(57)【要約】【課題】エタノールの生成コストを低減させる。【解決手段】エタノール生成システム１００は、波力エネルギを利用して発電する波力発電装置１１と、波力発電装置１１で発電された電力を用いて海水を淡水化する海水淡水化装置１３と、海水淡水化装置１３にて生成された淡水に二酸化炭素を溶け込ませて炭酸水を生成する炭酸水生成装置１４と、炭酸水生成装置１４にて生成された炭酸水から触媒を介してエタノールを生成するエタノール生成装置１５と、を備える。【選択図】図１
2019034900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水からエタノールを生成するエタノール生成システムであって、
再生可能エネルギを利用して発電する発電装置と、
前記発電装置で発電された電力を用いて海水を淡水化する海水淡水化装置と、
前記発電装置で発電された電力を用いて、前記海水淡水化装置にて生成された淡水に二酸化炭素を溶け込ませて炭酸水を生成する炭酸水生成装置と、
前記発電装置で発電された電力を用いて、前記炭酸水生成装置にて生成された炭酸水から触媒を介してエタノールを生成するエタノール生成装置と、
を備えることを特徴とするエタノール生成システム。
【請求項２】
前記エタノール生成装置によるエタノールの生成は、前記海水淡水化装置において生成された淡水の量が予め定められた量を超えたときに開始されることを特徴とする請求項１に記載のエタノール生成システム。
【請求項３】
前記発電装置は、前記海水淡水化装置とともに海上または海岸に配置され、波力エネルギを利用して発電することを特徴とする請求項１または２に記載のエタノール生成システム。
【請求項４】
前記炭酸水生成装置には、化石燃料を利用して発電する火力発電設備において回収された二酸化炭素が供給されることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のエタノール生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水からエタノールを生成するエタノール生成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の代替燃料としてエタノールが注目されている。特許文献１には、トウモロコシやサトウキビ等からエタノールを生成するエタノール生成システムが開示されている。また、非特許文献１には、触媒を介して炭酸水からエタノールを生成するエタノール生成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３７７１９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Yang Song等著「High-Selectivity Electrochemical Conversion of CO2 to Ethanol using a Copper Nanoparticle/N-Doped Graphene Electrode」DOI:10.1002/slct.201601169
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明において、エタノールの原料となるトウモロコシやサトウキビは、食糧や飼料ともなる穀物である。このため、エタノールの原料として穀物を用いると穀物価格の高騰を招き、結果としてエタノールの生成コストが上昇するおそれがある。
【０００６】
また、非特許文献１に記載のエタノール生成方法では、エタノールの原料となる炭酸水を生成するためのエネルギが必要であるとともに、触媒に供給する電力を発電するためのエネルギも必要である。このため、エネルギ費用がかさみ、結果としてエタノールの生成コストが上昇するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エタノールの生成コストを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、海水からエタノールを生成するエタノール生成システムが、再生可能エネルギを利用して発電する発電装置と、発電装置で発電された電力を用いて海水を淡水化する海水淡水化装置と、発電装置で発電された電力を用いて、海水淡水化装置にて生成された淡水に二酸化炭素を溶け込ませて炭酸水を生成する炭酸水生成装置と、発電装置で発電された電力を用いて、炭酸水生成装置にて生成された炭酸水から触媒を介してエタノールを生成するエタノール生成装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
第１の発明では、枯渇のおそれがなく且つ無償で入手可能な海水からエタノールが生成される。また、第１の発明では、海水からエタノールを生成する過程で必要となるエネルギは、すべて再生可能エネルギによって賄われる。
【００１０】
第２の発明は、エタノール生成装置によるエタノールの生成は、海水淡水化装置において生成された淡水の量が予め定められた量を超えたときに開始されることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明では、海水淡水化装置において生成された淡水の量が予め定められた量を超えてからエタノール生成装置によるエタノールの生成が開始される。つまり、エタノールの原料となる淡水が十分に生成されるまでは、発電装置で発電された電力は海水淡水化装置のみに供給され、エタノールの原料となる淡水が十分に生成されてからエタノール生成装置にも発電装置で発電された電力が供給される。このように、発電装置で発電された電力を必要に応じて各装置に分配することで、効率的にエタノールを生成することができる。
【００１２】
第３の発明は、発電装置が、海水淡水化装置とともに海上または海岸に配置され、波力エネルギを利用して発電することを特徴とする。
【００１３】
第３の発明では、発電装置が、波力エネルギを利用して発電するものであり、海水を取水する海水淡水化装置とともに海上または海岸に配置される。このように、海水を利用する発電装置及び海水淡水化装置がコンパクトに配置されることで、送電ロスが低減され、エタノールを効率的に生成することが可能となる。
【００１４】
第４の発明は、炭酸水生成装置には、化石燃料を利用して発電する火力発電設備において回収された二酸化炭素が供給されることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明では、化石燃料を利用して発電する火力発電設備において回収された二酸化炭素が炭酸水生成装置に供給される。このように廃棄処分される二酸化炭素がエタノールの原材料として用いられるため、エタノールの生成コストを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エタノールの生成コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るエタノール生成システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエタノール生成システム１００について説明する。
【００１９】
エタノール生成システム１００は、海上または海岸に設けられる生成ユニット１０と、陸上に設けられる貯蔵設備２０と、生成ユニット１０上で生成された生成物を貯蔵設備２０に搬送するとともに、貯蔵設備２０に貯蔵された貯蔵物を生成ユニット１０に搬送する搬送ライン３０と、を備える。
【００２０】
生成ユニット１０は、再生可能エネルギとしての波力エネルギを利用して発電する発電装置としての波力発電装置１１と、波力発電装置１１にて発電された電力を用いて海水を淡水化する海水淡水化装置１３と、波力発電装置１１にて発電された電力を用いて、海水淡水化装置１３にて生成された淡水に二酸化炭素を溶け込ませて炭酸水を生成する炭酸水生成装置１４と、波力発電装置１１にて発電された電力を用いて、炭酸水生成装置１４にて生成された炭酸水からエタノールを生成するエタノール生成装置１５と、波力発電装置１１にて発電された電力を海水淡水化装置１３と炭酸水生成装置１４とエタノール生成装置１５とに分配する電力分配装置１２と、電力分配装置１２による電力の分配を制御する制御装置１８と、を備える。また、生成ユニット１０は、海水淡水化装置１３にて生成された淡水を搬送ライン３０と炭酸水生成装置１４とに分配する分流弁１６と、搬送ライン３０を通じて炭酸水生成装置１４に供給される二酸化炭素の流量を制御する流量制御弁１７と、をさらに備える。
【００２１】
波力発電装置１１は、波のエネルギにより回転する図示しない水車と、水車に連結される図示しないポンプと、ポンプから吐出される作動流体により駆動される図示しないモータと、モータに連結される図示しない発電機と、を有する。波力発電装置１１の水車を回転させる波のエネルギは、最終的には発電機において電力へと変換され、波力発電装置１１にて発電された電力は、電力分配装置１２に送られる。波力発電装置１１は、上記構成のものに限定されず、波力エネルギを電気エネルギに変換することができるものであれば、他の構成であってもよい。なお、作動流体としては、海水淡水化装置１３にて生成された淡水が用いられてもよいし、作動油等が用いられてもよいが、環境保全の観点からは、淡水を用いることが好ましい。
【００２２】
海水淡水化装置１３は、海水を吸い込む図示しない吸込ポンプと、吸込ポンプが吐出した海水を更に加圧する図示しない加圧ポンプと、加圧ポンプにて加圧された海水の一部が透過して淡水化される図示しない逆浸透膜と、を有する。吸込ポンプと加圧ポンプとは、電力分配装置１２から分配された電力によって駆動される。海水淡水化装置１３は、逆浸透膜を透過した淡水を分流弁１６に向けて送出し、逆浸透膜を透過しなかった濃縮海水を海へと還流する。なお、吸込ポンプと加圧ポンプとは、電力ではなく、波力発電装置１１のポンプから吐出される作動流体によって駆動されるものであってもよい。また、海水淡水化装置１３の構成は、上記構成に限定されず、海水を淡水に変換することができるものであれば、他の構成であってもよい。
【００２３】
炭酸水生成装置１４は、後述する二酸化炭素貯蔵装置２２から供給される二酸化炭素を加圧する図示しない加圧ポンプを有する。加圧ポンプは、電力分配装置１２から分配された電力によって駆動される。炭酸水生成装置１４には、海水淡水化装置１３にて淡水化された淡水の一部又は全部が分流弁１６を通じて導かれる。炭酸水生成装置１４では、加圧ポンプで加圧された二酸化炭素を、分流弁１６を通じて導かれた淡水に対して溶け込ませることによって炭酸水が生成される。炭酸水生成装置１４にて生成された炭酸水は、エタノール生成装置１５に供給される。なお、加圧ポンプは、電力ではなく、波力発電装置１１のポンプから吐出される作動流体によって駆動されるものであってもよい。また、二酸化炭素を加圧する手段としては、加圧ポンプに代えて加圧シリンダであってもよい。また、炭酸水生成装置１４の構成は、上記構成に限定されず、淡水に二酸化炭素を溶け込ませて炭酸水を生成することができるものであれば、他の構成であってもよい。
【００２４】
エタノール生成装置１５は、炭酸水生成装置１４にて生成された炭酸水をエタノールに変換する図示しない触媒を有する。触媒は、窒素が比較的高い濃度でドーピングされたシリコン基板に高密度なナノスケール構造を表面に持つカーボンフィルムを生成し、さらにカーボンフィルムにナノサイズの銅を担持させることによって形成される。炭酸水生成装置１４から供給された炭酸水が触媒に接触した状態において、触媒に電力分配装置１２から分配された電力が供給されると、主に下記式（１）の反応が触媒上で生じ、エタノールが合成される。
【００２５】
２ＣＯ2＋９Ｈ2Ｏ＋１２ｅ-→Ｃ2Ｈ5ＯＨ＋１２ＯＨ-  ・・・（１）
このように、エタノール生成装置１５では、同じく生成ユニット１０上に配置された炭酸水生成装置１４にて生成された炭酸水が用いられ、また、炭酸水生成装置１４では、同じく生成ユニット１０上に配置された海水淡水化装置１３にて生成された淡水が用いられる。さらに、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５に供給される電力は、同じく生成ユニット１０上に配置された波力発電装置１１にて発電される。つまり、エタノール生成システム１００において、エタノールの生成に関連する装置は、生成ユニット１０上にコンパクトに配置されているため、淡水及び炭酸水の圧送ロスや電力の送電ロスが低減されることで、海水からエタノールをより効率的に生成することができる。
【００２６】
電力分配装置１２は、制御装置１８からの指令に基づいて、波力発電装置１１によって発電された電力を、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５に分配する。また、電力分配装置１２は、常時、制御装置１８へ電力を供給している。なお、制御装置１８に対して安定した電力を供給するため、電力分配装置１２は、バッテリを介して制御装置１８へ電力を供給してもよい。
【００２７】
制御装置１８は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。なお、制御装置１８は、電力分配装置１２内に組み込まれていてもよい。
【００２８】
制御装置１８には、後述する淡水貯蔵装置２１の淡水の貯蔵量の信号とエタノール貯蔵装置２３のエタノールの貯蔵量の信号とが入力される。制御装置１８は、淡水貯蔵装置２１とエタノール貯蔵装置２３とからの信号に基づいて、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５への電力の供給量を決定し、電力分配装置１２に対して指令を行う。また、制御装置１８は、電力分配装置１２から供給される電力を用いて分流弁１６の切り換え及び流量制御弁１７の開閉を制御する。
【００２９】
分流弁１６は、制御装置１８から供給される電流によって弁の位置が切り換えられる流量制御バルブである。分流弁１６は、海水淡水化装置１３から導かれた淡水を分配し、貯蔵設備２０に通じる搬送ライン３０と炭酸水生成装置１４とへの淡水の流量を無段階で調整する。分流弁１６は、制御装置１８から電流が供給されない状態では、全ての淡水を搬送ライン３０に導き、制御装置１８から供給される電流が大きくなるにつれて炭酸水生成装置１４へ導かれる淡水の流量を増加させる。
【００３０】
なお、分流弁１６に代えて、炭酸水生成装置１４への淡水の流量を調整可能なフロート弁を炭酸水生成装置１４に設けてもよいし、炭酸水生成装置１４に設けられるフロートスイッチによって開閉される開閉弁を設けてもよい。この場合、炭酸水生成装置１４には、炭酸水生成装置１４内に貯留される淡水が減少すれば、海水淡水化装置１３から淡水が補充される。また、これらの弁を用いて炭酸水生成装置１４に淡水を導く場合には、切り換えのために制御装置１８から電流を供給する必要はない。
【００３１】
流量制御弁１７は、制御装置１８から供給される電流によって開度が切り換えられる流量制御バルブである。制御装置１８から電流が供給されない状態では、搬送ライン３０を通じて炭酸水生成装置１４に供給される二酸化炭素の流入を遮断し、制御装置１８から供給される電流が大きくなるにつれて炭酸水生成装置１４へ供給される二酸化炭素の流量を増加させる。
【００３２】
搬送ライン３０は、海水淡水化装置１３にて淡水化された淡水を搬送する淡水搬送管３１と、炭酸水生成装置１４に二酸化炭素を搬送する二酸化炭素搬送管３２と、エタノール生成装置１５にて生成されたエタノールを陸上に搬送するエタノール搬送管３３と、を有する。なお、搬送ライン３０には、波力発電装置１１にて発電された電力を陸上に送るためのケーブルは設けられない。よって、生成ユニット１０と貯蔵設備２０との間では、淡水と二酸化炭素とエタノールとが搬送されることとなる。
【００３３】
貯蔵設備２０は、淡水搬送管３１を通じて搬送された淡水を貯める淡水貯蔵装置２１と、二酸化炭素搬送管３２を通じて炭酸水生成装置１４に搬送される二酸化炭素を貯める二酸化炭素貯蔵装置２２と、エタノール搬送管３３を通じて搬送されたエタノールを貯めるエタノール貯蔵装置２３と、を有する。
【００３４】
淡水貯蔵装置２１は、淡水を貯蔵し、使用者の要求に応じて淡水を供給可能なタンクである。淡水貯蔵装置２１には、重力によって淡水を供給する場合には、図示しない開閉弁が設けられる。また、淡水貯蔵装置２１には、貯められた淡水を汲み上げて用いる場合には、組み上げ用の図示しないポンプが設けられる。
【００３５】
淡水貯蔵装置２１には、淡水貯蔵装置２１内に貯蔵される淡水の貯蔵量を検出する水量検出器２１ａが設けられる。水量検出器２１ａは、淡水の貯蔵量に応じた信号を生成ユニット１０の制御装置１８に出力する。水量検出器２１ａと制御装置１８との間には、淡水の貯蔵量に応じた信号を伝達するための信号線が設けられる。信号線を設ける代わりに、無線通信によって信号を伝達するようにしてもよい。
【００３６】
二酸化炭素貯蔵装置２２は、外部から持ち込まれた二酸化炭素、例えば、重油や石炭等の化石燃料を利用して発電する火力発電設備において回収された二酸化炭素を貯蔵可能なタンクである。二酸化炭素は、二酸化炭素を吸収可能なアミン等のアルカリ性の溶液を用いて貯蔵されてもよいし、二酸化炭素を吸着可能なゼオライト等の吸着材を用いて貯蔵されてもよい。溶液や吸着材から二酸化炭素を放出させるために、二酸化炭素貯蔵装置２２内には、図示しない二酸化炭素放出装置が設けられる。
【００３７】
エタノール貯蔵装置２３は、エタノールを貯蔵し、使用者の要求に応じてエタノールを供給可能なタンクである。エタノール貯蔵装置２３には、タンクローリー等の液体輸送車へエタノールを移送する図示しないポンプが設けられる。エタノールは、常温で液体であり、化石燃料の代替燃料として用いられるため、エタノールの貯蔵には、石油等の化石燃料の貯蔵に用いられていたタンクが流用されてもよい。
【００３８】
エタノール貯蔵装置２３には、エタノール貯蔵装置２３内に貯蔵されるエタノールの貯蔵量を検出するエタノール量検出器２３ａが設けられる。エタノール量検出器２３ａは、エタノールの貯蔵量に応じた信号を生成ユニット１０の制御装置１８に出力する。エタノール量検出器２３ａと制御装置１８との間には、エタノールの貯蔵量に応じた信号を伝達するための信号線が設けられる。信号線を設ける代わりに、無線通信によって信号を伝達するようにしてもよい。
【００３９】
なお、貯蔵設備２０では、淡水貯蔵装置２１に貯められた淡水とエタノール貯蔵装置２３に貯められたエタノールとを使用者に供給するために電力が必要となる場合があり、また、二酸化炭素貯蔵装置２２において溶液や吸着材から二酸化炭素を放出させる際に電力が必要となる場合がある。これらの電力については、貯蔵設備２０周辺の他の設備から電力の供給が可能な場合には、その供給を受け、一方、電力の供給が困難である場合には、エタノール貯蔵装置２３に貯められたエタノールを用いて発電を行う発電機が貯蔵設備２０に設けられる。
【００４０】
次に、エタノール生成システム１００の作用について説明する。
【００４１】
海上または海岸に設けられた波力発電装置１１の水車が波力エネルギによって回転すると、水車に連結されたポンプから作動流体が吐出され、ポンプから吐出された作動流体によりモータが駆動される。モータに連結された発電機が回転されることにより波力エネルギは電気エネルギに変換される。このように波力発電装置１１にて発電された電力は、電力分配装置１２に送られる。
【００４２】
波力発電装置１１において発電が行われると、制御装置１８は、淡水貯蔵装置２１の水量検出器２１ａとエタノール貯蔵装置２３のエタノール量検出器２３ａとからの信号に基づき、電力分配装置１２に対して、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５への電力の分配を指示する。海水の淡水化を優先して行う場合は、海水淡水化装置１３のみに電力が供給される。エタノールの生成を優先して行う場合は、エタノール生成装置１５において必要とされる炭酸水が十分に供給されるように、エタノール生成装置１５とともに海水淡水化装置１３及び炭酸水生成装置１４に電力が分配される。なお、海水の淡水化とエタノールの生成とのどちらを優先的に行うかは制御装置１８において設定することが可能である。
【００４３】
海水の淡水化を優先して行う場合、海水淡水化装置１３では、電力分配装置１２から供給された電力によって、吸込ポンプと加圧ポンプとが駆動される。吸込ポンプによって取り込まれた海水は、加圧ポンプによって加圧されて逆浸透膜に送られる。逆浸透膜に送られた海水の一部は、逆浸透膜を透過して淡水化され、逆浸透膜を透過しなかった海水は、濃縮海水となって海に還流される。
【００４４】
この場合、分流弁１６には制御装置１８から電流が供給されず、海水淡水化装置１３にて生成されすべての淡水は、淡水搬送管３１を通じて淡水貯蔵装置２１に搬送され貯蔵される。このように、海水の淡水化を優先して行う場合には、波力発電装置１１にて発電された電力のほとんどは海水の淡水化に使用されることとなる。
【００４５】
そして、淡水貯蔵装置２１の水量検出器２１ａにおける検出値が所定の値を上回り、淡水貯蔵装置２１に十分な量の淡水が貯蔵されたと制御装置１８において判定されると、制御装置１８は、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５にも電力を分配するように電力分配装置１２に指示する。また、制御装置１８は、分流弁１６に電流を供給し、海水淡水化装置１３にて生成された淡水の全てが炭酸水生成装置１４に導かれるように分流弁１６を切り換えるとともに、流量制御弁１７に電流を供給し、炭酸水生成装置１４へ供給される二酸化炭素の流量が淡水の流量に応じた所定の流量となるように調整する。これにより、炭酸水生成装置１４にて炭酸水の生成が開始されるとともに、エタノール生成装置１５にてエタノールの生成が開始される。
【００４６】
なお、エタノール貯蔵装置２３内のエタノールの貯蔵量も所定量を超えている場合、制御装置１８は、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５への電力の供給を停止するよう電力分配装置１２に指示する。これにより、エタノール貯蔵装置２３内のエタノールがあふれることが防止される。
【００４７】
一方、エタノールの生成を優先して行う場合、海水淡水化装置１３では、海水の淡水化を優先して行う場合と同様に、淡水の生成が行われる。なお、この場合、海水淡水化装置１３に供給される電力は、波力発電装置１１にて発電された電力の一部となるため、海水淡水化装置１３にて生成される淡水は、海水の淡水化を優先して行う場合と比較し、減少することになる。
【００４８】
エタノールの生成を優先して行う場合には、分流弁１６には制御装置１８から比較的多くの電流が供給され、海水淡水化装置１３にて淡水化されたすべての淡水は、分流弁１６を通じて炭酸水生成装置１４へと導かれることになる。また、この場合、制御装置１８は、流量制御弁１７に電流を供給し、炭酸水生成装置１４へ供給される二酸化炭素の流量が、炭酸水生成装置１４へ導かれる淡水の流量に応じた所定の流量となるように流量制御弁１７の開度を制御する。
【００４９】
炭酸水生成装置１４では、電力分配装置１２から分配された電力によって、加圧ポンプが駆動され、加圧ポンプによって加圧された二酸化炭素が、海水淡水化装置１３から導かれた淡水に供給される。このようにして淡水に二酸化炭素が溶け込むことにより炭酸水生成装置１４において炭酸水が生成される。炭酸水生成装置１４にて生成された炭酸水は、エタノール生成装置１５に送られる。
【００５０】
ここで、炭酸水生成装置１４において炭酸水を生成するために用いられる二酸化炭素としては、化石燃料を利用して発電する火力発電設備において回収された二酸化炭素を用いることが好ましい。廃棄処分される二酸化炭素をエタノールの生成に利用することで、エタノールの生成コストを低減させることができるとともに、二酸化炭素の総排出量を減らすことが可能となる。
【００５１】
エタノール生成装置１５では、電力分配装置１２から分配された電力が触媒に供給される。触媒に炭酸水が接触した状態において、触媒に電力が供給されることで、触媒上でエタノールが合成される。エタノール生成装置１５で生成されたエタノールは、エタノール搬送管３３を通じてエタノール貯蔵装置２３へと送られる。
【００５２】
このようにエタノールの生成が優先して行われる場合、波力発電装置１１にて発電された電力は、エタノール生成装置１５にて効率的にエタノールが生成されるように、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５に対して予め設定された割合で分配される。具体的には、エタノール生成装置１５におけるエタノールの生成効率を比較的高い状態とするために最適な量の炭酸水が炭酸水生成装置１４からエタノール生成装置１５に供給され、また、炭酸水生成装置１４からエタノール生成装置１５に供給される炭酸水の量に見合う量の淡水が海水淡水化装置１３から炭酸水生成装置１４に供給されるように、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５に供給される電力の割合が設定される。
【００５３】
そして、エタノール貯蔵装置２３のエタノール量検出器２３ａにおける検出値が所定の値を上回り、エタノール貯蔵装置２３に十分な量のエタノールが貯蔵されたと制御装置１８において判定されると、制御装置１８は、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５への電力の供給を停止するように電力分配装置１２に指示する。また、制御装置１８は、分流弁１６への電流の供給を停止し、海水淡水化装置１３にて生成された淡水のすべての淡水が淡水貯蔵装置２１に送られるように分流弁１６を切り換える。
【００５４】
なお、淡水貯蔵装置２１内の淡水の貯蔵量も所定量を超えている場合には、制御装置１８は、海水淡水化装置１３への電力の供給も停止するように電力分配装置１２に指示する。これにより、淡水貯蔵装置２１内の淡水があふれることが防止される。また、この場合、電力分配装置１２から各装置への電力の分配を停止することに代えて、波力発電装置１１での発電を停止させてもよい。
【００５５】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００５６】
エタノール生成システム１００では、枯渇のおそれがなく且つ無償で入手可能な海水からエタノールが生成される。また、エタノール生成システム１００において、海水からエタノールを生成する過程で必要となるエネルギは、すべて再生可能エネルギである波力エネルギによって賄われる。このため、エタノールの生成コストを大幅に低減させることができる。
【００５７】
また、エタノール生成システム１００では、海水及び二酸化炭素を原料としてエタノールが生成される。このため、トウモロコシやサトウキビ等の穀物を原料とした場合と比較し、原材料費を低減させることができるとともに、食糧不足等の問題が生じることを回避することができる。
【００５８】
また、エタノール生成システム１００では、海水からエタノールを生成する過程で必要となる電力を発電する波力発電装置１１が、海水淡水化装置１３、炭酸水生成装置１４及びエタノール生成装置１５とともに海上または海岸に配置される。このように、波力発電装置１１と、海水からエタノールを生成するための装置１３〜１５と、がコンパクトに配置されることで、送電ロスが低減され、エタノールを効率的に生成することができる。
【００５９】
また、エタノール生成システム１００では、波力エネルギが、長期間にわたって大量に貯めておくことが困難な電力ではなく、長期間にわたって大量に貯蔵しておくことが可能なエタノールに変換されて貯蔵される。このため、波力エネルギを無駄なく効率的に利用することができる。
【００６０】
また、エタノール生成システム１００では、飲用水として利用可能な淡水と、燃料として利用可能なエタノールと、が生成される。このため、例えば、電力の供給網が整備されていない離島や、災害によって一時的に電力の供給が困難となった被災地などにおいて、波力エネルギ等の自然エネルギを利用し飲用水と燃料とを供給することが可能となる。
【００６１】
また、エタノールは、常温で液体であり、化石燃料の代替燃料として用いることができるため、エタノールの貯蔵や輸送には、例えば、沿岸地区に建設された化石燃料用の貯蔵施設や輸送システムといったインフラ設備をそのまま流用することができる。
【００６２】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００６３】
上記実施形態では、発電装置は、波力エネルギを利用して発電する波力発電装置１１である。これに代えて、発電装置は、風力エネルギを利用して発電する風力発電装置であってもよいし、太陽光エネルギを利用して発電する太陽光発電装置であってもよい。また、発電装置は、これらを組み合わせたものであってもよく、例えば、波力発電装置１１と太陽光発電装置とを組み合わせた場合、波が穏やかで波力発電装置１１の発電電力が低下するようなとき、太陽光発電装置による発電電力によって、エタノール生成システム１００に供給される電力の不足分を補充することが可能となる。このように、再生可能エネルギを利用して発電する発電装置を複数種類組み合わせることで、エタノールを生成するために必要となる電力を確実に確保することができる。
【００６４】
以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００６５】
海水からエタノールを生成するエタノール生成システム１００は、波力エネルギを利用して発電する波力発電装置１１と、波力発電装置１１で発電された電力を用いて海水を淡水化する海水淡水化装置１３と、波力発電装置１１で発電された電力を用いて、海水淡水化装置１３にて生成された淡水に二酸化炭素を溶け込ませて炭酸水を生成する炭酸水生成装置１４と、波力発電装置１１で発電された電力を用いて、炭酸水生成装置１４にて生成された炭酸水から触媒を介してエタノールを生成するエタノール生成装置１５と、を備える。
【００６６】
この構成によれば、枯渇のおそれがなく且つ無償で入手可能な海水からエタノールが生成される。また、この構成では、海水からエタノールを生成する過程で必要となるエネルギは、すべて再生可能エネルギである波力エネルギによって賄われる。このため、エタノールの生成コストを大幅に低減させることができる。また、この構成では、海水及び二酸化炭素を原料としてエタノールが生成される。このため、トウモロコシやサトウキビ等の穀物を原料とした場合と比較し、原材料費を低減させることができるとともに、食糧不足等の問題が生じることを回避することができる。また、エタノールは、常温で液体であり、化石燃料の代替燃料として用いることができるため、エタノールの貯蔵や輸送には、例えば、沿岸地区に建設された化石燃料用の貯蔵施設や輸送システムといったインフラ設備をそのまま流用することができる。このため、貯蔵施設や輸送システムの構築費用を削減することができる。
【００６７】
また、エタノール生成装置１５によるエタノールの生成は、海水淡水化装置１３において生成された淡水の量が予め定められた量を超えたときに開始される。
【００６８】
この構成では、海水淡水化装置１３において生成された淡水の量が予め定められた量を超えてからエタノール生成装置１５によるエタノールの生成が開始される。つまり、エタノールの原料となる淡水が十分に生成されるまでは、波力発電装置１１で発電された電力は海水淡水化装置１３のみに供給され、エタノールの原料となる淡水が十分に生成されてからエタノール生成装置１５にも波力発電装置１１で発電された電力が供給される。このように、波力発電装置１１で発電された電力を必要に応じて各装置に分配することで、より効率的にエタノールを生成することができる。
【００６９】
また、発電装置は、波力エネルギ、風力エネルギ及び太陽光エネルギの少なくとも１つのエネルギを利用して発電する。
【００７０】
この構成では、海水からエタノールを生成する過程で必要となるエネルギは、すべて再生可能エネルギである波力エネルギ、風力エネルギ及び太陽光エネルギの少なくとも１つのエネルギによって賄われる。このため、エタノールの生成コストを大幅に低減させることができる。
【００７１】
また、波力発電装置１１は、海水淡水化装置１３とともに海上または海岸に配置され、波力エネルギを利用して発電する。
【００７２】
この構成では、発電装置が波力エネルギを利用して発電する波力発電装置１１であり、波力発電装置１１は、海水を取水する海水淡水化装置１３とともに海上または海岸に配置される。このように、海水を利用する波力発電装置１１及び海水淡水化装置１３がコンパクトに配置されることで、送電ロスが低減され、エタノールを効率的に生成することができる。
【００７３】
また、発電装置は、さらに、風力エネルギ及び太陽光エネルギの少なくとも１つのエネルギを利用して発電する。
【００７４】
この構成では、波力発電装置１１に加えて、風力エネルギ及び太陽光エネルギの少なくとも１つのエネルギを利用して発電する発電装置が設けられる。このため、波が穏やかになるなどによって波力発電装置１１による発電電力が低下した場合であっても、海水からエタノールを生成する装置１３〜１５に対して、再生可能エネルギを利用して発電する他の発電装置から不足する電力を補充することができる。
【００７５】
また、炭酸水生成装置１４には、化石燃料を利用して発電する火力発電設備において回収された二酸化炭素が供給される。
【００７６】
この構成では、化石燃料を利用して発電する火力発電設備において回収された二酸化炭素が炭酸水生成装置１４に供給される。このように廃棄処分される二酸化炭素がエタノールの原材料となるため、エタノールの生成コストを低減させることができる。また、廃棄処分される二酸化炭素がエタノールの生成に再利用されることで、二酸化炭素の総排出量を減らすことができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００７８】
１００・・・エタノール生成システム、１０・・・生成ユニット、１１・・・波力発電装置（発電装置）、１３・・・海水淡水化装置、１４・・・炭酸水生成装置、１５・・・エタノール生成装置、２０・・・貯蔵設備、２１・・・淡水貯蔵装置、２２・・・二酸化炭素貯蔵装置、２３・・・エタノール貯蔵装置
【図１】
2019034900.tif 000003