信号を自動的に送出する一方、化石燃料発電の低効率火力に発電低下指令信号を自動的に送出し、重負荷時間帯の電力需要を軽減する負荷平準化運用の計算機アルゴリズムに従ってオンライン・リイアルタイム制御が自動的に行なわれる形態を採る。
この制御プロセスは、結果として、高効率火力への投入熱量の増加分に較べ低効率火力への投入熱量の減少分が大きい省エネフライホイール原理を活用して、電力供給系統全体として消費される化石燃料の使用量を低減する所謂、省エネルギー効果，CO2排出抑制効果が発現する請求項１の省エネルギーフライホイールの運用方法に当り、且つ、電力需要の負荷平準化を進める事に依って、電力供給系統の発電端の低効率火力から順次、原子力、水力、風力、太陽光などの非化石燃料発電に置換し、CO2排出量最小化を計りつつ、その究極において、化石燃料火力発電を可能な限り廃し、電力化率の高率化に向かう社会環境に相応しい国家的目的関数を加味した電力供給系統への再構築を主導する省エネルギーフライホイールの運用方法に他ならない。