(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー供給システム（２）であって、
電気エネルギー（４６）を輸送する電力網（３６）形態の第１のエネルギー供給網（４）と、
流体作動物質（５６）用の輸送システム（６０）を備える第２のエネルギー供給網（６）と、
１つ以上のエネルギー消費者（１１、１０）において前記流体作動物質のエネルギー利用中に発生する二酸化炭素を含有する残留ガス（５８）を返送する輸送システム（６２）と、
炭素を含有する物質（５０、５４、５８）から前記流体作動物質を生成し、前記第２のエネルギー供給網に供給することができる少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）と、を備える前記エネルギー供給システム（２）において、
前記第２のエネルギー供給網から取り込んだ前記流体作動物質を電気エネルギー（７４、７６、７８）に転換して、ローカル電力網（９０）に供給することができる、ローカルエネルギー供給網（２９）に供給する少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）であって、
前記エネルギー供給システム（２）の前記第１のエネルギー供給網の電力網（４、３６）から電流（４６）を抽出し、該電流をより低電圧の電流に転換し、このより低電圧の電流（４７）を前記ローカルエネルギー供給網の電力網（９０）に供給する装置と、前記エネルギー供給システムの流体作動物質用の前記輸送システム（６、６０）から前記流体作動物質（５６）を抽出し、前記流体作動物質から電流（４７）を生成し、前記ローカルエネルギー供給網の前記電力網に前記電流を供給する装置と、前記ローカルエネルギー管理ユニット（１０）において前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用中に発生する残留ガス（５８）を収集し、前記エネルギー供給システム（２）の二酸化炭素を含有する残留ガスを返送する前記輸送システム（６、６２）にこれらの残留ガスを返送する装置とを備える、少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）と、
通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システム（２）の前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）及び前記少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）または別のエネルギー消費者（１１）と通信することができ、前記エネルギー供給システム（２）のうち、前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）、前記少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）及び前記別のエネルギー消費者（１１）の動作を制御するように構成された前記エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）と、
前記通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システムの前記制御ユニット（９）と通信するように構成される前記少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）の制御システム（７０）と、を特徴とし、
前記エネルギー供給システム（２）の前記制御ユニット（９）は、可能な限り小さな寸法の前記第２のエネルギー供給網（６、６０）がライン断面及び／または動作圧に関して実現されるように、前記第１のエネルギー供給網の電力網（４、３６）からの電流（４６）の送出量及び前記第２のエネルギー供給網（６）の流体作動物質（５６）用の前記輸送システム（６）からの流体作動物質（５６）の送出量を制御するように構成されている、エネルギー供給システム（２）。
【請求項２】
前記エネルギー供給システム（２）の前記制御ユニット（９）は、前記対応する供給網（３６、６０）の可能な限り均一な負荷が経時的に達成されるように、前記より高いレベルの電力網（４、３６）からの電流（４６）の送出量及び前記第２のエネルギー供給網（６）の流体作動物質（５６）用の前記輸送システム（６）からの流体作動物質（５６）の送出量を制御するように構成されている、請求項１に記載のエネルギー供給システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）は、二酸化炭素を含有する残留ガスを返送する前記輸送システム（６２）から残留ガス（５８）を抽出して、抽出の前記残留ガスのうち炭素を含有する画分を用いて前記流体作動物質（５６）を生成するように構成されている、請求項１に記載のエネルギー供給システム。
【請求項４】
前記流体作動物質（５６）の製造に使用される水素ガス（４８）の電解生成用のシステム（４４）を備える、請求項３に記載のエネルギー供給システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）は、熱分解コークス（５１）及び熱分解ガス（５２）に炭素を含有する物質（５０）を熱分解する第１のサブユニット（３８）と、合成ガス（５３）及び残渣（５５）に前記熱分解コークス（５１）をガス化する第２のサブユニット（４０）と、流体作動物質（５６）及び未使用の戻りガス（５４）に前記合成ガス（５３）を転換する第３のサブユニット（４２）とを備え、かつ前記３つのサブユニットはいずれも、圧密的に閉鎖されており、閉回路を形成する利用システム（３７）と、前記第２のサブユニット及び／または前記第３のサブユニットに前記第１のサブユニットを連結する前記熱分解ガス用の輸送ラインと、前記第３のサブユニット及び／または前記第１のサブユニットに前記第２のサブユニットを圧密的に連結する前記合成ガス用の輸送ラインと、前記第１のサブユニット及び／または前記第２のサブユニットに前記第３のサブユニットを圧密的に連結する前記戻りガス用の輸送ラインとを有し、前記水素ガス（４８）は前記３つのサブユニットのうちの少なくとも１つに供給される、請求項４に記載のエネルギー供給システム。
【請求項６】
前記第３のサブユニット（４２）は、フィッシャー・トロプシュ合成ステップ及び／または液相メタノール合成ステップを含む、請求項５に記載のエネルギー供給システム。
【請求項７】
前記利用システム（３７）は、前記第２のエネルギー供給網（６）からの残留ガス（５８）を前記３つのサブユニット（３８、４０、４２）のうちの少なくとも１つに供給するように構成されている、請求項５または６に記載のエネルギー供給システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）は、電流（４５、４６）を生成するシステム（６８、６９）を備える、請求項１に記載のエネルギー供給システム。
【請求項９】
電流（４５、４６）を生成するシステム（６８）は、プロセス蒸気によって作動される蒸気タービンを有する、請求項８に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１０】
電流（４５、４６）を生成する前記システム（６９）は、流体作動物質（５６）により作動されるガスタービンまたはガス／蒸気併用タービンを有する、請求項８または９に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１１】
生成された前記電流を前記第１のエネルギー供給網（４）に供給するために、少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）が設けられる、請求項８又は９に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１２】
前記制御ユニット（９）は、通信網（１６）を介して、他のエネルギー供給システム（２’）の制御ユニット（９’）及び／または外部電力ステーション（１４、１４”、１５）及び／またはより高い階層レベルの電力網（３４）の制御システムと通信するように構成されている、請求項１１に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）の前記制御システム（７０）は、通信網（１６）を介して、前記ローカルエネルギー供給網（２９）のローカルエネルギー消費者（２６）及びローカルエネルギー生産者（２８）と通信するように構成されている、請求項１２に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）は、熱媒（８８）を加熱及び／または冷媒（８９）を冷却する装置であって、これに必要なエネルギーが前記エネルギー供給システム（２）の前記電力網（４、３６）から引き出され、かつ／または前記エネルギー供給システムの前記第２のエネルギー供給網（６）の流体作動物質（５６）用の前記輸送システム（６）から得られた前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用により得られる装置と、前記ローカルエネルギー供給網（２９）の対応する熱輸送システム（９２）または冷温輸送システム（９４）に前記加熱された熱媒（８８）及び／または冷却された冷媒（８９）を供給する装置と、を有する、請求項１１に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１５】
エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）は、前記２つのエネルギー供給網（４、６）への最大輸送量が制御しない場合よりも低くなるように、前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）及び前記少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）を制御及び調整するように構成されている、請求項１１に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１６】
ローカルエネルギー供給網（２９）に供給するためのエネルギー管理ユニット（１０）であって、エネルギー供給システム（２）のより高いレベルの電力網（４、３６）から電流（４６）を抽出し、該電流をより低電圧の電流（４７）に転換し、かつこのより低電圧の電流を前記ローカルエネルギー供給網の電力網（９０）に供給する装置と、
前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質用の輸送システム（６、６０）から流体作動物質（５６）を抽出し、前記流体作動物質（５６）から電流（４７）を生成し、かつ前記ローカルエネルギー供給網の前記電力網に前記電流を供給する装置と
を備えるエネルギー管理ユニット（１０）において、制御システム（７０）が、通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）と通信するように、かつ前記対応する供給網（３６、６０）の経時的な負荷が可能な限り均一になるように、及び／または可能な限り小さな寸法の第２のエネルギー供給網（６、６０）が導体断面及び／または動作圧に関して実現されるように、前記より高いレベルの電力網（４、３６）からの電流（４６）の送出量及び前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質用の前記輸送システム（６、６０）からの流体作動物質（５６）の送出量を制御するように構成されていることを特徴とする、エネルギー管理ユニット（１０）。
【請求項１７】
前記制御システム（７０）は、通信網（１６）を介して前記ローカルエネルギー供給網（２９）のローカルエネルギー消費者（２６）及びローカルエネルギー生産者（２８）と通信するように構成されている、請求項１６に記載のエネルギー管理ユニット。
【請求項１８】
前記制御システム（７０）は、前記より高いレベルの電力網（４、３６）から前記ローカルエネルギー供給網（２９）の電力要件のベース負荷のみを実質的に引き出す一方で、前記ローカルエネルギー供給網（２９）の電力要件のピーク負荷が流体作動物質のエネルギー利用によって回収されるように、前記エネルギー管理ユニット（１０）を制御するように構成されている、請求項１６または１７に記載のエネルギー管理ユニット。
【請求項１９】
前記制御システム（７０）は、前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質用の前記輸送システム（６、６０）からの流体作動物質（５６）の送出量が経時的に実質的に一定であるように前記エネルギー管理ユニット（１０）を制御するように構成されている、請求項１６又は１７に記載のエネルギー管理ユニット。
【請求項２０】
前記制御システム（７０）は、前記より高いレベルの電力網（４、３６）から前記ローカルエネルギー供給網（２９）の電力要件のベース負荷のみを実質的に引き出す一方で、前記ローカルエネルギー供給網（２９）の電力要件のピーク負荷が流体作動物質のエネルギー利用によって回収されるように、前記エネルギー管理ユニット（１０）を制御するように構成されており、且つ、
前記制御システム（７０）は、前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質用の前記輸送システム（６、６０）からの流体作動物質（５６）の送出量が経時的に実質的に一定であるように前記エネルギー管理ユニット（１０）を制御するように構成されている、請求項１６又は１７に記載のエネルギー管理ユニット。
【請求項２１】
前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用中に前記エネルギー管理ユニット（１０）で発生する残留ガス（５８）を収集し、前記エネルギー供給システム（２）の残留ガス輸送システム（６、６２）にこれらの残留ガスを返送する装置を備える、請求項１８に記載のエネルギー管理ユニット。
【請求項２２】
熱媒（８８）を加熱及び／または冷媒（８９）を冷却する装置であって、これに必要なエネルギーが前記エネルギー供給システム（２）の前記電力網（４）から引き出され、かつ／または前記エネルギー供給システムの前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質用の前記輸送システム（６、６０）から得られた前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用により得られる装置と、前記ローカルエネルギー供給網（２９）の対応する熱輸送システム（９２）または冷温輸送システム（９４）に前記加熱された熱媒（８８）及び／または冷却された冷媒（８９）を供給する装置と、を備える、請求項１８に記載のエネルギー管理ユニット。
【請求項２３】
ローカルエネルギー供給網（２９）に供給するためのエネルギー管理ユニット（１０）であって、
エネルギー供給システム（２）のより高いレベルの電力網（４、３６）から電流（４６）を抽出し、該電流をより低電圧の電流（４７）に転換し、かつこのより低電圧の電流を前記ローカルエネルギー供給網の電力網（９０）に供給する装置と、
前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質用の輸送システム（６、６０）から流体作動物質（５６）を抽出し、前記流体作動物質（５６）から電流（４７）を生成し、かつ前記ローカルエネルギー供給網の前記電力網に前記電流を供給する装置と
を備えるエネルギー管理ユニット（１０）において、
通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）と通信する制御システム（７０）と、
前記エネルギー管理ユニット（１０）において前記流体作動物質（５６）のエネルギー利用中に発生する残留ガス（５８）を収集し、前記エネルギー供給システム（２）の残留ガス輸送システム（６、６２）にこれらの残留ガスを返送する装置と、を特徴とし、
前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質（５６）用の前記輸送システムと、前記エネルギー供給システム（２）の前記残留ガス輸送システム（６、６２）とが共通ライン系として設計されており、
前記制御システム（７０）は、該共通ライン系からの流体作動物質（５６）を抽出することと該共通ライン系に残留ガスを供給することを交互にするように構成されている、エネルギー管理ユニット（１０）。
【請求項２４】
１つ以上のローカルエネルギー供給システム（３０）に電気エネルギー（４７）を供給する方法であって、
−  より高いレベルの電力網（３４）から電気エネルギー（４５）を引き出して、第１のエネルギー供給網（４）に供給（４６）し、
−  少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）を用いて流体作動物質（５６）を生成し、場合によっては一時的に保管（６４）し、第２のエネルギー供給網（６）に供給し、前記流体作動物質の生成に必要なエネルギーを、前記より高いレベルの電力網（３４）から引き出し、場合によっては、エネルギーを含有し炭素を含有する原料（５０）から得、
−  少なくとも１つのエネルギー管理ユニット（１０）を用いて前記第１のエネルギー供給網（４）から電気エネルギー（４６）を引き出し、ローカル電力網（９０）に供給し、
−  少なくとも１つの前記エネルギー管理ユニット（１０）を用いて前記第２のエネルギー供給網（６）から流体作動物質（５６）の形態のエネルギーを得て、場合によっては一時的に保管（６４’）し、前記流体作動物質のエネルギーを利用することにより前記ローカルエネルギー供給システム（３０）用の電気エネルギー（４７）を生成して、前記ローカル電力網（９０）に供給し、
−  前記２つのエネルギー供給網（４、６）への最大輸送量が制御しない場合よりも小さくなるように、前記少なくとも１つのエネルギー管理ユニットによって、前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）を用いた流体作動物質（５６）の前記生成ならびに電気エネルギー（４６）及び流体作動物質（５６）の形態である異なる２つの形態のエネルギーの取得を制御及び調整する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の序文に係る、ローカル及び地域のエネルギーシステム及びエネルギー消費者に電力を供給する、エネルギー供給システム、エネルギー管理ユニット及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のエネルギー供給システムは、集中型エネルギー生成ユニットがある形態（例えば電気エネルギー、湯または熱蒸気の形態の熱エネルギー（地域暖房）、あるいは天然ガスの形態の化学エネルギー）でエネルギーを利用可能にし、これらのエネルギーを適した電力システムを介して多数のエネルギー消費者ユニットに送るという概念に基づいている。
【０００３】
空間的に分布している複数のエネルギー消費者ユニットにエネルギーを供給する（例えば家庭に電力を供給する）場合、十分な供給電力及び供給の安全性を確実にするためには、対応する供給網の規模及び構造を十分なものにすることが重要な要素である。
【０００４】
供給網は種々の階層レベルを含んでいることが多い。いくつかのローカルまたは地域消費者ユニットは共にローカル網にグループ化され、次に、より高いレベルの網に接続される場合がある。例えば電力網の場合、複数の小さな消費者ユニット（例えば異なる家庭）は共通のローカル低電圧グリッドに接続される。次に、異なる低電圧網は変圧器を介して、地域エネルギー輸送に用いられる中電圧網に接続される。大規模な発電所から長い距離を経て中電圧網に電気エネルギーを輸送するために、高電圧分配網が用いられる。より小規模な発電所はまた、エネルギーを中電圧網に供給し、ローカルエネルギー生産者（例えば太陽光発電システムまたは風力発電所など）は低電圧網に供給することができる。
【０００５】
供給網の別の例は、熱エネルギーが水蒸気または湯（例えば１２０℃、１６バール）の形態で生成されて一次回路を介して種々の消費者ユニットへ輸送されて、建物を暖房し、湯を生成するのにその熱が用いられる地域暖房システムである。一般的な共通地域暖房システムでは、熱エネルギーは熱電併給プラント（例えば木片加熱システムまたは廃棄物焼却発電所）で集中的に生成される。エネルギー消費者は、適した熱交換器を介して地域暖房システムの一次回路に、直接接続されているか、ローカル第２の回路を介して間接的に接続されている。地域暖房ネットワークと同様に地域冷房網も存在するが、基本的に同様に輸送される熱エネルギーである。
【０００６】
１つ以上のエネルギー生産者によって供給される空間的に分布した供給網を介したエネルギー供給の場合、供給網及びエネルギー生産者両方に必要な能力は、エネルギー消費者の必要な最大ピークエネルギー要件から得られる。このエネルギー要件は概して、相当な時間的変動を被ることになる。例えば、地域暖房網では、消費ピークは早朝及び深夜に生じるが、配電網では、消費ピークは午前中、正午及び夕方に生じる。
【０００７】
エネルギー需要は変動するため、エネルギーの平均スループットの倍数のために空間的に分布する供給網を設計する必要がある。例えば地域暖房システムでは、冬の最も寒い日に想定される最大１日消費ピークに対処できるように、ラインを設計する必要がある。供給網が非常に弱い設計であると、能力の問題の結果、エネルギー供給は不十分になることがある。
【０００８】
電力網の場合、過負荷は網を崩壊させることさえある。この点で網のノードに配置された例えば１０００Ａの上限を有するヒューズは極めて重要である。５０ｋＶ用に設計された網では、これは５０ＭＷの最大出力になり、２５ｋＶ用に設計された網では２５ＭＷの最大出力になる。供給網への投資コストはその能力とは不釣合いに上昇するため、消費ピークが低いと、ネットワークの構築及び運用を大幅に節約することができる。
【０００９】
この供給網と同様、エネルギー生産者も消費ピークに対応することがきる必要がある。発電所の場合、ベースロード生成用のスローな発電所（原子力発電所、石炭火力発電所、河川水力発電所、風力発電所等）とピークロード生成用の迅速始動発電所（揚水発電所、ガス火力発電所等）がこの目的のために組み合わせられる。必要となる過剰な能力も投資コストを上げることになる。
【００１０】
例えば太陽光発電システム及び風力発電所など、地域またはローカル電力網に接続された小規模発電所の数は増えているので、生産の変動は網のオペレータにとって予測が困難になることが分かっている。さらに、網のオペレータは一部にはローカルで生産されたエネルギーを網に供給することを法律的に義務付けられているので、場合によっては、生産をコントロールすることすらできない。網を設計する際にはこのような追加のエネルギー生産ピークも考慮しなければならず、使用可能な平均能力はさらに低減される。
【００１１】
エネルギー供給網のより均一な負荷を達成し、ひいては網及びエネルギー生産者の必要な能力をより低くし、それに関連して低い損失の結果としてエネルギー効率を改善するための種々のアプローチが知られている。
【００１２】
電力供給の場合、柔軟性のある及び柔軟性のない異なるエネルギー生産システム、エネルギー貯蔵システム（揚水発電所）及びエネルギー消費システムを調整することにより網の負荷を空間的かつ一時的に可能な限り均一にするために、いわゆるスマートグリッドが用いられる。このために、スマートグリッドの種々の構成要素は相互に通信する。電気エネルギーのローカル消費及びローカル生成が外部から制御されるのは限られた範囲に限られるので、これには限界がある。
【００１３】
地域暖房システムでは、温水タンクまたは潜熱蓄積器（例えば独特許出願第ＤＥ２７３０４０６Ｃ２号に示すような）の形態の適した熱エネルギー貯蔵部を用いて、１日の間のエネルギー需要の変動が均一化される。それは適した蓄熱器（例えば温水タンクまたは潜熱蓄積器）を使用して１日のエネルギー要件を均衡化する例えば独特許出願第ＤＥ２７３０４０６Ｃ２号から知られている。例えば独特許出願第ＤＥ１０３１１０９１Ｂ４号及び独特許出願第ＤＥ３１２３８７５Ｃ２号に記載されているように、湯蓄積器、暖房システムおよび湯調製を適切に結合することによって、熱利用の効率を改善することができる。
【００１４】
論文「Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｐｌａｎｎｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  ｉｎ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｅｖｅｎｔｓ  Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ  ａ  Ｂｕｌｋ  Ｇｒｉｄ，Ｂａｃｋｕｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔｓ，ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏ  Ｇｒｉｄｓ」（ＩＥＥＥ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ４（２），ｐ．１６７，Ｊｕｎｅ  ３，２０１０）では、Ａ．Ｋｗａｓｉｎｓｋｉは、ローカル網に電力を供給する技術的な３種の選択肢の例（すなわち、変電所による外部網への接続、ローカル網と外部網との間のインターフェースのバックアップ用ディーゼル発電所、およびエネルギー生成によるマイクログリッド（例えばガスタービンによって駆動される発電機））を用いて自然災害におけるエネルギー供給システムのリスク評価について考察している。
【００１５】
論文「Ｃｕｔｔｉｎｇ  Ｃａｍｐｕｓ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｓｔｓ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」（ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｍａｇａｚｉｎｅ  Ｓｅｐｔ．２０１３，ｐ．４０，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２３，２０１３）では、Ｍ．Ｓｈａｈｉｄｅｈｐｏｕｒらは、外部供給網の停電を均衡化するために発電機がガスタービンを用いて作動されるイリノイ工科大学にあるマイクログリッドを記載している。発電機を使用せずに短期間の停電に対処するために蓄積器が用いられる。得られるエネルギー、建物内の内部停電を最小に抑えるためにいくつかの別個の供給回路を備えた内部電力網の建設および再生可能なエネルギー源（太陽光、風力エネルギー）のローカル網への統合のコストの点から他の態様はシステムを制御するものである
【００１６】
好ましくは新たな投資が最小で済む、最適で効率的なエネルギー供給網が概して必要である。
【発明の目的】
【００１７】
本発明の目的は第一に、上記欠点及び他の欠点のない上記タイプのエネルギー供給システムを提供することにある。特に、そういったエネルギー供給システムは効果的なエネルギー分布を可能にしようとするものである。配分に必要な網の能力をできるだけ小さくなるように設計することが可能になるべきである。さらに、かかるシステムは強健で安定したものであることに加えて、電力ピークに対して鈍感である必要がある。本発明の別の目的は、例えば風力及び太陽エネルギーといったエネルギーの再生源を効率的に利用することを可能にし、その出力を主として気象パラメータの結果として限られた範囲にだけ制御することができる、エネルギー供給システムを提供することにある。
【００１８】
これら及び他の目的は、本発明に係るエネルギー供給システム、本発明に係るエネルギー管理ユニット、及び独立請求項に係る本発明による方法によって実現される。その他の好適な実施形態は従属請求項に記載されている。
発明の説明
【００１９】
本発明の第１の態様は、有利なエネルギー供給システムに関する。そのような本発明に係るエネルギー供給システムは、電気エネルギーを輸送する電力網形態の第１のエネルギー供給網と、流体作動物質の輸送システムを備える第２のエネルギー供給網とを備える。該エネルギー供給システムは、水素ガス及び炭素を含有する物質を用いて流体作動物質を生成して第２のエネルギー供給網に供給することができる少なくとも１つのエネルギー生成ユニットと、第２のエネルギー供給網から取り込まれた流体作動物質を電気エネルギーに転換してローカル電力網に供給することができる少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニットとを有する。有利には、第２のエネルギー供給網は、１つ以上のエネルギー消費者及び／またはエネルギー管理ユニットにおいて流体作動物質のエネルギー利用中に発生する二酸化炭素を含有する残留ガスを返送する輸送システムを有する。
【００２０】
本発明に係るエネルギー供給システムの有利な一実施形態は、電気エネルギーを輸送する電力網形態の第１のエネルギー供給網と、流体作動物質の輸送システムを備えた第２のエネルギー供給網と、１つ以上のエネルギー消費者において流体作動物質のエネルギー利用中に発生する二酸化炭素を含有する残留ガスを返送する輸送システムと、炭素を含有する物質から流体作動物質を生成し、第２のエネルギー供給網に供給することができる少なくとも１つのエネルギー生成ユニットとを備える。本エネルギー供給システムは、第２のエネルギー供給網から取り込んだ流体作動物質を電気エネルギーに転換して、ローカル電力網に供給することができる、ローカルエネルギー供給網を提供する少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニットをさらに備える。少なくとも１つのエネルギー管理ユニットは、エネルギー供給システムのより高レベルの電力網から電流を抽出し、該電流をより低電圧の電流に変換し、かつ、このより低電圧の電流をローカルエネルギー供給網の電力網に供給する装置と、エネルギー供給システムの流体作動物質用の輸送システムから流体作動物質を抽出し、流体作動物質から電流を生成し、ローカルエネルギー供給網の電力網に電流を供給する装置と、エネルギー管理ユニットにおいて流体作動物質のエネルギー利用中に発生する残留ガスを収集し、エネルギー供給網の残留ガス輸送システムにこれらの残留ガスを返送する装置とを備える。エネルギー供給システムは、通信網を介してエネルギー供給システムの少なくとも１つのエネルギー生成ユニット及び少なくとも１つのエネルギー管理ユニットまたは別のエネルギー消費者と通信することができ、種々のユニットの動作を制御するように構成された、エネルギー供給システムの制御ユニットをさらに備える。少なくとも１つのエネルギー管理ユニットの制御システムは、通信網を介してエネルギー供給システムの制御ユニットと通信するように構成される。
【００２１】
そのような本発明に係るエネルギー供給システムの有利な一実施形態では、エネルギー供給システムの制御ユニットは、可能な限り小さな寸法の第２エネルギー供給網がライン断面及び／または動作圧に関して実現されるように、より高いレベルの電力網からの電流の送出量及び作動物質輸送システムからの流体作動物質の送出量を制御するように構成される。
【００２２】
あるいは、それに加えて、エネルギー供給システムの制御ユニットは、対応する供給網の経時的な負荷が可能な限り均一になるように、より高いレベルの電力網からの電流の送出量および作動物質輸送システムからの流体作動物質の送出量を制御するように構成される。
【００２３】
論じた本発明に係るエネルギー供給システムの別の有利な実施形態では、少なくとも１つのエネルギー生成ユニットは、残留ガス輸送システムから残留ガスを抽出し、この炭素を含有する画分を用いて流体作動物質を生成するように構成される。
【００２４】
残留ガスは二酸化炭素から実質的には構成されるため、質量バランスを均衡させるために水素原子源が必要である。作動物質の生成に返送される二酸化炭素が多いほど、より多くの水素をシステムに供給しなければならない。水素原子は、例えば電解生成された水素ガスの形態または水素ガス含有量が高い天然ガスの形態で利用可能である。
【００２５】
そのような本発明に係るエネルギー供給システムは、全体的に１つのシステムで異なるタイプのエネルギー担体を相補的な特性と組み合わせることによって（すなわち、一方は電気エネルギーで、他方は流体作動物質の形態の化学エネルギー）、実質的により効率的なエネルギー供給網の設計を可能にする。電気エネルギーは長距離にわたって迅速に輸送されるが、貯蔵は非常に困難である。他方、流体作動物質は必要に応じて長い間貯蔵できる。しかし、その質量に起因して、輸送は遅くなり、コストがかかる。
【００２６】
可能な限り高い体積エネルギー密度を有する流体作動物質が使用されることが有利であり、この密度はガス、すなわち圧縮可能な作動物質としてある程度まで制御可能である。以下の表１はいくつかの流体作動物質のエネルギー密度を示している。
【表１】
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【００２７】
ディーゼル様の炭化水素混合物は高いエネルギー密度を有する一方で、他方では圧縮された天然ガスよりも輸送要件が低いために、流体作動物質としては特に適している。
【００２８】
例えば、流体作動物質が圧送により連続的に運ばれるラインシステムを流体作動物質の輸送システムとして用いることができる。別の輸送システムは、例えばタンカーによる個別のバッチでの、あるいはそのようなシステムの組み合わせによる輸送が考えられる。空間分布が比較的小さいエネルギー供給システムにはラインベースの輸送システムが有利であるが、長距離にはトラックによる輸送がより好ましく、エネルギー供給システムの柔軟な調整が可能である。
【００２９】
また、本発明に係るエネルギー供給システムは、流体作動物質の生成に用いる水素ガスの電気分解生成システムを含むことが有利である。エネルギー生成ユニットの各々がかかるシステムを有していることが特に有利である。
【００３０】
水素ガスの生成に電気エネルギーを使用することにより、電気エネルギーが利用可能な場合に、例えば遠隔の風力発電所から、太陽光発電所または太陽熱発電所から、不規則に発生するかほんの一時的に発生する電気エネルギーを柔軟に利用し、後から使用するために、圧縮水素ガスとして、あるいは水素ガス及び炭素を含有する原料から生成した流体作動物質の形態のいずれかで化学的形態で貯蔵することが可能になる。
【００３１】
閉ループの熱化学的方法を用いて炭素を含有する原料（及び場合によっては水素）を、炭素を含有する作動物質に転換する方法は、本出願人の国際特許出願第ＷＯ２０１１／０６１２９９Ａ１号より知られている。この方法で生成される熱エネルギーを用いて、ベースロード電流を発生させることができる。次に、生成された作動物質からピークロード電流を柔軟に発生させることができる。２つの別個のライン回路を備えた供給システムが、本出願人の国際特許出願第ＷＯ２０１１／０８９２００Ａ２号より知られている。第１のライン回路を用いて、例えば国際特許出願第ＷＯ２０１１／０６１２９９Ａ１号のシステムを用いて生成された流体作動物質が種々のエネルギー消費者に供給される。エネルギー利用中に発生する二酸化炭素から実質的に構成される残留ガスは、二酸化炭素の回路を再度閉鎖するために第２のライン回路を介してシステムに返送される。国際特許出願第ＷＯ２０１１／０６１２９９Ａ１号及び国際特許出願第ＷＯ２０１１／０８９２００Ａ２号の開示を本明細書の一部としてその全体において参照により本明細書に援用する。
【００３２】
本発明に係るエネルギー供給システムの変形例である別の有利な設計では、少なくとも１つのエネルギー生成ユニットは、放置されている返送ガスを用いて、炭素を含有する物質を熱分解コークスと熱分解ガスに熱分解する第１のサブユニットと、熱分解コークスを合成ガスと残渣にガス化する第２のサブユニットと、合成ガスを流体作動物質に転換する第３のサブユニットとを備える利用システムを有する、利用システムを備えている。３つのサブユニットはすべて圧密的に密封され、閉回路を形成する。熱分解ガスの輸送ラインは第２のサブユニット及び／または第３のサブユニットに第１のサブユニットを圧密的に接続する。合成ガスの輸送ラインは、第３のサブユニット及び／または第１のサブユニットに第２のサブユニットを圧密的に接続する。返送ガスの輸送ラインは、第１のサブユニット及び／または第２のサブユニットに第３のサブユニットを圧密的に接続する。水素ガスは３つのサブユニットの少なくとも１つに供給される。第３のサブユニットはフィッシャー・トロプシュ合成工程及び／または液相メタノール合成工程を含むことが特に有利である。
【００３３】
利用システムが、第２エネルギー供給網からの残留ガスを３つのサブユニットの少なくとも１つに供給するように構成されることも有利である。
【００３４】
さらに、本発明に係るエネルギー供給システムでは、少なくとも１つのエネルギー生成ユニットは電流を生成するシステムを含むことができる。蒸気で作動する蒸気タービン及び／または流体作動物質を用いて作動するガスタービン、あるいはガス／蒸気併用タービンを有することができる。
【００３５】
本発明に係るエネルギー供給システムのそういった変形例では、生成された電流を第１のエネルギー供給網に供給するために、少なくとも１つのエネルギー生成ユニットを設けることが有利である。
【００３６】
本発明に係るエネルギー供給システムの特に有利な設計の変形例は、通信網を介してエネルギー供給システムの少なくとも１つのエネルギー生成ユニット及び少なくとも１つのエネルギー管理ユニットと、あるいはエネルギー消費者と通信することができ、種々のユニットの動作を制御するように構成された、制御ユニットを備える。
【００３７】
さらに、制御ユニットは、通信網を介して他のエネルギー供給システムの制御ユニット及び／または外部の発電所及び／またはより高い階層レベルの電力網の制御システムと通信するように構成することができる。
【００３８】
上記の本発明に係るエネルギー供給システムは有利には、ローカルエネルギー供給網を供給する少なくとも１つのエネルギー管理ユニットを有している。このエネルギー管理ユニットは、エネルギー供給システムのより高いレベルの電力網から電流を抽出し、その電流を低電圧の電流に変換し、この低電圧の電流をローカルエネルギー供給網の電力網に供給する装置と、エネルギー供給システムの流体作動物質の輸送システムから流体作動物質を抽出し、該流体作動物質から電流を生成し、この電流をローカルエネルギー供給網の電力網に供給する装置とを備えている。さらに、エネルギー管理ユニットは、通信網を介してエネルギー供給システムの制御ユニットと通信するように構成された制御システムを備えている。
【００３９】
少なくとも１つのエネルギー管理ユニットのこの制御システムは有利には、通信網を介してローカルエネルギー供給網のローカルエネルギー消費者及びローカルエネルギー生産者と通信するように構成される。
【００４０】
少なくとも１つのエネルギー管理ユニットは、エネルギー管理ユニットにおいて流体作動物質のエネルギー利用中に発生する残留ガスを収集し、これらの残留ガスをエネルギー供給システムの残留ガス輸送システムに返送する装置を有することもできる。
【００４１】
別の有利な変形例では、本発明に係るエネルギー供給網の少なくとも１つのエネルギー管理ユニットは、熱媒を加熱及び／または冷媒を冷却する装置であり、これに必要なエネルギーはエネルギー供給システムの電力網から引き出されかつ／またはエネルギー供給システムの作動物質輸送システムから得られた流体作動物質のエネルギー利用により得られる装置と、ローカルエネルギー供給網の対応する熱輸送システムまたは冷温輸送システムに加熱された熱媒及び／または冷却された冷媒を供給する装置とを備えている。
【００４２】
用語「熱媒」とは、適した流体熱担体を指し、例えば、特に水であるが、油、蒸気または不活性ガスでもよい。また、用語「冷媒」も流体熱担体を指し、また特に水であるが、油、蒸気または不活性ガスでもよい。
【００４３】
本発明に係るエネルギー供給システムの制御ユニットは、２つのエネルギー供給網への最大輸送量が制御しない場合よりも低くなるように、少なくとも１つのエネルギー生成ユニット及び少なくとも１つのエネルギー管理ユニットを制御及び調整するように構成されることが特に有利である。
【００４４】
本発明の第２の態様は、ローカルエネルギー供給網を供給する有利なエネルギー管理ユニットに関する。そのようなローカルエネルギー供給網を供給する本発明に係るエネルギー管理ユニットは、エネルギー供給システムのより高いレベルの電力網から電流を抽出し、該電流を低電圧の電流に変換し、かつこの低電圧の電流をローカルエネルギー供給網の電力網に供給する装置を備えている。さらに、該エネルギー管理ユニットは、エネルギー供給システムの流体作動物質輸送システムから流体作動物質を抽出し、該流体作動物質から電流を生成し、かつローカルエネルギー供給網の電力網に電流を供給する装置を備えている。エネルギー管理ユニットの制御システムは、通信網を介してエネルギー供給システムの制御ユニットと通信するように構成される。
【００４５】
エネルギー供給網を供給するそのような本発明に係るエネルギー管理ユニットの別の有利な実施形態は、エネルギー供給システムのより高いレベルの電力網から電流を抽出し、その電流を低電圧の電流に変換し、この低電圧の電流をローカルエネルギー供給網の電力網に供給する装置を備えている。さらに、該管理ユニットは、エネルギー供給システムの流体作動物質の輸送システムから流体作動物質を抽出し、該流体作動物質から電流を生成し、該電流をローカルエネルギー供給システムの電力網に供給する装置を備える。エネルギー管理ユニットの制御システムは、対応する供給網の経時的な負荷が可能な限り均一になるように及び／または可能な限り小さな寸法の第２エネルギー供給網が断面及び／または動作圧に関して実現されるように、通信網を介してエネルギー供給システムの制御ユニットと通信し、より高いレベルの電力網からの電流の送出量及び作動物質輸送システムからの流体作動物質の送出量を制御するように構成される。
【００４６】
制御システムは、通信網を介してローカルエネルギー供給網のローカルエネルギー消費者及びローカルエネルギー生産者と通信するように構成されることが特に有利である。
【００４７】
制御システムは、より高いレベルの電力網からローカルエネルギー供給網の電力要件のベース負荷のみを実質的に抽出する一方で、ローカルエネルギー供給網の電力要件のピーク負荷は流体作動物質のエネルギー利用によって回収されるように、エネルギー管理ユニットを制御するように構成されるのが特に有利である。
【００４８】
また、制御システムは、作動物質輸送システムからの流体作動物質の送出量が経時的に実質的に一定であるようにエネルギー管理ユニットを制御するように構成することができる。
【００４９】
本発明に係るエネルギー管理ユニットの別の有利な変形例では、流体作動物質のエネルギー利用中にエネルギー管理ユニットで発生する残留ガスを収集し、エネルギー供給システムの残留ガス輸送システムにこれらの残留ガスを返送する装置が提供される。
【００５０】
さらに別の有利な変形例では、本発明に係るエネルギー管理ユニットは、熱媒を加熱及び／または冷媒を冷却する装置であり、これに必要なエネルギーはエネルギー供給システムの電力網から引き出されかつ／またはエネルギー供給システムの輸送システムから得られた流体作動物質のエネルギー利用により得られる装置を備えている。さらに、ローカルエネルギー供給網の対応する熱輸送システムまたは冷温輸送システムに、加熱された熱媒及び／または冷却された冷媒を供給する装置が提供される。
【００５１】
ローカルエネルギー供給網を供給する別の有利なエネルギー管理ユニットは、エネルギー供給システムのより高いレベルの電力網から電流を抽出し、該電流をより低電圧の電流に変換し、かつこの低電圧の電流をローカルエネルギー供給網の電力網に供給する装置と、エネルギー供給システムの流体作動物質輸送システムから流体作動物質を抽出し、該流体作動物質から電流を生成し、かつローカルエネルギー供給網の電力網に電流を供給する装置とを備えている。制御システムは通信網を介してエネルギー供給システムの制御ユニットと通信するように構成される。エネルギー管理ユニットは、エネルギー管理ユニットにおいて流体作動物質のエネルギー利用中に発生する残留ガスを収集し、エネルギー供給システムの残留ガス輸送システムにこれらの残留ガスを返送する装置をさらに備える。
【００５２】
かかるエネルギー管理ユニットでは、制御システムは、流体作動物質の輸送システムからの流体作動物質及び共通ライン系として設計されたエネルギー供給システムの残留ガスを交互に抽出して、この共通ライン系に残留ガスを供給するように構成されることが特に有利である。
【００５３】
本発明の第３の態様は、１つ以上のローカルエネルギー供給システムに電気エネルギーを供給する有利な方法を提供する。１つ以上のローカルエネルギー供給システムに電気エネルギーを供給する本発明に係る方法では、より高いレベルの電力網から電気エネルギーを抽出して、第１のエネルギー供給網に供給し、少なくとも１つのエネルギー生成ユニットを用いて流体作動物質を生成し、場合によっては一時的に保管し、第２エネルギー供給網に供給し、流体作動物質の生成に必要なエネルギーを、より高いレベルの電力網から抽出し、場合によっては、エネルギーを含有し炭素を含有した源物質から得て、少なくとも１つのエネルギー管理ユニットを用いて第１エネルギー供給システムから電気エネルギーを抽出し、電力網に供給し、少なくとも１つのエネルギー管理ユニットを用いて第２エネルギー供給網から流体作動物質の形態のエネルギーを得て、場合によっては一時的に保管し、流体作動物質のエネルギーを利用することによりローカルエネルギー供給システム用の電気エネルギーを生成して、ローカル電力網に供給し、少なくとも１つのエネルギー管理ユニットを用いた流体作動物質の生成及び少なくとも１つのエネルギー管理ユニットによる電気エネルギー及び流体作動物質の形態である異なる２つの形態のエネルギーの取得が、２つのエネルギー供給網への最大輸送量が制御しない場合よりも小さくなるように、制御及び調整される。
【００５４】
本発明に係るエネルギー管理ユニットのさらに別の変形例では、エネルギー管理ユニットは、第１のエネルギー供給網及び／または第２のエネルギー供給網を介して、他の本発明に係るエネルギー管理ユニットとエネルギー担体を交換するように設計されており、このために、これに関与するエネルギー管理ユニットは相互に通信する。
【００５５】
例えば、エネルギー供給網を介して接続された本発明に係る２つのエネルギー管理ユニットは、次のように電気エネルギー交換を行うようになっている。第１のエネルギー管理ユニットは、第２のエネルギー供給網からまたはその中間貯蔵部からの流体作動物質から電流を生成し、その電流を第２のエネルギー管理ユニットに送り、そこで消費される。このような実施形態には、例えば、第２のエネルギー管理ユニットの電力を生成する能力が第１のエネルギー管理ユニットがこの能力を必要としていないときに、実質的にはこのように増大されるという利点がある。
【００５６】
あるいは、またさらに、本発明に係るエネルギー管理ユニットは作動物質の形態のエネルギーを交換することもできる。すなわち、第１のエネルギー管理ユニットが、その中間貯蔵部からの流体作動物質を第２のエネルギー供給網の輸送システムを介して第２のエネルギー管理ユニットまで導き、第２のエネルギー管理ユニットがこれらの作動物質をその中間貯蔵部に貯蔵しかつ／またはエネルギー利用のためにそれらを用いる。そのような実施形態には、例えば、第２のエネルギー管理ユニットの中間貯蔵部の電力を生成する能力が、第１のエネルギー管理ユニットの中間貯蔵部の使用により実質的にはこのように増大されるという利点がある。別の利点は、貯蔵可能な形態（すなわち流体作動物質として）で、種々のエネルギー管理ユニットにエネルギーを柔軟に割り当てられるので、第１のエネルギー供給網及び／または第２のエネルギー供給網及び外部エネルギー生成ユニットが必要な平均能力レベルよりも実質的に大きい能力レベルを有さなくても、変化する需要にシステムが迅速に対処できるということである。
【００５７】
あるいは、またさらに、本発明に係るエネルギー管理ユニットは、エネルギー供給システムの残留ガス輸送システムを介して、発生する残留ガスを交換することもできる。すなわち、第１のエネルギー管理ユニットは、その中間貯蔵部から残留ガス輸送システムを介して第２のエネルギー管理ユニットに残留ガスを導き、該エネルギー管理ユニットが残留ガスをその中間貯蔵部に貯蔵して、後で返送する。そのような実施形態には、例えば、第２のエネルギー管理ユニットの残留ガス中間貯蔵部の電力を生成する能力が、第１のエネルギー管理ユニットの中間貯蔵部を使用することにより実質的にはこのように増大されるという利点がある。
【００５８】
本発明を理解し易いように、以下で添付図面を参照する。図面は本発明の主題の実施形態を示しているだけであって、本明細書に開示の特徴に本発明を限定することはできない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】より高いレベルのエネルギー供給網及びローカルエネルギー供給網と相互に作用する本発明に係るエネルギー供給システムの可能な一実施形態を示す略図である。
【図１ａ】流体作動物質及び残留ガス用の共通輸送システムの可能な一実施形態を示す略図である。
【図１ｂ】図１ａの輸送システムのコンベヤユニットの可能な一実施形態を示す略図である。
【図２】図１に示すエネルギー供給システムに用いられるエネルギー生成ユニットの可能な一実施形態を示す略図である。
【図３】図１に示すエネルギー供給システムに用いられるエネルギー生成ユニットの別の可能な一実施形態を示す略図である。
【図４】エネルギー供給システム及びローカルエネルギー供給網と相互に作用する本発明に係るエネルギー管理システムの可能な一実施形態を示す略図である。
【図５】ローカルエネルギー供給網に電力網及び地域暖房網を供給する本発明に係るエネルギー管理ユニットの可能な一実施形態を示す略図である。
【図６】流体作動物質のエネルギー利用の残留ガスを収集して本発明に係るエネルギー供給システムの第２のエネルギー供給網に返送する手段を備えた、図５に類似する本発明に係るエネルギー管理ユニットの別の可能な実施形態を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明に係るエネルギー供給システム２の典型的な実施形態を図１に概略的に示す。第１のエネルギー供給網４はエネルギー供給網内に電気エネルギーを分配する電力網３６を含む。この電力網４は、例えば地域中電圧送電網として具現化され得る。第２のエネルギー供給網６は、第２のエネルギー形態として流体、すなわち液状またはガス状の作動物質を輸送する輸送システム６０を備える。図示の例では、輸送システム６０はループシステムとして具現化されているが、例えば分岐ライン網など、異なるトポロジー設計を有していてもよい。
【００６１】
図２及び３にさらに詳細に示すエネルギー生成ユニット８は、流体作動物質を生成し、輸送システム６０に供給する。いくつかの包括的エネルギー消費者１１は、エネルギー供給システム３２にエネルギーを供給するいくつかのエネルギー管理システム１０のように、２つのエネルギー供給網４、５からエネルギーを抽出する。本発明に係るエネルギー管理システム１０の可能な実施形態を図４、５及び６に関して考察する。例えばより小規模の風力発電所及び水力発電所など、より小規模な発電所１３も網４の一部とすることができる。
【００６２】
エネルギー供給システム２、具体的にはエネルギー供給システムの電力網４、３６は変電所を介してより高い階層レベルの電力網３４（ここでは例として地域間高電圧電気網３４）に接続され、そこから電気エネルギーを抽出する。ここに示すように、本発明に係る追加の地域電力網３６’及び他のエネルギー供給システム２’は、より高いレベルの電力網３４に接続することができる。種々の発電所１４、１５は高電圧電気網３４、例えば太陽光発電所または太陽熱グラス発電所１４’及び風力発電所１４”に電流を提供する。
【００６３】
本発明に係るエネルギー供給システム２の制御ユニット９は、包括的通信網１６（詳細には説明せず）、例えばインターネット、無線通信網または特にこの目的のために構成されたライン支援された通信網を介してエネルギー生成ユニット８に接続されている。本発明に係るエネルギー管理ユニット１０、ならびに他の包括的エネルギー消費者１１及びエネルギー生産者１３は、データを交換し、データを用いてコマンドを制御する。図示の例では、制御ユニット９は、例えば発電所１４’などの外部システムまたはより高いレベルの網３４の対応する制御ポイントと通信することもできる。
【００６４】
本発明に係るエネルギー供給システム２の制御装置９は、種々のエネルギー消費者ユニット１０、１１に流体作動物質を効率的に供給し、ひいては、ライン断面及び動作圧の両方に関して第２のエネルギー供給網６の作動する物質輸送システムの大きさを最大限小さくすることを可能にすることを目的とする。
【００６５】
有利には、個々のエネルギー管理ユニットは階層的に供給される。ラインシステム６２（存在する場合）への残留ガス５８の返送も階層的に制御可能である。したがって、エネルギー消費者の各々が所望にかつ必要に応じて第２のエネルギー供給網６からエネルギーを抽出し、同供給網に残留ガスを圧送する代わりに、送出は調整的に行われるので、発生するピーク量は実質的に小さくなる。種々のエネルギー消費者ユニットは、作動物質が使用され、残留ガスが返送されるまで、流体作動物質及び残留ガスをタンクまたは蓄圧器に貯蔵する。さらに、極端に大型の中間貯蔵部を備え、集中制御を用いない可能性のある解決策と対照的に、供給網の大きさが最小であり、供給が集中制御されるので、これらの中間貯蔵部の設計を最小にすることが可能になる。
【００６６】
別の有利な変形例では、第２のエネルギー供給網６は流体作動物質及び残留ガスが共に共通のラインシステムを介して輸送されるように具現化することができる。このために、異なる２つの媒体はパルス的に搬送され、すなわち、個々の１つの媒体のみが所与の時点で搬送され、必要に応じて異なる媒体が切り換えられる。例えば、第１の供給パルス中、液状作動物質はエネルギー生成ユニットからラインシステムを介して１つ以上のエネルギー管理システムまたは他のエネルギー消費者に圧送され、１つ以上のエネルギー管理システムまたは他のエネルギー消費者は該作動物質を受け取って一時的に貯蔵する。第２の供給パルス中、圧縮された残留ガス混合物はエネルギー管理システムまたは他のエネルギー消費者によって同じラインシステムを介して逆方向にエネルギー生成ユニットへ圧送される。
【００６７】
パルスの調節は需要主導型でもよいし、所定の周期的パターンに従って行なわれてもよい。
【００６８】
そのような有利な解決策にはラインシステムは１つだけでよいので、構築及び保守の点でコスト効率が高い。それらは物理化学的特性が異なっているため（液状またはガス状、蒸気圧が著しく異なる）、２つの媒体（液状作動物質及び残留ガスの混合物）を容易に分離することができる。液状作動物質には実質的にガス残渣は残らない。残留ガス中の蒸気状作動物質の画分を凝縮により分離して回収することができる。また、残留ガス中の作動物質の部分圧／ガス圧は一定温度で同じままであるので、高い動作圧を用いて相対含有量を最小にすることができる。しかし、そういった作動物質画分は残留ガスの処理中に自動的に再循環されて、作動物質として再度利用可能になるため、残留ガス混合物中に残っていてもよい。
【００６９】
ラインシステムの大きさがより長いことに起因して、異なる媒体間の交換相には長い時間を要するため、空間的により小規模のエネルギー供給システムには共通のラインシステムが特に適している。この原因は、輸送が効率的に行われるようになる前に、媒体変更中に、先にあった個々の媒体をラインシステムから空にして、他の媒体を充填する必要があるためである。あるいは、供給パルスをより長くなるように選択し、ひいては関連性の低い供給能力がない交換相を実現することも可能である。
【００７０】
あるいは、共通ラインシステム６、６０、６２を経由して残留ガス混合物５８と共に液状作動物質５６を搬送することもでき、この場合、輸送はコンベヤユニット１００間のセグメントで行われる。このようなシステムを図１ａに概略的に示している。作動物質５６を共通輸送システム６０、６２に供給するか、あるいは共通輸送システム６０、６２から作動物質５６を抽出して、共通輸送システム６０、６２に残留ガス５８を供給するか、共通輸送システム６０、６２から残留ガス５８を抽出する種々のユニット８、１０、１１、１３は、コンベヤユニット１００を介して共通輸送システムに各々接続されている。例えば図１ａの下部に示すように共通コンベヤユニット１００の上にいくつかのユニットを載せることもでき、ここでは２つのエネルギー管理ユニット１０はコンベヤユニット１００に作動的に接続されている。
【００７１】
２台のコンベヤユニット１００はそれぞれ輸送ラインのある区間に接続されており、作動物質及び／または残留ガスの輸送は各々一定方向で行われる。図示の円形ライントポグラフィは単なる例示であることを理解されたい。星形網の１つ以上のトポロジーまたはネットワークも可能である。したがって、コンベヤユニット１００を１つのライン区間のみに接続してもよいし、３つ以上のライン区間に接続してもよい。
【００７２】
コンベヤユニット１００の有利な一実施形態を図１ｂに簡単に示す。コンベヤユニットは輸送システム６、６０、６２の２つのライン区間の端部に接続されている。ライン区間を経由して搬送される残留ガス５８と液状作動物質５６の混合物は、対応する偏向装置（例えば対応する弁装置）を経由して分離モジュール１０４に入り、そこで残留ガス５８及び作動物質５６は物理的に分離されて、対応する中間貯蔵部１０６、１０８に貯蔵される。エネルギー管理ユニット１０はこれらの中間貯蔵部から残留ガス及び作動物質を取り出して、残留ガス及び作動物質を中間タンクに供給する。
【００７３】
例えば１つ以上のポンプユニットを備えるコンベヤモジュール１０４は、所望量の残留ガス及び作動物質を中間貯蔵部からライン区間に搬送する。
【００７４】
コンベヤユニットの制御モジュール（図示せず）は、所望の仕様に従って、２つのライン区間への残留ガス及び作動物質の除去及び供給を制御する。搬送方向及び量を調節して、最も効率的な輸送を実現するために、輸送システムの種々のコンベヤユニット１００の制御モジュールは相互に通信することが有利である。
【００７５】
図示のシステムの一変形例では、コンベヤユニットが輸送システムから一時的に分離される時に２つのライン区間を直接接続するために、起動自在なバイパスをコンベヤに設けることができる。
【００７６】
同時に、第２のエネルギー供給網６への流体作動物質の供給及び／または残留ガスの除去は、集中的に制御することができ、特にいくつかのエネルギー生成ユニット８が存在している場合には当然可能である。エネルギー生成ユニットが単一の場合、中間貯蔵部を１つ提供し、エネルギー供給網のシステムの圧力をある動作限界内に維持することで十分である。
【００７７】
制御ユニット９は別個のコンピュータシステムまたは異なるコンピュータシステムの論理的相互接続として実装可能であり、これらコンピュータシステムの空間的配置は重要ではない。このように、制御ユニット９は、例えばエネルギー生成ユニット８の場所に配置してもよいし、他の任意の場所に配置してもよい。同様に、相互に通信するいくつかのサブモジュールを備えた、制御装置の分散レイアウトが可能である。本発明に係るエネルギー供給システム２の集中制御は、実質的には、ユニットへの実際の同時コマンドがある１つのコンピュータシステムによって生成されるかあるいは種々のユニットが自身の間で適切に調整するかどうかとは無関係に、異なる動作ユニット８、１０、１１、１３の全部のデータが制御プロセスに流れ込むようになっていることを理解されたい。
【００７８】
図２は本発明に係るエネルギー供給システム２の例示のエネルギー生成ユニット８の略図を示しており、この図では国際特許出願第ＷＯ２０１１／０６１２９９Ａ１号に開示された炭素を含有する物質の熱的及び化学的利用のためのシステム形態である。
【００７９】
実質的に閉回路では、化学的エネルギー担体である炭素を含有する源物質５０及び水素ガス４８と水４９は、熱及び化学利用システム３７において流体作動物質５６（例えば、メタン、エタンのようなガス状炭化水素、例えばディーゼル様混合物のような液体炭化水素、あるいは例えばメタノールのような他の化学的エネルギー担体）に転換される。
【００８０】
他の低グレードのエネルギー担体（例えば、スクラップタイル、使用済油及び下水汚泥）のように、例えば炭素を含有する源物質５０として家庭ゴミを用いることができる。例えば木片などの二酸化炭素ニュートラルなバイオマスも適している。水素ガス４８は水素源としても、化学的エネルギーキャリアとしても使用される。二酸化炭素が、例えば二酸化炭素から実質的に構成される第２のエネルギー供給網６から残留ガス５８を介して炭素を含有する源物質として回路に供給される場合、適した量の追加の水素ガス４８を供給しなければならない。
【００８１】
電気エネルギーを用いて電気分解により水から水素分子が生成される。電気エネルギーは特に再生エネルギー源（例えば水力、風力、太陽エネルギー等）由来のものでも、電流の需要が低い場合に時々一定して生成される熱エネルギーを利用することができない、例えば原子力発電所などの他の源由来のものでもよい。電気エネルギーは第１のエネルギー供給網４（次に、高電圧電気網３４に接続されている）から抽出されてもよいし、あるいは、高電圧電気網３４から直接抽出されてもよく、これは電力網の特定の設計によるものである。
【００８２】
水素ガスがそれが消費される場所（すなわちシステム２内）で生成されるか、電流が生成される場所で生成されるかは、本発明では重要ではない。しかし、ロジスティクス上、生成は後で消費される場所の近傍であることが有益である。
【００８３】
水素ガスの貯蔵装置は、例えば金属水素化物貯蔵庫の形態あるいはコスト効率的には圧力タンクの形態で設けられてよい（図示せず）。このように、水素形態の化学エネルギーへ電気エネルギーを転換することで、余剰な電気エネルギー供給を利用することが可能になる。生成出力を非常に迅速に制御することができるので、例えば屋根上の太陽光発電システムのローカル網上の短期間の生成ピークもこのように吸収できるので、網に過負荷はかからない。したがって、過負荷のリスクなしに網の能力をうまく利用することができる。
【００８４】
利用システム３７において、第１の工程３８及び第２の工程４０では、炭素を含有する源物質５０が合成ガス混合物５３に転換される。第１の工程３８では、炭素を含有する物質５０が熱分解され、熱分解コークス５１及び熱分解ガス５２が得られる。第２の工程４０では、熱分解コークス５１は第１の工程からガス化されて合成ガス混合物５３が得られ、スラグ及び他の残渣５５が残る。これらは放出されて再循環されるか、廃棄される。第３の工程４２では、液状及び／またはガス状作動物質５６は合成ガス混合物５３から生成される。合成工程４２後に残っている戻りガス混合物５４は二酸化炭素を実質的に含んでおり、ガス化剤として第１の工程３８に返送される。これらの工程はすべて圧密的に密封されており、実質的に閉回路を形成する。
【００８５】
このようなシステム２を用いれば、固体状、液状またはガス状物質５０をガス状または液状３４に効率的に転換することができる。さらに、システム２はプロセス６７の形態で熱エネルギーを提供することができ、蒸気タービンによって作動される発電機６８を用いてプロセス６７から定電流４６が生成され、この電流４６は中電圧電力網４に供給されて、ベースロードをカバーするのに用いられる。あるいは、該電流は高電圧電力網３４に供給され得る。
【００８６】
合成工程４２で生成された炭化水素を含有する作動物質５６は、例えばタンク形態である中間貯蔵部６４に貯蔵される。中間貯蔵部を設計する際には、ラインシステム６０に存在する作動物質の体積も考慮しなければならない。需要の変動に応じて、流体作動物質５６は第２のエネルギー供給網６（すなわち流体作動物質輸送システム６０）に供給される。それに対応するコンベヤ装置がそこに設けられている（図示せず）。
【００８７】
空間的に小型の設計のエネルギー供給システムでは、この輸送システムは、例えば地下ラインまたは地上ラインの形態のラインシステムとして設計されるのが有利である。輸送システムの各区間は、タンク車輸送を用いて実現されてもよい。このことは、例えば、関係する距離か、法的状態に起因する理由から、エネルギー供給システムが建設中であるか、常設ラインが他の理由で不可能な場合には、特に有利である。
【００８８】
図示した例示の実施形態では、エネルギー生成ユニット８は、第２のエネルギー供給網６の残留ガス５８の輸送システム６２から、エネルギー消費者１１及びエネルギー管理ユニット１０による流体作動物質のエネルギー利用中に発生する残留ガス５８（すなわちガス混合物）を抽出する。圧力タンク６６は中間貯蔵部として使用される。これによって、エネルギー需要の変動または残留ガスの流量の変動に容易に対処することが可能となる。
【００８９】
続いて、残留ガスは熱及び化学利用システム３７の閉回路に供給される。これにより閉ループが得られるので、二酸化炭素が大気中に実質的には放出されない。二酸化炭素及び利用されなかったより少量の一酸化炭素作動物質に加え、残留ガス５８が使用不可能な不活性ガス画分（例えば窒素など）を含んでいる場合、それらが除去されるのが有利である。
【００９０】
液化炭化水素または炭化水素混合物（例えばディーゼル様の混合物）あるいは他の有機化合物（例えばメタノールなど）が流体作動物質として特に適している。液状作動物質により、体積当たりより大きなエネルギー含有量が可能になり、したがって、ライン網６０の寸法をより小型にすることができる。しかし、特にメタン、エタン等のガス状作動物質も可能である。これについては上記表１を参照されたい。
【００９１】
外部エネルギーの供給は、水素５８及び水素の電気分解に必要な電気エネルギー４６を介してかつ／または二酸化炭素ニュートラルなバイオマスあるいは利用が難しい家庭ゴミなどの炭素を含有する原料３８を含むエネルギーを介して、エネルギー生成ユニット８で行われる。本発明に係るエネルギー供給システムの質量バランスを維持するために、質量流中に失われた炭素を補償するには、炭素を含有する原料５０を供給するだけでよい（すなわち、失われた炭素がすべてエネルギー生成ユニット８に返されるというわけではない場合）。
【００９２】
本発明に係るエネルギー供給システム２のエネルギー生成ユニット８の別の可能な実施形態を図３に示す。この変形例では、第２のエネルギー供給システムは残留ガスの輸送装置を備えていない。
【００９３】
図２と同様、蒸気タービンによって作動される発電機の形態で電流を生成するために、システム６８は連続して作動される熱及び化学利用システム３７で発生するプロセス熱６７を利用して電気エネルギーを一定に生成する。
【００９４】
また、電気エネルギーを生成するために、流体作動物質からそのエネルギーを取得する別のシステム６９も設けられる。有利には、係るシステムは熱機関（例えばディーゼル機関またはガスタービンあるいはガス／蒸気併用タービン）として設計され、発電機を作動させるのに用いられる。そのようなシステムはその設計により、最小出力と最大出力との間で可変的に作動することができ、作動物質は中間貯蔵部６４から取り込まれるという事実により、作動物質が本発明に係るエネルギー管理ユニット１０と共に依然として発生する限りは、このシステム６９は本発明に係るエネルギー供給システム２の網４の需要ピークに対処することが可能であり、ひいては、網の安定性が確保される。
【００９５】
例えば需要のピークに対応するため、あるいはエネルギー供給システム３２に第１のエネルギー供給網４を間接的に供給するために、より高いレベルの高電圧電気網３４に電気エネルギー４５を柔軟に供給することもできる。このように、過剰な能力の流体作動物質を低減することもできる。
【００９６】
本発明に係るエネルギー供給システム２及びエネルギー供給システム３０両方の一部として本発明に係るエネルギー管理ユニット１０を概略的に図４に示している。
【００９７】
本発明に係るエネルギー管理ユニットの目的は、ローカル低電圧網９０の形態でローカルエネルギー供給網２９に電気エネルギー４７を供給することにある。ローカル電力網はいくつかの小規模エネルギー消費者２６（例えば、個々の家庭）及び大規模消費者２７（高層ビル、病院等）に供給する。このために、エネルギー管理ユニット１０は本発明に係るエネルギー供給システム２の第１のエネルギー供給網４から電気エネルギー４６を抽出し、ローカル電力網９０の主電圧までその電気エネルギーを下げる。さらに、エネルギー管理ユニット１０はエネルギー供給システム２の第２のエネルギー供給網６の輸送システム６０から流体作動物質５６を得る。これらの作動物質は中間貯蔵部６４’に貯蔵され、必要に応じて、適した装置と共に用いられて、ローカル網９０用の電流４７を生成する。例えば、発電機７６は、流体作動物質を用いて作動される燃焼機関によって、ガスタービンによって駆動される。
【００９８】
網の安定性を維持するために必要な場合には、エネルギー管理ユニット１０は第１のエネルギー供給網４からローカル網を短時間だけ完全に分離することができる。短期間の停電ものようにして吸収することができる。自立的な供給の終わりが終了に近づくと、ローカル消費者に適切な警告を送ることもできる。このように、例えばコンピュータシステムを適宜ダウンロードすることができ、（例えば病院の）クリティカルシステムのために早期にスタンバイセットを立ち上げることが可能である。
【００９９】
あるいは、またさらに、ローカル電力網９０に供給されるように、燃料電池装置７８を用いて、直流８４及びその後の交流８２を生成することもできる。高性能コンデンサまたは蓄積器８０など、適した電流貯蔵装置を用いることもできる。
【０１００】
ローカル網９０に低電圧４７を供給する代わりに、中電圧４６を生成して第１のエネルギー供給網４に供給するように、システム７４、７６を具現化してもよい。このように、ローカル電力供給に加えて、中電圧送電網４５のネットワーク安定性が改善される。例えば、図３に示すエネルギー生成ユニット１０のピーク負荷電流生成システム６９を、網４に分布されるように構成された複数のより小さなピーク負荷電流生成システム７４、７６に置き換えることが可能である。
【０１０１】
ローカル電力網９０は、生成された電気エネルギーをローカル電力網に供給するより小さな電流生成システム２８を含んでいてもよい。この典型的な例は、家の屋根及び工場の屋根に設置されるような、小型及び中型の太陽光発電システムである。
【０１０２】
エネルギー管理ユニット１０は、システム全体の種々の機能要素を制御し、特に第２のエネルギー供給網６からの流体作動物質５６の取得及び該流体作動物質からの電流生成を制御する、制御システム７０を備える。
【０１０３】
一方、制御システム７０は、対応する網３６、５０の負荷が経時的に最大限均一になるように、エネルギー供給システム２の第１のエネルギー供給網４及び第２のエネルギー供給網６から２つの形態（電気４６及び流体作動物質５６）のエネルギーを得ることを目的とする。このため、制御システム７０は、エネルギー供給システム２の種々のユニット８、１０、１１、１３の動作を調整するために、適した通信網１６を介してエネルギー供給システム２の制御ユニット９と通信することができる。
【０１０４】
可能な単純な一変形例では、制御システム７０はエネルギー管理ユニット１０のエネルギー４６、５６及び自家生成７４／７６、７８の送出量を制御することができるので、ローカルエネルギー供給システム３０のエネルギー要件のベースロード成分及びこれらのベースロード成分の一部のみが電力網４、３６によってカバーされ、電流生成７４、７６の残りの需要は作動物質５６の助けを借りてカバーされる。次に、作動物質は輸送システム６０、バッファとして機能する中間貯蔵部６４’から連続的に除去される。
【０１０５】
第２の網６から種々のエネルギー管理ユニット１０及び包括的エネルギー消費者１１まで流体作動物質を時限的に連続して送出することも可能であり、この調整はエネルギー供給システム２の制御ユニット１２を用いて行われる。例えば、異なる受給者１０、１１は、自身の中間貯蔵部全部をより低い能力で同時に満たす代わりに、より大きな輸送能力で連続的に自身の中間貯蔵部を満たすことができる。
【０１０６】
制御システム７０の第２の目的は、ローカル網の負荷を最適化することである。制御システム７０は個々のエネルギー消費者２６、２７またはそのような消費者のグループとも通信して予測及び実際の要求に関するデータを収集できるように設計されるのが有利である。これはいわゆるスマート・メータなどを用いて行うことができる。
【０１０７】
同様に、制御システム７０はローカルエネルギー生産者２８による電流生成に関するデータを収集することができる。次に、これらのデータを用いてエネルギー供給システム２からのエネルギー送出を最適化し、エネルギー生成ユニット８の電気分解システム４４における水素の生成を制御することもできる。
【０１０８】
本発明に係るエネルギー管理ユニット１０の別の変形例を図５に示す。本発明のこの実施形態では、ローカルエネルギー供給システム３０のエネルギー供給システム２９は電力網９０に加えて地区暖房システム９２も有し、これによってエネルギー消費者２６、２７の少なくとも一部には熱エネルギー８８が供給される。エネルギー管理ユニット１０は、この目的のため加熱システム８６（例えばボイラ）を備え、ここで熱担体媒体（例えば水または蒸気など）が流体作動物質５６の燃焼により加熱される。この後、これが地域暖房網に供給される。
【０１０９】
図５に示した実施形態では、エネルギー管理ユニット１０は、第２のエネルギー供給網６から流体作動物質５６を除去するだけでなく、必要に応じて第２のエネルギー供給網６に流体作動物質５６を返送するように構成されている。このようにして、エネルギー供給網全体に分配された流体作動物質の調整された中間貯蔵部が実施されるが、これはピーク負荷の障害をさらに低減するために空間的に延在している網にとっては特に有利である。
【０１１０】
図６は本発明に係るエネルギー供給システム２と相互に作用する本発明に係るエネルギー管理ユニット１０のさらに別の有利な実施形態を示す。ローカルエネルギー供給システム２９（図示せず）は図５のローカル消費者２６、２７と同様に具現化される。
【０１１１】
第２のエネルギー供給システム６は、図２の本発明の実施形態に類似する２つの輸送システム６０、６２（すなわち、一方は流体作動物質５６用で、他方は前記作動物質のエネルギー利用中に発生する残留ガス５８用）を備えている。
【０１１２】
エネルギー管理ユニットの種々のシステムにおいて熱または電気エネルギーを生成する流体作動物質の酸化は、不活性ガス画分を低減または回避するために、（酸素含有量が９５％超であるか、純酸素を含む）酸素を豊富に含んだ空気を用いて行われるのが有利である。作動物質のエネルギー利用は、燃焼機関を用いて行うことができ、例えば、酸化反応中に発生する熱が熱機関において機械的仕事に転換され、これは次に発電機を用いるか、あるいは電流を直接生成するのに酸化反応が用いられる燃料電池を用いて電気エネルギーに転換される。それに代わって純酸素を用いる場合、生じた反応産物中に残るのは実質的に二酸化炭素及び水だけである。この反応の化学量論に応じて、発生するガスには、一酸化炭素及び未反応の作動物質のある成分が含まれることがある。
【０１１３】
エネルギー管理ユニット１０のシステム７４、７６、８６で発生する残留ガス（二酸化炭素、水蒸気、及び場合によっては、一酸化炭素及び利用されなかった作動物質の成分の形態）が流体作動物質のエネルギー利用中に収集される。ガス状の残留ガス５６のみが残るように水蒸気は凝縮されるのが有利であり、この残留ガスは中間貯蔵部６６’内で収集され、エネルギー供給網６、６２に供給される。残留ガスは少なくとも１つのエネルギー生成ユニット８用いて水蒸気から再度除去されて、炭素源として作動物質生成に再度供給されるので、この回路は閉じられる。
【０１１４】
輸送システム６０が、例えばタンクローリー車を用いて作動物質のバッチ式輸送の形態で実現される場合、残留ガスの返送に対応するタンクローリー車を用いることもできるが、タンクローリー車は圧密設計であることが条件である。
【０１１５】
本発明の範囲は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではない。むしろ、本明細書に開示の実施例に加えて、当業者であれば、本明細書及びその添付図面から、添付の特許請求の保護範囲内にも入る本開示の種々の他の変形例を導き出すであろう。また、本明細書には種々の参照物を引用し、その開示をその全体において参照により本明細書に援用する。
［発明の項目］
［項目１］
エネルギー供給システム（２）であって、
電気エネルギー（４６）を輸送する電力網（３６）形態の第１のエネルギー供給網（４）と、
流体作動物質（５６）用の輸送システム（６０）を備える第２のエネルギー供給網（６）と、
１つ以上のエネルギー消費者（１１、１０）において前記流体作動物質のエネルギー利用中に発生する二酸化炭素を含有する残留ガス（５８）を返送する輸送システム（６２）と、
炭素を含有する物質（５０、５４、５８）から前記流体作動物質を生成し、前記第２のエネルギー供給網に供給することができる少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）と、を備える前記エネルギー供給システム（２）において、
前記第２のエネルギー供給網から取り込んだ前記流体作動物質を電気エネルギー（７４、７６、７８）に転換して、ローカル電力網（９０）に供給することができる、ローカルエネルギー供給網（２９）に供給する少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）であって、
前記エネルギー供給システム（２）のより高レベルの電力網（４、３６）から電流（４６）を抽出し、該電流をより低電圧の電流に転換し、このより低電圧の電流（４７）を前記ローカルエネルギー供給網の電力網（９０）に供給する装置と、前記エネルギー供給システムの流体作動物質用の前記輸送システム（６、６０）から前記流体作動物質（５６）を抽出し、前記流体作動物質から電流（４７）を生成し、前記ローカルエネルギー供給網の前記電力網に前記電流を供給する装置と、前記エネルギー管理ユニット（１０）において前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用中に発生する残留ガス（５８）を収集し、前記エネルギー供給システム（２）の前記残留ガス輸送システム（６、６２）にこれらの残留ガスを返送する装置とを備える、少なくとも１つのローカルエネルギー管理ユニット（１０）と、
通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システム（２）の前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）及び前記少なくとも１つのエネルギー管理ユニット（１０）または別のエネルギー消費者（１１）と通信することができ、前記種々のユニット（８、１０、１１）の動作を制御するように構成された前記エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）と、
前記通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システムの前記制御ユニット（９）と通信するように構成される前記少なくとも１つのエネルギー管理ユニット（１０）の制御システム（７０）と、を特徴とする、エネルギー供給システム（２）。
［項目２］
前記エネルギー供給システム（２）の前記制御ユニット（９）は、可能な限り小さな寸法の前記第２のエネルギー供給網（６、６０）がライン断面及び／または動作圧に関して実現されるように、前記より高いレベルの電力網（４、３６）からの電流（４６）の送出量及び前記作動物質輸送システム（６、６０）からの流体作動物質（５６）の送出量を制御するように構成されている、項目１に記載のエネルギー供給システム。
［項目３］
前記エネルギー供給システム（２）の前記制御ユニット（９）は、前記対応する供給網（３６、６０）の可能な限り均一な負荷が経時的に達成されるように、前記より高いレベルの電力網（４、３６）からの電流（４６）の送出量及び前記作動物質輸送システム（６、６０）からの流体作動物質（５６）の送出量を制御するように構成されている、項目１または２に記載のエネルギー供給システム。
［項目４］
前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）は、前記残留ガス輸送システム（６２）から残留ガス（５８）を抽出して、その炭素を含有する画分を用いて前記流体作動物質（５６）を生成するように構成されている、項目１乃至３のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目５］
前記流体作動物質（５６）の製造に使用される水素ガス（４８）の電解生成用のシステム（４４）を備える、項目１乃至４のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目６］
前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）は、熱分解コークス（５１）及び熱分解ガス（５２）に炭素を含有する物質（５０）を熱分解する第１のサブユニット（３８）と、合成ガス（５３）及び残渣（５５）に前記熱分解コークス（５０）をガス化する第２のサブユニット（４０）と、流体作動物質（５６）及び未使用の戻りガス（５４）に前記合成ガス（５３）を転換する第３のサブユニット（４２）とを備え、かつ前記３つのサブユニットはいずれも、圧密的に閉鎖されており、閉回路を形成する利用システム（３７）と、前記第２のサブユニット及び／または前記第３のサブユニットに前記第１のサブユニットを連結する前記熱分解ガス用の輸送ラインと、前記第３のサブユニット及び／または前記第１のサブユニットに前記第２のサブユニットを圧密的に連結する前記合成ガス用の輸送ラインと、前記第１のサブユニット及び／または前記第２のサブユニットに前記第３のサブユニットを圧密的に連結する前記戻りガス用の輸送ラインとを有し、前記水素ガス（４８）は前記３つのサブユニットのうちの少なくとも１つに供給される、項目１乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目７］
前記第３のサブユニット（４２）は、フィッシャー・トロプシュ合成ステップ及び／または液相メタノール合成ステップを含む、項目６に記載のエネルギー供給システム。
［項目８］
前記利用システム（３７）は、前記第２のエネルギー供給網（６）からの残留ガス（５８）を前記３つのサブユニット（３８、４０、４２）のうちの少なくとも１つに供給するように構成されている、項目６または７のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目９］
前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）は、電流（４５、４６）を生成するシステム（６８、６９）を備える、項目１乃至８のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目１０］
電流（４５、４６）を生成するシステム（６８）は、プロセス蒸気によって作動される蒸気タービンを有する、項目９に記載のエネルギー供給システム。
［項目１１］
電流（４５、４６）を生成する前記システム（６９）は、流体作動物質（５６）により作動されるガスタービンまたはガス／蒸気併用タービンを有する、項目９または１０に記載のエネルギー供給システム。
［項目１２］
生成された前記電流を前記第１のエネルギー供給網（４）に供給するために、少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）が設けられる、項目９乃至１１のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目１３］
前記制御ユニット（９）は、通信網（１６）を介して、他のエネルギー供給システム（２’）の制御ユニット（９’）及び／または外部電力ステーション（１４、１４”、１５）及び／またはより高い階層レベルの電力網（３４）の制御システムと通信するように構成されている、項目１２に記載のエネルギー供給システム。
［項目１４］
前記少なくとも１つのエネルギー管理ユニット（１０）の前記制御システム（７０）は、通信網（１６）を介して、前記ローカルエネルギー供給網（２９）のローカルエネルギー消費者（２６）及びローカルエネルギー生産者（２８）と通信するように構成されている、項目１３に記載のエネルギー供給システム。
［項目１５］
前記少なくとも１つのエネルギー管理ユニット（１０）は、熱媒（８８）を加熱及び／または冷媒（８９）を冷却する装置であって、これに必要なエネルギーが前記エネルギー供給システム（２）の前記電力網（４、３６）から引き出され、かつ／または前記エネルギー供給システムの前記作動物質輸送システム（６、６０）から得られた前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用により得られる装置と、前記ローカルエネルギー供給網（２９）の対応する熱輸送システム（９２）または冷温輸送システム（９４）に前記加熱された熱媒（８８）及び／または冷却された冷媒（８９）を供給する装置と、を有する、項目１２乃至１４のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目１６］
エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）は、前記２つのエネルギー供給網（４、６）への最大輸送量が制御しない場合よりも低くなるように、前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）及び前記少なくとも１つのエネルギー管理ユニット（１０）を制御及び調整するように構成されている、項目１２乃至１５のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
［項目１７］
ローカルエネルギー供給網（２９）に供給するためのエネルギー管理ユニット（１０）であって、エネルギー供給システム（２）のより高いレベルの電力網（４、３６）から電流（４６）を抽出し、該電流をより低電圧の電流（４７）に転換し、かつこのより低電圧の電流を前記ローカルエネルギー供給網の電力網（９０）に供給する装置と、前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質輸送システム（６、６０）から流体作動物質（５６）を抽出し、前記流体作動物質（５６）から電流（４７）を生成し、かつ前記ローカルエネルギー供給網の前記電力網に前記電流を供給する装置とを備えるエネルギー管理ユニット（１０）において、制御システム（７０）が、通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）と通信するように、かつ前記対応する供給網（３６、６０）の経時的な負荷が可能な限り均一になるように、及び／または可能な限り小さな寸法の第２のエネルギー供給網（６、６０）が導体断面及び／または動作圧に関して実現されるように、前記より高いレベルの電力網（４、３６）からの電流（４６）の送出量及び前記作動物質輸送システム（６、６０）からの流体作動物質（５６）の送出量を制御するように構成されていることを特徴とする、エネルギー管理ユニット（１０）。
［項目１８］
前記制御システム（７０）は、通信網（１６）を介して前記ローカルエネルギー供給網（２９）のローカルエネルギー消費者（２６）及びローカルエネルギー生産者（２８）と通信するように構成されている、項目１７に記載のエネルギー管理ユニット。
［項目１９］
前記制御システム（７０）は、前記より高いレベルの電力網（４、３６）から前記ローカルエネルギー供給網（２９）の電力要件のベース負荷のみを実質的に引き出す一方で、前記ローカルエネルギー供給網（２９）の電力要件のピーク負荷が流体作動物質のエネルギー利用によって回収されるように、前記エネルギー管理ユニット（１０）を制御するように構成されている、項目１７または１８に記載のエネルギー管理ユニット。
［項目２０］
前記制御システム（７０）は、前記作動物質輸送システム（６、６０）からの流体作動物質（５６）の送出量が経時的に実質的に一定であるように前記エネルギー管理ユニット（１０）を制御するように構成されている、項目１７乃至１９のいずれか一項に記載のエネルギー管理ユニット。
［項目２１］
前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用中に前記エネルギー管理ユニット（１０）で発生する残留ガス（５８）を収集し、前記エネルギー供給システム（２）の残留ガス輸送システム（６、６２）にこれらの残留ガスを返送する装置を備える、項目１７乃至２０のいずれか一項に記載のエネルギー管理ユニット。
［項目２２］
熱媒（８８）を加熱及び／または冷媒（８９）を冷却する装置であって、これに必要なエネルギーが前記エネルギー供給システム（２）の前記電力網（４）から引き出され、かつ／または前記エネルギー供給システムの前記作動物質輸送システム（６、６０）から得られた前記流体作動物質（５６）の前記エネルギー利用により得られる装置と、前記ローカルエネルギー供給網（２９）の対応する熱輸送システム（９２）または冷温輸送システム（９４）に前記加熱された熱媒（８８）及び／または冷却された冷媒（８９）を供給する装置と、を備える、項目１７乃至２１のいずれか一項に記載のエネルギー管理ユニット。
［項目２３］
ローカルエネルギー供給網（２９）に供給するためのエネルギー管理ユニット（１０）であって、エネルギー供給システム（２）のより高いレベルの電力網（４、３６）から電流（４６）を抽出し、該電流をより低電圧の電流（４７）に転換し、かつこのより低電圧の電流を前記ローカルエネルギー供給網の電力網（９０）に供給する装置と、前記エネルギー供給システム（２）の流体作動物質輸送システム（６、６０）から流体作動物質（５６）を抽出し、前記流体作動物質（５６）から電流（４７）を生成し、かつ前記ローカルエネルギー供給網の前記電力網に前記電流を供給する装置とを備えるエネルギー管理ユニット（１０）において、通信網（１６）を介して前記エネルギー供給システム（２）の制御ユニット（９）と通信する制御システム（７０）と、前記エネルギー管理ユニット（１０）において前記流体作動物質（５６）のエネルギー利用中に発生する残留ガス（５８）を収集し、前記エネルギー供給システム（２）の残留ガス輸送システム（６、６２）にこれらの残留ガスを返送する装置と、を特徴とする、エネルギー管理ユニット（１０）。
［項目２４］
前記制御システム（７０）は、流体作動物質（５６）の輸送システムからの流体作動物質（５６）及び共通ライン系として設計されたエネルギー供給システム（２）の残留ガス（５８）を交互に抽出して、この共通ライン系に残留ガスを供給するように構成されている、項目２３に記載のエネルギー管理ユニット。
［項目２５］
１つ以上のローカルエネルギー供給システム（３０）に電気エネルギー（４７）を供給する方法であって、
−  より高いレベルの電力網（３４）から電気エネルギー（４５）を引き出して、第１のエネルギー供給網（４）に供給（４６）し、
−  少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）を用いて流体作動物質（５６）を生成し、場合によっては一時的に保管（６４）し、第２のエネルギー供給網（６）に供給し、前記流体作動物質の生成に必要なエネルギーを、前記より高いレベルの電力網（３４）から引き出し、場合によっては、エネルギーを含有し炭素を含有する原料（５０）から得、
−  少なくとも１つのエネルギー管理ユニット（１０）を用いて前記第１のエネルギー供給網（４）から電気エネルギー（４６）を引き出し、ローカル電力網（９０）に供給し、
−  少なくとも１つの前記エネルギー管理ユニット（１０）を用いて前記第２のエネルギー供給網（６）から流体作動物質（５６）の形態のエネルギーを得て、場合によっては一時的に保管（６４’）し、前記流体作動物質のエネルギーを利用することにより前記ローカルエネルギー供給システム（３０）用の電気エネルギー（４７）を生成して、前記ローカル電力網（９０）に供給し、
−  前記２つのエネルギー供給網（４、６）への最大輸送量が制御しない場合よりも小さくなるように、前記少なくとも１つのエネルギー管理ユニットによって、前記少なくとも１つのエネルギー生成ユニット（８）を用いた流体作動物質（５６）の前記生成ならびに電気エネルギー（４６）及び流体作動物質（５６）の形態である異なる２つの形態のエネルギーの取得を制御及び調整する、方法。
【符号の説明】
【０１１６】
２、２’：エネルギー供給システム
４：第１のエネルギー供給網、電力網
６：第２のエネルギー供給網
８：エネルギー生成ユニット
９：制御ユニット
１０：エネルギー管理ユニット
１１：エネルギー消費者
１２：制御システム
１３：小規模発電所
１４、１４’、１４”：発電所
１５：貯蔵発電所
１６：通信網
１８：データ通信
２０：炭素を含有するエネルギー担体
２２：流体作動物質用ラインシステム
２４：残留ガス用ラインシステム
２５：エネルギー消費者グループ
２６：ローカルエネルギー消費者
２７：大規模消費者
２８：ローカルエネルギー生産者
２９：ローカルエネルギー供給網
３０：ローカルエネルギー供給システム
３２：異なる電力網間の遷移
３４：高い階層レベルの電力網
３６、３６’：低い階層レベルの電力網
３７：熱及び化学利用システム
３８：第１のレベル
４０：第２のレベル
４２：第３のレベル
４３：制御ユニット
４４：電気分解システム
４５：電気エネルギー、高電圧
４６：電気エネルギー、中電圧
４７：電気エネルギー、低電圧
４８：水素ガス
４９：水
５０：炭素を含有する源物質、低グレードエネルギー担体
５１：熱分解コークス
５２：熱分解ガス
５３：合成ガス混合物
５４：戻りガス混合物
５５：残渣
５６：流体作動物質、高グレード流体エネルギー担体
５８：残留ガス
６０：流体作動物質輸送システム、ラインシステム
６２：残留ガス輸送システム、ラインシステム
６４、６４’：中間貯蔵部、タンク
６６、６６’：中間貯蔵部、タンク
６７：プロセス熱、熱蒸気
６８：電流を生成するプラント、発電機を備えた蒸気タービン
６９：電流を生成するプラント、発電機を備えたガスタービン
７０：制御システム
７２：変圧器
７３：中間貯蔵部、タンク
７４：熱機関、燃焼機関、ガスタービン
７６：発電機
７８：燃料電池
８０：蓄積器
８２：インバータ／整流器
８４：直流
８６：暖房システム
８８：湯
９０：ローカル電力網、低電圧網
９２：熱輸送用ラインシステム（地域暖房、湯、蒸気）
９４：低温輸送用ラインシステム（冷水）
１００：供給ユニット
１０２：分離モジュール
１０４：供給モジュール
１０６：残留ガス画分用の中間貯蔵部
１０８：作動物質画分用の中間貯蔵部
【図１】
0006696673.tif 000003
【図１ａ】
0006696673.tif 000004
【図１ｂ】
0006696673.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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