(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン発酵手段によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、
太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、
蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程と、
メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、
バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とを備え、
蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程における熱源の利用優先度が、太陽熱、バイオマス発電時に排出される排熱の順であることを特徴とする水素製造方法。
【請求項２】
蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の水素製造方法。
【請求項３】
蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の水素製造方法。
【請求項４】
蓄熱手段は成層型蓄熱槽であり、太陽熱を利用して熱媒体を加熱する太陽熱利用手段で加熱された熱媒体を成層型蓄熱槽に供給する配管に三方弁が設けられており、この三方弁は三方弁バイパスとして機能する配管を介して、成層型蓄熱槽からの熱媒体を太陽熱利用手段に供給する配管に接続しており、この三方弁バイパスとして機能する配管にて熱媒体の流量を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の水素製造方法。
【請求項５】
メタン発酵手段によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、
太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、
メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段と、
太陽熱およびバイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱する蓄熱手段と、
蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備え、
加温手段における熱源の利用優先度が、太陽熱、バイオマス発電時に排出される排熱の順であることを特徴とする水素製造装置。
【請求項６】
蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の水素製造装置。
【請求項７】
蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の水素製造装置。
【請求項８】
蓄熱手段は成層型蓄熱槽であり、太陽熱利用手段で加熱された熱媒体を成層型蓄熱槽に供給する配管に三方弁が設けられており、この三方弁は三方弁バイパスとして機能する配管を介して、成層型蓄熱槽からの熱媒体を太陽熱利用手段に供給する配管に接続しており、この三方弁バイパスとして機能する配管にて熱媒体の流量を調整することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、決まった量のバイオマスから最大限の水素を製造するための水素製造方法および水素製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素をエネルギーとして利用する動きが各地で起きている。水素を製造する方法の一つとして、メタンを主成分とした天然ガスや液化石油ガスを原料とし、水蒸気改質反応によって水素を製造する方法があり、現在の水素製造法の主流となっている。
【０００３】
水素製造の原料となるメタンに関しては、下水汚泥や廃棄物バイオマスを利用したメタン発酵が注目されている。近年では、下水汚泥由来のバイオガスから水素を製造し、下水処理場に水素ステーションを構築した例がある（例えば、非特許文献１を参照）。下水汚泥だけでなく、廃棄物バイオマスをメタン発酵し、得られたバイオガスから水素を製造することが計画されている。この時、水素の製造量を増加させるためには、原料として用いるメタン、すなわちバイオガスの量を増加させる必要がある。もともと、メタン発酵処理の目的は、下水汚泥量や廃棄物量の減量にあるため、メタン発酵処理で製造されるバイオガスは、メタン発酵槽の加温に利用される（例えば特許文献１〜５を参照）。そして余剰となったバイオガスのみが水素製造や他の目的に使用される。したがって、水素の製造量を増加させるためには、メタン発酵槽の加温に使用していたバイオガスを水素製造に利用すればよいと考えられる。そのためには、メタン発酵槽を加温する熱源が必要となってくる。
【０００４】
メタン発酵槽の加温をバイオガス以外で実施することを考えると、再生エネルギーの利用が賢明だと考えられる。特に太陽熱から得られる熱を利用することは大変有効であると考えられる。例えば、特許文献１では、小規模畜産業を対象としたメタン発酵処理において、太陽熱を利用した変温管理による温度制御方法が提案されている。しかしながら、太陽熱のみをメタン発酵槽の加温熱源とした場合は、バイオガスは発生するものの日によって安定でなく、ヒーターを熱源とした場合と比べて発生量に１ヶ月間で約３倍程度差が生じている。この原因としては、天候に左右され太陽熱が利用できない期間が生じることや、冬季の夜間には熱源として利用できないといった理由が挙げられている。バイオガスから水素を製造することを考えた場合、ある程度の量を安定的に製造できることが望ましいが、特許文献１に記載の方法ではこれを実現することは難しい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】国土交通省プレスリリース、世界初の試み「下水汚泥からの水素創エネ技術」実証施設が稼働開始、［online］、［２０１５年１０月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/kisya/journal/kisya20150324.pdf＞
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１０１１８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１４４７号公報
【特許文献３】特開２００５−２１８３９号公報
【特許文献４】特開２００５−１９８６１８号公報
【特許文献５】特開２００８−２００６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する技術において、水素の製造量を最大化するためにバイオガスを水素製造に最大限有効活用することのできる技術が求められていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することのできる水素製造方法および水素製造装置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】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水素製造方法は、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る水素製造装置は、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、太陽熱を蓄熱する蓄熱手段と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る他の水素製造装置は、上述した発明において、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段をさらに備え、加温手段は、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る他の水素製造装置は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る他の水素製造装置は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る水素製造方法によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とをさらに備えるので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能であるという効果を奏する。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。
【００１９】
また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなるという効果を奏する。
【００２０】
また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係る水素製造装置によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、太陽熱を蓄熱する蓄熱手段と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができるという効果を奏する。
【００２２】
また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段をさらに備え、加温手段は、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱するので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能であるという効果を奏する。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。
【００２３】
また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明に係る水素製造方法の実施の形態を示す概略フローチャート図である。
【図２】図２は、本発明に係る水素製造装置の実施の形態１を示す概略構成図である。
【図３】図３は、本発明に係る水素製造装置の実施の形態２を示す概略構成図である。
【図４】図４は、本発明に係る水素製造装置の実施の形態３を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る水素製造方法および水素製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２７】
［水素製造方法］
まず、本発明に係る水素製造方法について説明する。
図１に示すように、本発明に係る水素製造方法は、下水汚泥由来のメタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱システムによる太陽熱を蓄熱槽（蓄熱手段）に蓄熱する工程（ステップＳ１）と、蓄熱槽からの熱を利用してメタン発酵槽（メタン発酵手段）を加温する工程（ステップＳ２）と、メタン発酵槽によって生産されるバイオガスから水素を製造する工程（ステップＳ３）とを備える。
【００２８】
本実施の形態によれば、太陽熱を利用してメタン発酵槽を加温する際に、蓄熱した熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵槽を加温することが可能である。このため、メタン発酵槽で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスを利用して水素を製造する際に、水素量を安定的に製造し、かつメタン発酵により生産されたバイオガスを限りなく最大量水素に変換することができる。
【００３０】
上記の実施の形態において、図１に示すように、メタン発酵槽によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱槽に蓄熱し、この蓄熱を利用してメタン発酵槽を加温する工程（ステップＳ４）をさらに備えてもよい。このようにすれば、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵槽を加温することが可能である。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。
【００３１】
また、上記の実施の形態において、蓄熱槽を成層型蓄熱槽で構成し、この成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えてもよい。このようにすれば、メタン発酵槽の加温制御が行いやすくなる。
【００３２】
また、成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えてもよい。このようにすれば、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。
【００３３】
［水素製造装置］
次に、本発明に係る水素製造装置について説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１の水素製造装置について説明する。
図２は、本実施の形態１に係る水素製造装置の概略構成図であり、太陽熱を利用したメタン発酵槽の加温とバイオガス由来の水素製造フローの一例を示している。
【００３５】
この図に示すように、本実施の形態１に係る水素製造装置１００は、下水汚泥由来のメタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用して熱媒体を加熱する太陽熱システム１０（太陽熱利用手段）と、熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱槽１２（蓄熱手段）と、蓄熱槽１２からの熱を利用してメタン発酵槽１４（メタン発酵手段）を加温する加温手段としての熱媒体が流通する配管１６〜２６を備える。なお、蓄熱槽１２、メタン発酵槽１４にはそれぞれ温度測定装置１２Ａ、１４Ａが備わっており、これらを用いて温度制御管理することができる。
【００３６】
上記の太陽熱システム１０、蓄熱槽１２、メタン発酵槽１４、配管１６〜２６等は、太陽熱を利用したメタン発酵槽１４の加温装置として機能する。
【００３７】
配管１６〜２６は、熱媒体が循環する回路を構成している。入口側の配管１６は、太陽熱システム１０で加熱された熱媒体を、ポンプ２８および配管１８を介して蓄熱槽１２に供給する。配管２０は蓄熱槽１２からの熱媒体をメタン発酵槽１４に供給し、配管２２はメタン発酵槽１４からの熱媒体を蓄熱槽１２に供給する。配管２４は蓄熱槽１２からの熱媒体を、ポンプ３０および出口側の配管２６を介して太陽熱システム１０に供給する。また、配管１８には三方弁３２が設けられている。三方弁３２は配管３４を介して配管２４に接続しており、配管３４は三方弁バイパスとして機能する。なお、この配管系統においてポンプ２８、３０の代わりに膨張弁を使用して差圧により流量を形成してもよい。
【００３８】
なお、この水素製造装置１００は、バイオガス由来の周知の水素製造設備を備える。この水素製造設備としては、例えば、脱硫設備３６、バイオガス用のガスホルダ３８、ガウス昇圧ブロア４０、シロキサン除去設備４２、膜分離装置４４、水蒸気改質による水素製造設備４６、水素貯蔵タンク４８、水素運搬車両５０などで構成することができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、太陽熱システム１０を利用してメタン発酵槽１４を加温する際に、蓄熱槽１２にも熱を蓄熱しておき、この蓄熱した熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵槽１４を加温することが可能である。このため、メタン発酵槽１４で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスを利用して水素を製造する際に、水素量を安定的に製造し、かつメタン発酵により生産されたバイオガスを限りなく最大量水素に変換することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の水素製造装置について説明する。
図３は、本実施の形態２に係る水素製造装置の概略構成図であり、太陽熱とバイオマス発電の排熱を利用したメタン発酵槽の加温とバイオガス由来の水素製造フローの一例を示している。
【００４２】
この図に示すように、本実施の形態２に係る水素製造装置２００は、上記の実施の形態１の水素製造装置１００の構成に加え、バイオマス発電装置５２（バイオマス発電手段）と、熱交換器５４と、加温手段としての熱媒体が流通する配管５６〜６０をさらに備えたものである。
【００４３】
バイオマス発電装置５２は、メタン発酵槽１４によって生産されるバイオガスの一部（消化ガス）を利用してバイオマス発電（消化ガス発電）を行うものである。利用する消化ガスとしては、膜分離装置４４で水素製造のために精製して純度を高めたメタンの一部を利用することができる。本実施の形態では、バイオマス発電装置５２によるバイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱槽１２に蓄熱する。
【００４４】
入口側の配管５６は、バイオマス発電装置５２の発電時に排出される排熱で加熱された熱媒体を熱交換器５４に供給する。配管５８は熱交換器５４からの熱媒体をバイオマス発電装置５２に供給する。配管６０は三方弁３０Ａからの熱媒体を熱交換器５４を介して三方弁２８Ａ、配管１８に供給する。このため、バイオマス発電装置５２の発電時に排出される排熱は熱交換器５４を介して配管１８に供給され、蓄熱槽１２に蓄熱され、メタン発酵槽１４の加温に利用される。
【００４５】
本実施の形態によれば、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにも、バイオマス発電装置５２からの排熱を利用してメタン発酵槽１４を加温することが可能である。なお、バイオマス発電装置５２により生じた電力は、水素製造装置２００に付随する処理設備に利用することが可能である。
【００４６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３の水素製造装置について説明する。
図４は、本実施の形態３に係る水素製造装置の部分的な概略構成図であり、太陽熱と成層型蓄熱槽を利用したメタン発酵槽の加温の一例を示している。水素製造設備については図示を省略している。
【００４７】
この図に示すように、本実施の形態３に係る水素製造装置３００は、上記の実施の形態１または２において、蓄熱槽１２を成層型蓄熱槽１２０で構成したものである。本実施の形態では、成層型蓄熱槽１２０に備わる温度測定装置１２Ａが、成層型蓄熱槽１２０の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するためのモニタリング手段として機能する。また、熱源入口の配管１８には、熱媒体の温度を測定するための温度測定装置３２Ａが設けられている。
【００４８】
温水を熱媒体として用いた場合、密度差によって成層型蓄熱槽１２０の下側には低温の温水（図の例では４０℃の冷水と表記）が、上側には高温の温水（図の例では６０℃の温水と表記）が貯留し、その境目が温度境界となる。
【００４９】
この構成において、三方弁バイパスである配管３４の流量を調整して、成層型蓄熱槽１２０の入口温度が例えば６０℃まで上がるように熱源入口の温度を上げておく。このとき、成層型蓄熱槽１２０の温度境界をモニタリングしておく。温度境界は加温可能時間と相関関係にあるため、温度境界をモニタリングすることで、メタン発酵槽１４を加温する加温可能時間を成層型蓄熱槽１２０側で把握することが可能となる。これにより、メタン発酵槽１４の加温制御が行いやすくなる。
【００５０】
上記の実施の形態において、熱源の利用優先度は、（１）太陽熱、（２）バイオマス発電の排熱とすることが好ましい。これらの熱源の制御は、メタン発酵槽１４と蓄熱槽１２（または成層型蓄熱槽１２０）での温度測定だけで制御するのではなく、数日先までの気象情報（例えば気象予報）も考慮して制御を行うことが望ましい。この場合、例えば、成層型蓄熱槽１２０の温度境界のモニタリング情報と、数日先までの気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電のオン／オフを制御する制御手段をさらに備えてもよい。このようにすることで、バイオマス発電の排熱を使用する際にも最小限のバイオガス利用となり、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。
【００５１】
なお、太陽熱システム１０の設置場所としては、例えば、下水汚泥から水素製造する場合には、下水処理場の遊休地を使用することで十分量の太陽熱を確保可能である。
【００５２】
以上のように、本実施の形態によれば、バイオマス由来のメタンを利用し水素を製造する場合において、メタン発酵槽１４の加温を太陽熱、蓄熱、バイオマス発電の排熱の順の優先度で利用することにより、メタン発酵槽１４の加温に必要なバイオガス量を削減できる。これにより、バイオガスを最大限利用することができ、水素製造量を増大することができる。また、メタン発酵槽１４の加温を太陽熱システム１０と蓄熱槽１２だけで制御しないことで、自然エネルギーを利用できないときでも加温が可能であり、天候に左右されずメタン発酵槽１４の温度を適温で維持できる。すなわち、量的に安定的なバイオガスの入手が可能となる。
【００５３】
なお、上記の実施の形態においては、下水汚泥由来のメタン発酵処理に適用する場合について説明したが、本発明は下水汚泥に限るものではなく、他の廃棄物を利用したメタン発酵処理および水素製造設備においても同様に適用可能である。
【００５４】
以上説明したように、本発明に係る水素製造方法によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造方法であって、太陽熱を蓄熱手段に蓄熱する工程と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する工程とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。
【００５５】
また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行う工程と、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱する工程とをさらに備えるので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能である。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。
【００５６】
また、本発明に係る他の水素製造方法によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握する工程をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなる。
【００５７】
また、本発明に係る他の水素製造方法は、上述した発明において、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界のモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する工程をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。
【００５８】
また、本発明に係る水素製造装置によれば、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造する水素製造装置であって、太陽熱を利用可能にする太陽熱利用手段と、太陽熱を蓄熱する蓄熱手段と、蓄熱手段からの熱を利用してメタン発酵手段を加温する加温手段とを備えるので、太陽熱を利用してメタン発酵手段を加温する際に、蓄熱手段からの熱を利用することで、夜間や雨天時の太陽熱を直接利用できない期間にもメタン発酵手段を加温することが可能である。このため、メタン発酵手段で生産されたバイオガスを全て水素製造に使用することができる。したがって、バイオガスを水素製造に最大限有効活用することができる。
【００５９】
また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、メタン発酵手段によって生産されるバイオガスの一部を利用してバイオマス発電を行うバイオマス発電手段をさらに備え、加温手段は、バイオマス発電時に排出される排熱を蓄熱手段に蓄熱するので、天候などにより太陽熱を利用できない場合などにもメタン発酵手段を加温することが可能である。なお、バイオマス発電により生じた電力は、付随する処理設備に利用することが可能である。
【００６０】
また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングして加温可能時間を把握するモニタリング手段をさらに備えるので、メタン発酵手段の加温制御が行いやすくなる。
【００６１】
また、本発明に係る他の水素製造装置によれば、蓄熱手段である成層型蓄熱槽の温度境界をモニタリングするモニタリング手段と、モニタリング手段によるモニタリング情報と気象予報情報から、太陽熱による蓄熱可能な熱量を予測し、予測した熱量に基づいてバイオマス発電を制御する制御手段をさらに備えるので、バイオマス発電からの排熱を利用する場合のバイオガス使用量を最小限に制御でき、水素製造に使用できるバイオガスをより多く確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る水素製造方法および水素製造装置は、メタン発酵処理によって生産されるバイオガスから水素を製造するのに有用であり、特に、バイオガスを水素製造に最大限有効活用するのに適している。
【符号の説明】
【００６３】
１０  太陽熱システム（太陽熱利用手段）
１２  蓄熱層（蓄熱手段）
１２Ａ，１４Ａ，３２Ａ  温度測定装置
１４  メタン発酵槽（メタン発酵手段）
１６，１８，２０，２２，２４，２６，３４，５６，５８，６０    配管（加温手段）
２８，３０  ポンプ
２８Ａ，３０Ａ，３２  三方弁
３６  脱硫設備
３８  ガスホルダ
４０  ガス昇圧ブロア
４２  シロキサン除去設備
４４  膜分離装置
４６  水素製造設備
４８  水素貯蔵タンク
５０  水素運搬車両
５２  バイオマス発電装置（バイオマス発電手段）
５４  熱交換器
１００，２００，３００  水素製造装置
１２０  成層型蓄熱槽（蓄熱手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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