(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
島などの孤立している地理的領域のためのシステムであって、
ａ）前記地理的領域を移動するための複数の車両であって、各々電動機を備えている車両と、
ｂ）電力を孤立している地理的領域に分配する電気グリッドであって、前記地理的領域は島であり、電気分配システムを含み、電力を島などの孤立している地理的領域にある複数の充電ステーションに供給し、前記車両のバッテリーを再充電し、前記地理的領域が夜間より日中により多くの電力を必要とする前記グリッドと、
ｃ）地熱流体源から作動し、昼夜を通して実質的に一定の電力レベルで前記グリッドに電力を供給する地熱発電所と、
を備え、前記発電所は、
（１）前記地熱流体から得られた流体を液体有機流体で間接的に冷却することにより、気化した有機流体と蒸気の凝縮物とを生産する熱交換器と、
（２）前記気化した有機流体で作動し、電力を供給するとともに、熱を放出した有機蒸気を生産する有機蒸気タービンと、
（３）前記熱を放出した有機蒸気を液体有機流体に凝縮させる有機流体凝縮器と、
（４）前記液体有機流体を前記熱交換器に戻す手段と、
（５）前記液体有機流体が前記熱交換器に供給される前に、前記地熱流体に含まれる熱で前記液体有機流体を予熱する予熱器と、
を有し、
前記発電所は、前記島からさらに隔たった孤立した島に位置し、前記島に海底伝送線路で接続されている
ことを特徴とする島などの孤立している地理的領域のためのシステム。
【請求項２】
前記複数の車両の各車両に備えられた電気的に作動する電動機は、バッテリーを有することを特徴とする請求項１に記載の孤立している地理的領域のためのシステム。
【請求項３】
バッテリーを有する電気的に作動する電動機を備えた前記複数の車両の各車両は、さらに、前記バッテリーの充電レベルを判断する充電レベル検出器、警報装置、前記バッテリーの充電レベルがしきい値まで減少したときに前記警報装置を作動させる制御手段を備え、前記バッテリーは夜間に充電されることを特徴とする請求項２に記載の孤立している地理的領域のためのシステム。
【請求項４】
前記充電ステーションは、前記車両の巡航距離に応じた間隔で設けられることを特徴とする請求項３に記載の孤立している地理的領域のためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地熱発電による電力の利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
世界の各地で、発電のために化石燃料を輸入しなければならない孤立した陸地が存在する。ハワイ諸島はこのような陸地の一例であり、現在のところ発電は、好ましくない大気汚染物質を生ずる蒸気タービンやガス・タービンを使用する従来の化石燃料式発電所に限られている。環境を改善すべく、地熱源を利用して発電しようと言う提案がなされてきた。地熱源が特定の他の島に存在する場合は、発電された電力は、例えば従来の海底送電線によって本島に送電できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
島での電気負荷は、通常、日中すなわち電力需要が最大である時間帯の負荷が、夜間すなわち電力需要が最大でない時間帯の負荷を大きく越えるものであるために、地熱発電所は本来は完全に適切なものではない。問題は、地熱発電所が、通常は、昼夜を問わず常に定格能力で操業されることにある。したがって、日中の電力を供給する能力のある発電所は夜には余力がある。発電所は地理的に隔離されているので、夜間に発生した余分の電力を別の顧客に送電するのは実用的ではなく、このため、大規模な地熱発電所は上記の条件には適しない。結果として、従来の化石燃料式発電所は、日中のピーク時のために高速始動ガス・タービン電力装置で補充されている。それはこのような電力装置は迅速に電力をオン／オフできるからである。ガス・タービン・ピーク時発電で補充されるベースライン電力発生用の蒸気タービンを用いる従来の石油火力発電所によって電気を発生させると、高価であると共に環境を汚染する。
【０００４】
地熱発電所は経済効率は良いが、本来迅速に始動したり停止したりするには適さない。よって、従来の化石燃料発電所の代わりにこのような地熱発電所を導入することは、夜間の余剰電力を消費できない地理的に隔たった場所では実用的ではない。この問題に対する１つのアプローチは、夜間に地熱発電ウエル (well) を通気して、夜間の低レベル負荷に応じるために操業レベルを下げることである。このアプローチは、地熱による蒸気が、空気中に排出されると人間の健康にとって危険な有毒ガスを包含するので好ましくない。有毒ガスを除去する処理装置は存在するが、この装置の経費は非常に高い。そこで、本発明の目的は、上述のような先行技術に伴う問題を避けるような新しい異なった方法で地熱発電所を利用することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電力駆動車両に基づく輸送システムを運転する方法を提供するものである。ここで、電力駆動車両とは、日中すなわちピーク需要の期間の基本電気負荷が、夜間すなわちオフピーク時電力需要の期間の通常の電気負荷を越える、孤立している地理的領域での利用に特に適しているバッテリー駆動車両をいう。この方法は、電気負荷のための発電段階を含む。昼夜を通して、好ましくは実質的に一定の電力出力で、運転される電力生成システム又は地熱発電所が利用される又は電力生成システムに含まれることができる。これにより、例えば、日中は、発電所は要求される発電量を供給し、バッテリー駆動車両は発電所に負荷をかけずに運転される。これは、発電所からの電力供給をうける地理的領域が孤立しており、往来する乗り物が主に旅行者のものである場合に特に効果的である。
【０００６】
車両のバッテリーは、夜間に充電される。このとき、発電所が夜間に発電し、通常の発電量を越える電力が利用される。これにより、例えば地熱発電所により日中供給される発電量は通常の日中発電量であり、地熱発電所により夜間に供給される発電量は通常の夜間発電量に車両中のバッテリーを再充電することによる負荷分を加えたものとなる。
【０００７】
好ましくは、再充電ステーションは、地理的領域に設けられており、その上をバッテリー駆動車両が移動する道路で結ばれている。隣り合うステーション間の距離は、車両の巡航範囲に実質的に等しいように選ばれることが好都合である。これによれば、車両は、完全に充電されたバッテリーで一つのステーションから次のステーションへ移動することができる。このような移動は日中行われるので、夜間は、車両を充電ステーションで再充電することができる。
【０００８】
本発明はまた、孤立している地理的領域のための輸送システムからなる。この輸送システムは、地理的領域を定める環状道路、環状道路に沿って間隔をおいて配置された複数の再充電ステーションを備える。再充電ステーションに電力を供給するための配電システムが備えられている。この再配電システムでは、地熱発電所を含むことであってもよい。地熱発電所は、好ましくは、実質的に一定の割合で発電する。
【０００９】
このように、夜間などのオフピーク需要期間における電気負荷の増大は、地熱発電所の利用の増大、通常はこのような発電所の発電量の増大につながることができ、これにより、発電に伴う汚染物質の量を減少させる。また、バッテリー作動車両を用いることにより、化石燃料自動車や車両の数が減少するので大気汚染を減少させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明に係る実施形態について、さらに詳しく説明する。
図１は、日中の基本的な電気負荷が通常の夜間の電気負荷を越える地理的に孤立した土地での、バッテリーから動力を得る輸送手段に基づいた輸送システムを示すものである。図１に示されるように、島４０は、好ましくは伝送線路４６に電力を供給する地熱発電所１０及び電気サブステーション４１、すなわち他の発電施設、を備える。島４０には環状道路４４がある。環状道路４４は、通常、島４０の海岸線に沿って完全に一周する。島を囲む伝送線路４６は、通常、環状道路４４に沿っている。
【００１１】
環状道路４４の異なる複数の位置には、再充電ステーション４７が配置されている。再充電ステーション４７は、好ましくは、等距離の間隔で配置されている。上記距離は、バッテリー駆動の電気自動車の巡航範囲と同等の距離とすることができる。ステーション４７は、伝送ケーブル４６に接続されている。これら多数のステーションでは、バッテリーの貯蔵庫、すなわち多数のバッテリーが提供される、すなわち入手可能であることとし、オペレーターが、電力を消耗した自動車のバッテリーを充電されているバッテリーに交換できるようにすることとしてもよい。
【００１２】
地熱発電所が主要な島の外にある他の島に位置する場合は、地熱発電所１０は、サブステーション４１とともに、図２に符号４３で示す外にある島に位置させることができる。図２に示されるように、サブステーション４１は、主要な島４０に結ばれ、サブステーション４５で終わる伝送線路４２に電力を供給する。サブステーション４５は、土地に基礎を置く伝送線路４６に電力を供給する。
図３に示されるように、各々の自動車４８は、シャーシ４９を有し、シャーシ４９には、車輪５２を駆動するための電動機５０とトランスミッション５１とが搭載されている。シャーシ４９には、バッテリーすなわち蓄電池５３も搭載されている。蓄電池５３は、電動機５０に制御手段５４を介して電力を供給する。制御手段５４は、ユーザーにより制御される。
【００１３】
蓄電池５３には、蓄電池の充電レベルを定めることを目的として充電レベル検出部５５が接続されている。制御手段５４は、充電レベルがしきい値まで下がったときに、充電レベル検出部に反応して警報装置、つまりアラーム５６を操作する。
【００１４】
好ましくは、各々の自動車には、電話のような通信システムが備えられている。この通信手段は、再充電ステーションとの通信にも利用することができる。さらに、多数の再充電ステーションの１つ又は２つ以上に緊急自動車が配置され、必要に応じて自動車やステーションにバッテリーを届けるようなサービスを行うこととすると好都合である。
【００１５】
運用の際、日中は、再充電ステーションにおいて、充電済みのバッテリーを備えた自動車４８が得られることが好ましい。これにより、ユーザーは、日中、バッテリーの電力を消費しながら次の再充電ステーションまで移動することができる。バッテリーの容量及び自動車の設計は、巡航距離及び時間が一つのステーションから次のステーションまでの移動が、例えば４時間以下の合理的な時間となるようになっている。また、自動車は、充電ステーションの近くで使用し、再充電のために、夜、充電ステーションに戻ることとしてもよい。このようなやり方は、特に自動車のレンタルに向いている。
【００１６】
結果として、夜間のように電力に対する要求が最大でない時間帯での電気的な負荷がバッテリー充電のために増大し、通常、発電所の発電量を増大させることにより地熱発電所の利用の増大を導く。これにより、従来の化石燃料発電所による発電の総量が減り、これらの発電所からの汚染物質の削減につながる。さらに、バッテリーにより作動する自動車の利用は、化石燃料自動車の使用数を減らし、その結果として大気汚染をさらに減らす。
【００１７】
上記では、図１と２で参照符号１０で示す地熱発電所を日中と夜間を通じて実質的に一定の電力を発生することが望ましいものとして説明したが、本発明はまた、必要に応じて１つ以上のモジュール型装置を用いて発電するモジュール型地熱発電所の使用をも考慮している。このような地熱発電所は、１９８９年１２月１日提出の米国特許出願第４４４、５６５号（現在では、１９９６年３月１２日発行の米国特許第５、４９７、６２４号）明細書に説明されているが、出典を明記することによりその開示内容を本願明細書の一部と成す。米国特許第５、４９７、６２４号明細書には、非凝縮ガスと塩水を含む蒸気を発生する地熱流体源(source of geothermal fluid)から電力を発生させる発電所モジュールが開示されている。このモジュールは、地熱流体源からの蒸気で作動し、電力及び熱を放出した蒸気とを生産する蒸気タービン（ＳＴ）、熱を放出した蒸気を受容する蒸気凝縮器（コンデンサー）、及び液体有機流体で蒸気凝縮器を間接的に冷却し、それにより有機流体を気化させ、蒸気を凝縮させる手段を有する。この発電所はまた、気化した有機流体により作動し、電力及び熱を放出した有機蒸気を生産する有機蒸気タービン（ＯＴ）、熱を放出した有機蒸気を液体有機流体に凝縮させる有機流体凝縮器（コンデンサー）、及び有機液体を蒸気凝縮器に戻すポンプ（Ｐ）を有する。最後に、発電所は、地熱流体中に存在する熱及び地熱流体から取り出した液体すなわち塩水に含まれる熱によって、有機液体が蒸気凝縮器に供給される前にそれを予熱する予熱器を有する。このような発電所を利用することによって、そのラインから1つ又は２つ以上のモジュールを取り除いて電力を減少させることによってその順応性が増大する。これは保守期間時に特に有利な点となる。このようなモジュール型地熱発電所の利用も大気汚染の減少に寄与する。
【００１８】
本発明による方法および装置によって提供される長所と向上結果は、本発明の好ましい実施態様の上記の説明から明らかである。添付クレームに述べる本発明の精神と範囲から逸脱することなくさまざまな変更と修正が可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明に係る発明によれば、地熱発電所の利用の増大させ、発電に伴う汚染物質の量を減少させることができる。また、バッテリー作動車両を用いることにより、化石燃料自動車や車両の数が減少するので大気汚染を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による地熱発電所を含む輸送システムを示すハワイ島の内の1つに類似の島を有する孤立した地域の模式的な平面図である。
【図２】本発明による輸送システムを示すハワイ島の内の1つの類似した2つの島を有する孤立している地域の模式的な平面図である。
【図３】充電方法を示すバッテリー駆動車両の模式的なブロック図である。
【図４】図１に示した地熱発電所の模式的なブロック図である。
【符号の説明】
１０  地熱発電所
４０  島
４１  サブステーション
４３  島
４５  サブステーション
４６  伝送線路
４７  再充電ステーション
４８  自動車
４９  シャーシ
５０  電動機
５１  トランスミッション
５２  車輪
５３  蓄電池
５４  制御手段
５５  充電レベル検出部
５６  アラーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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