(57)【要約】【課題】電力および液化水素等の燃料を複合的に搬送し、エネルギーの有効利用を図りつつ、経済的に需要家に供給することができるエネルギーの供給システムを提供する。【解決手段】液化燃料の搬送管１１を用いて、搬送管内に超電導ケーブル１２を敷設し、液化燃料で超電導ケーブルを冷却し、超電導現象により送電損失を低減し、電力需要家に経済的な電力を供給するとともに、搬送管で搬送する燃料を、需要家に液化燃料の形か、または、液化燃料を気化させた燃料ガスとして供給する。液化燃料または電力、またはこれらから形成されるエネルギーを需要家に供給するステーション３７に、これらのエネルギーの供給量を検知する手段Ａと、検知したエネルギーの供給量を中央処理装置７１に伝送する手段Ｂとを備えた。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化燃料の搬送管を用いて、
前記搬送管内に超電導ケーブルを敷設し、前記液化燃料で前記超電導ケーブルを冷却し、超電導現象により送電損失を低減し、電力需要家に経済的な電力を供給するとともに、
前記搬送管で搬送する燃料を、需要家に液化燃料の形か、または、液化燃料を気化させた燃料ガスとして供給することを特徴とするエネルギーの供給システム。
【請求項２】
前記液化燃料をガス化する際に生成する冷熱を、冷媒の形で冷熱需要家に供給することを特徴とする請求項１記載のエネルギーの供給システム。
【請求項３】
前記燃料として、液化水素または水素ガスを用いることを特徴とする請求項１または２記載のエネルギーの供給システム。
【請求項４】
前記燃料として、液化天然ガスまたは天然ガスを用いることを特徴とする請求項１または２記載のエネルギーの供給システム。
【請求項５】
前記冷熱を、冷水の形で供給することを特徴とする請求項２記載のエネルギーの供給システム。
【請求項６】
前記搬送管を鉄道線路に沿って敷設し、鉄道事業の需要家、または、鉄道近隣の需要家に、電力、液化燃料、液化燃料を気化させた燃料ガス、または液化燃料をガス化する際に生成する冷熱を供給することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のエネルギーの供給システム。
【請求項７】
前記液化水素をガス化した水素ガスを加圧して、燃料電池発電装置の燃料として供給することを特徴とする請求項３記載のエネルギーの供給システム。
【請求項８】
前記搬送管により搬送される液化燃料または燃料ガスを、水素ガスに改質し、燃料電池の燃料ガスとして需要家に供給することを特徴とする請求項１記載のエネルギーの供給システム。
【請求項９】
前記搬送管内の超電導ケーブルを用いて超電導送電する際に、さらなる低電力損失化のために、前記ケーブルに接続した、発電機、変圧器、およびその給電ケーブルに、液化燃料冷却による超電導現象を利用した電線路を用いることを特徴とする請求項１記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１０】
前記搬送管で搬送する液化燃料は、他の燃料ガスパイプラインからの燃料ガスを液化して供給するか、若しくは、他の液化燃料パイプラインから直接供給することを特徴とする請求項１記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１１】
前記搬送管内を隔壁により２室に仕切り、燃料として天然ガスおよび水素ガスの２種類を搬送することを特徴とする請求項１記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１２】
前記液化燃料として、水素ガスを同伴した液化天然ガスを搬送することを特徴とする請求項１記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１３】
搬送管を用いて超電導現象を起こすのに十分な低温度の燃料ガスを搬送し、
前記搬送管内に超電導ケーブルを敷設し、前記燃料ガスで前記超電導ケーブルを冷却し、超電導現象により送電損失を低減し、電力需要家に経済的な電力を供給するとともに、
前記搬送管で搬送する燃料を、需要家に液化燃料の形か、または、燃料ガスとして供給することを特徴とするエネルギーの供給システム。
【請求項１４】
前記搬送管内を隔壁により２室以上に分割し、複数種の低温度のガスを搬送することを特徴とする請求項１３記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１５】
前記搬送管内に超電導材で構成される信号線を敷設し、該搬送管により搬送される液化燃料または燃料ガスにより超電導信号線とする情報線路をさらに備えたことを特徴とする請求項１または１３記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１６】
前記搬送管を超電導材で構成するか、または、前記搬送管で搬送される液化燃料や燃料ガスが接触する内壁を超電導材により構成し、該超電導材を超電導信号線とすることを特徴とする請求項１５記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１７】
前記搬送管内の超電導ケーブルにより送電された電力を電源として、水電解により水素ガス及び酸素ガスを製造することを特徴とする請求項１記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１８】
前記水素ガスは調圧し、前記搬送管により搬送される液化水素又は水素ガスと合流し、燃料電池用の燃料として需要家に供給されることを特徴とする請求項１７記載のエネルギーの供給システム。
【請求項１９】
前記酸素ガスは、酸素ガスの需要家に圧力調整して供給されることを特徴とする請求項１７記載のエネルギーの供給システム。
【請求項２０】
液化燃料の搬送管と、該搬送管内に敷設した超電導ケーブルとにより液化燃料と電力とを搬送するシステムにおいて、
前記液化燃料または電力、またはこれらから形成されるエネルギーを需要家に供給するステーションに、これらのエネルギーの供給量を検知する手段と、検知したエネルギーの供給量を中央処理装置に伝送する手段とを備えたことを特徴とするエネルギーの供給システム。
【請求項２１】
燃料電池搭載自動車の燃料である水素ガスの消費量を検知する手段と、該消費量を前記中央処理装置に伝送する手段とを備えたことを特徴とする請求項２０記載のエネルギーの供給システム。
【請求項２２】
燃料電池搭載自動車にその燃料である水素ガスを供給する水素ガスステーションに、水素ガスの供給量を検知する手段と、検知した水素ガスの供給量を前記中央処理装置に伝送する手段とを備えたことを特徴とする請求項２０記載のエネルギーの供給システム。
【請求項２３】
前記液化燃料または電力、またはこれらから形成されるエネルギーを需要家に供給する事業者は、前記中央処理装置のデータベースに基づいて、上流側の前記エネルギーを供給する事業者に発注することを特徴とする請求項２０記載のエネルギーの供給システム。
【請求項２４】
前記上流側のエネルギーを供給する事業者は、前記発注に対応してエネルギーの供給量を設定することを特徴とする請求項２３記載のエネルギーの供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギーの供給システムに係り、特に電力や液化燃料等を複合的に搬送し、各需要家に経済的に供給する複合的なエネルギーの供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超電導送電は、超電導ケーブル内に液体窒素を充填し、これにより超電導ケーブルを冷却し、超電導現象を発現していた。この従来技術は、その目的が送電する際の損失電力の低減化であり、この手段として超電導送電が利用され、経済的な電力の供給を目的とするものであった。
【０００３】
即ち、低温の冷媒により超電導材料からなる電力線を冷却する超電導ケーブルが知られている。このような超電導ケーブルにおいては、低温の冷媒は単に冷熱源として用いられているだけであるが、電力を長距離輸送する都合から、ケーブルを複数の区間に分割し、各区間毎に冷媒を冷却すると共に次の区間にポンプにより加圧して冷媒を送出する超電導ケーブル線路が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−５６７２９号公報
【０００４】
一方で、水素ガスは燃焼しても全て水蒸気となるため炭酸ガスが発生せず、二酸化炭素による地球温暖化を防止する最良の無公害エネルギー源と考えられる。近年、エネルギー効率が４０〜６０％の燃料電池の製品化が近づいており、自動車用の駆動源として燃料電池を用いることが検討されている。しかしながら、水素等の燃料を生産地から需要先まで搬送する手段の解決が大きな課題となり、利用が進んでいないのが実情である。エネルギー源としての水素等をガスとして輸送する場合も液体として輸送する場合も、超高圧や超低温の輸送容器の製造が困難であり、パイプラインで輸送する場合にはさらにその設置コストが莫大なものとなる。水素等がその無公害性の特徴を発揮できる最良の適用分野は燃料電池を搭載した自動車用と考えられるが、任意の場所で補給可能な大量の水素の配送、貯蔵技術、その経済的な設置方法についての妥当な解決策はまだ提案されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、電力および液化水素等の燃料を複合的に搬送し、エネルギーの有効利用を図りつつ、経済的に需要家に供給することができるエネルギーの供給システム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】
【０００６】
本発明のエネルギーの供給システムは、液化燃料の搬送管を用いて、前記搬送管内に超電導ケーブルを敷設し、前記液化燃料で前記超電導ケーブルを冷却し、超電導現象により送電損失を低減し、電力需要家に経済的な電力を供給するとともに、前記搬送管で搬送する燃料を、需要家に液化燃料の形か、または、液化燃料を気化させた燃料ガスとして供給することを特徴とするものである。また、前記液化燃料をガス化する際に生成する冷熱を、冷媒の形で冷熱需要家に供給することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、前記燃料として、液化水素または水素ガスを用いることが好ましく、また、前記燃料として、液化天然ガスまたは天然ガスを用いてもよい。
【０００８】
上記本発明によれば、液化燃料を搬送する際、該液化燃料搬送管内に、送電用の超電導ケーブルを敷設し、超電導現象により電力搬送損失の低減化を図ることができる。これにより、経済的な送電を行い、電力需要家に経済的に電力を供給することができるとともに、液化燃料を液体のままでもしくはガスとして、燃料需要家に供給することができる。これにより、燃料電池の燃料として好適な水素を遠距離搬送し、経済的に需要家に供給することができる。併せて、液化燃料をガスに変換する際の気化熱を冷熱として冷媒に熱変換し、冷熱の需要家に供給することができ、これによりエネルギーの有効利用が図れる。
【０００９】
また、前記搬送管を鉄道線路に沿って敷設し、鉄道事業の需要家、または、鉄道近隣の需要家に、電力、液化燃料、液化燃料を気化させた燃料ガス、または液化燃料をガス化する際に生成する冷熱を供給することが好ましい。既存の鉄道線路は、一般に搬送管敷設のための十分なスペースを備えていて、長距離の上記複合エネルギーの搬送路として搬送管の敷設に好適である。また、鉄道事業者は電力等の大口のエネルギー需要家であり、鉄道の駅の周辺には一般にバスやタクシー等の自動車が多く集まる。これらの自動車が燃料電池で駆動される場合には、大きな水素ガスの需要が見込まれる。従って、鉄道線路に沿って搬送管を敷設し、電力と液化水素等の燃料を供給することで、効率的なエネルギーの供給が行える。
【００１０】
ここで、前記液化水素をガス化した水素ガスを加圧して、燃料電池発電装置の燃料として供給することが好ましい。これにより、燃料電池駆動の自動車の燃料タンクに、直接燃料としての水素ガスを供給することができる。
【００１１】
また、前記搬送管により搬送される液化燃料または燃料ガスを、水素ガスに改質し、燃料電池の燃料ガスとして需要家に供給するようにしてもよい。これにより、液化水素よりも高温の液化天然ガスを液化燃料として用いることができ、搬送条件を緩和することができる。
【００１２】
また、前記搬送管内に超電導材で構成される信号線を敷設し、該搬送管により搬送される液化燃料または燃料ガスにより超電導信号線とする情報線路をさらに備えることが好ましい。これにより、電力と液化燃料に加えて、通信情報を無損失で伝送することが可能となる。
【００１３】
また、本発明のエネルギーの供給システムは、液化燃料の搬送管と、該搬送管内に敷設した超電導ケーブルとにより液化燃料と電力とを搬送するシステムにおいて、前記液化燃料または電力、またはこれらから形成されるエネルギーを需要家に供給するステーションに、これらのエネルギーの供給量を検知する手段と、検知したエネルギーの供給量を中央処理装置に伝送する手段とを備えたことを特徴とするものである。ここで、燃料電池搭載自動車の燃料である水素ガスの消費量を検知する手段と、該消費量を前記中央処理装置に伝送する手段とを備えることが好ましく、燃料電池搭載自動車にその燃料である水素ガスを供給する水素ガスステーションに、水素ガスの供給量を検知する手段と、検知した水素ガスの供給量を前記中央処理装置に伝送する手段とを備えることが好ましい。これにより、液化燃料または電力、またはこれらから形成されるエネルギーの円滑な流通が図れる。
【発明の効果】
【００１４】
総じて本発明によれば、複合エネルギー供給システムとして、経済的に、電力、液化水素や液化天然ガス、燃料電池用の水素ガス、燃料等用の天然ガス、また、冷水等の冷熱という形式で、高品位のエネルギーを単体で、若しくは各々を適宜組合わせて、それぞれの需要家に供給することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一の機能を有する部材または要素には同一の符号を付して、その重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態の各種の液化燃料搬送管の断面構成例を示す。図１（ａ）は、液化燃料搬送管内に超電導ケーブルを敷設した例を示す。液化燃料搬送管１１は、外熱を遮断する目的でその外部は断熱材１４で覆われている。液化燃料搬送管１１内には、超電導ケーブル１２が敷設されている。そして、液化燃料搬送管１１内には、液化燃料の流路１３が形成されていて、その流路１３に低温の液化燃料が供給され、超電導ケーブル１２が超電導状態を維持するように、超電導ケーブルの低温維持のための熱媒体としての機能を果たしつつ、液化燃料搬送管１１内を流れ、搬送される。
【００１７】
ここで、液化燃料としては、液化水素、液化天然ガス（ＬＮＧ）等が用いられる。これらの低温の液化燃料で超電導ケーブルを冷却することで、超電導送電が行える。また、これらの液化燃料を搬送することで、搬送先に燃料電池の燃料として好適な水素ガスを供給することができる。なお、液化燃料は、必ずしも液体である必要はなく、超電導ケーブルを冷却することができる程度の温度のガスであってもよい。また、液化燃料が液体状態とガス状態とが混在した状態のものであっても勿論よい。また、管路は１本のものを図示しているが、複数本を並列に配置するようにしても勿論よい。
【００１８】
すなわち、液化燃料を搬送する際、液化燃料搬送管１１内に、送電用の超電導ケーブル１２を敷設し、超電導現象により電力搬送損失の低減化を図り、電力需要家に経済的な送電を行うとともに、液化燃料を液化ガスもしくはガスとして燃料需要家に供給することを実現する。例えば、液化燃料として水素を使えば、高効率に送電することができることとあいまって、燃料電池を使用する需要家には燃料電池用燃料である水素ガスを直接供給することができる。また、液化燃料として液化天然ガスを使用すれば、高効率に送電することができることとあいまって、天然ガスを天然ガス需要家に、燃料電池を使用する需要家には天然ガスを水素ガスに改質した燃料電池用燃料ガスを供給することができる。
【００１９】
また、液化燃料をガスに変換する際に、大きな冷熱を取り出すことができる。すなわち、液化燃料を常温の水と熱交換して液化燃料を気化させる際に、大量の冷水が作られ、この冷水を冷熱という形式で需要家に供給することができる。冷熱は勿論空調に利用できるが、排熱利用のガスタービン発電機等に用いることで、発電電力としてエネルギーを回収することもできる。上述の液化燃料の例では、液化水素を水素ガス化する際に発生する冷熱を冷熱需要家に供給することができ、液化天然ガスを天然ガス化する際に発生する冷熱も同様に冷熱需要家に供給することができる。
【００２０】
図１（ｂ）は、液化燃料搬送管の他の実施形態の断面構成例を示す。液化燃料搬送管１１は、外熱を遮断する目的でその外部は断熱材１４で覆われ、内部には超電導ケーブル１２が敷設されていることは上記実施形態と同様である。この実施形態では、液化燃料搬送管１１内には、さらに別の管路１５を備え、隔壁により２室に仕切られていて、液化燃料Ｘおよび液化燃料Ｙの２種類の液化燃料を搬送するようになっている。すなわち、液化燃料Ｘが管路１１内の流路１３を流れ、液化燃料Ｙが管路１５内の流路１６を流れるようになっている。これにより、例えば超電導ケーブル１２が超電導状態を維持するように管路１１内の流路１３を流れる液化天然ガスにより冷却しつつ、液化天然ガスを搬送でき、別の断熱した管路１５内の流路１６により液化水素を搬送できるようになっている。
【００２１】
図１（ｃ）は、液化燃料搬送管の他の実施形態の断面構成例を示す。液化燃料搬送管１１は、外熱を遮断する目的でその外部は断熱材１４で覆われ、内部には超電導ケーブル１２が敷設されていることは上記実施形態と同様である。この実施形態でも、液化燃料搬送管１１内には、液化燃料Ｘおよび液化燃料Ｙが搬送され、超電導ケーブル１２が超電導状態を維持するように、超電導ケーブルの低温維持のための熱媒体として、液化燃料搬送管１１内を流れている。この実施形態では、液化燃料Ｘは、超電導ケーブル１２を取り囲む管路１７内の流路１８を流れ、また、液化燃料Ｙは、液化燃料搬送管１１内の残りの空間内の流路１３を流れている。これにより、例えば超電導ケーブル１２が超電導状態を維持するように断熱した管路１７内の流路１８を流れる液化水素により冷却されつつ、液化水素を搬送でき、管路１１内の流路１３により液化天然ガスを搬送できるようになっている。
【００２２】
図１（ｄ）は、各種用途の信号線を超電導信号線１９として、液化燃料搬送管１１内に敷設した例を示す。各種の信号線を超電導信号線１９として敷設すれば、信号減衰等が殆ど生ぜず高品質な信号伝送線を実現できる。これにより、長距離伝送を行っても、中継器の配置を殆ど不要とすることができる。図示の例は、液化燃料を搬送する液化燃料搬送管１１の流路１３内に、超電導ケーブルと同様な材質で構成された超電導信号線１９を敷設したものである。ここで超電導信号線１９は、単線で構成されたものを複数本敷設しても良く、複数本の超電導信号線を寄り合わせて１本とし、これを単一で若しくは複数本で構成し液化燃料搬送管１１内に敷設してもよい。
【００２３】
図１（ｅ）は、各種用途の信号線を超電導信号線２０として、液化燃料搬送管１１内に敷設した図１（ｄ）の変形例を示す。この実施形態では、搬送管を超電導材で構成するか、または、前記搬送管で搬送される液化燃料や燃料ガスが接触する内壁を超電導材により構成し、該超電導材を超電導信号線としている。すなわち、搬送管１１の内壁に円周方向に分割した複数の超電導信号線２０を配置している。これにより、液化燃料搬送管１１内部のスペースを有効利用でき、液化燃料の搬送空間を広く取ることができる。なお、超電導信号線２０は、円周方向に分割せず、一体構造として１本または２本の超電導信号線とする構造としてもよい。この実施形態では、搬送管１１を半割構造として、超電導現象を発現する材料の信号線を管壁内周面に接着して、半割構造の２本を接合することで、１本の搬送管１１を製作することができる。、
【００２４】
図１（ｆ）は、各種用途の信号線を超電導信号線２０として、液化燃料搬送管１１内に敷設し、さらに超電導ケーブル１２を液化燃料搬送管１１内部に敷設した例を示す。液化燃料搬送管１１により、液化燃料が搬送され、超電導ケーブル１２および超電導信号線２０が冷却され、超電導状態となり、送電損失がゼロとなるとともに、信号線の信号の伝送損失がゼロとなる。この場合には、エネルギー多目的供給システムに加え、更に、情報を含む、いわば、エネルギー・情報多目的供給システムが実現する。
【００２５】
図２は、液化燃料搬送管を使用した液化燃料の搬送と超電導送電によるエネルギー供給システムを模式的に表現したものである。発電所３１で発電した電力は、入口ステーション３３を介して液化燃料搬送管１１内の超電導ケーブルに供給される。一方、この電力の一部を燃料ガスの液化用電力として供給し、液化燃料製造・供給設備３２で製造した液化燃料を同様に入口ステーション３３を介して液化燃料搬送管１１に供給する。
【００２６】
なお、発電所３１を原子力発電所とし、液化燃料製造・供給設備３２もこの余剰電力を使用すれば、系全体において無駄が無く、石化由来のエネルギーを使用しない、地球温暖化ガスを発生しない、極めてクリーンなエネルギー供給・消費の形態となる。ここで使用する水素ガスは、該発電所や他発電所から供給される電力を使った水電解製造法による水素製造所で製造される水素ガスあっても良く、また、他の原料、例えば、新エネルギーを原料とする水素ガスでもよい。また、天然ガスもＬＮＧ由来のもの、メタン発酵等で製造されるもの等でもよい。そして、前記搬送管で搬送する液化燃料は、燃料ガスパイプラインからの燃料ガスを液化して供給するか、若しくは、液化燃料パイプラインから直接供給される。
【００２７】
液化水素や液化天然ガス等の液化燃料を当該液化燃料搬送管で搬送する際、該液化燃料中に１から５０％、好ましくは１０から３０％程度の現にガス化した燃料を混入して搬送することも可能である。また、液化燃料として、水素ガスを同伴した液化天然ガスを搬送してもよい。これにより、天然ガスから燃料電池発電装置の燃料として好適な水素ガスが容易に得られる。また、液化燃料に限らず超電導現象を発現できる程度の低温の燃料ガスを搬送管１１で搬送するようにしてもよい。
【００２８】
液化燃料搬送管１１は、例えば１００ｋｍ等の遠距離を液化燃料と電力とを搬送するものであり、搬送途中で外熱および管路の摩擦熱等により液化燃料の温度が上昇するとともに、送出圧力が低下する。このため、液化燃料の冷却用および加圧用の中継ステーション３５が搬送路中に略等間隔に配置される。中継ステーション３５は、液化燃料の加圧用のポンプおよび搬送途中の液化燃料を冷却するための熱交換器等から構成される。
なお、これら機器の動力源は、外部電力等による電動機駆動でもよく、該液化燃料搬送管１１が搬送する液化燃料による液化燃料や低温ガスを動力源とするタービンによる機械駆動でもよく、該液化燃料搬送管１１が搬送する液化燃料による液化燃料から製造される水素ガスを燃料とする燃料電池発電装置で発生する電力とする電動機駆動でもよく、外部電力や該液化燃料搬送管１１が搬送する電力を動力源とし、該液化燃料搬送管１１が搬送する液化燃料を低温媒体とする超電導駆動機でもよく、該液化燃料搬送管１１が搬送する電力による電動機駆動でもよい。
【００２９】
搬送路には、分岐ステーション３６を備え、搬送管１１を分岐している。これにより、搬送路のネットワーク化が可能となり、複数の入口ステーション３３と液化燃料と電力の搬送先である複数の出口ステーション３４とを接続するネットワーク化した複合エネルギー供給システムが構成される。すなわち、入口ステーション３３を介して供給された液化燃料と電力は、搬送管１１内を搬送され、出口ステーション３４を介して、電力を電力需要家に、液化燃料もしくは液化燃料を気化させた燃料ガスを各需要家にそれぞれ供給する。また、液化燃料を気化させる際に生じる冷熱を各需要家に供給する。なお、ネットワーク化せずに、単数の入口ステーションと単数の出口ステーションを接続する搬送路であっても勿論よい。
【００３０】
出口ステーション３４においては、搬送管１１により搬送された電力と液化燃料とが分離される。電力は、変電設備４１により各需要家へ送出するのに好適な電圧に変換され、各需要家に向けて送出される。分離された液化水素や液化天然ガス等の液化燃料は、液化燃料の需要家に、直接、液体の状態で一部を供給する。また、燃料ガスの需要家には、燃料ガス化装置（気化装置）４２で液化燃料をガス化して、燃料ガスとして供給する。これらの液化燃料または燃料ガスは、工場、店舗、住宅等における燃料電池発電装置の燃料として用いることもでき、また、空調やガスタービン発電機等の熱源としても勿論用いることができる。
【００３１】
燃料電池搭載自動車の需要家には、燃料ガスが水素ガスの場合には、燃料ガス化装置（気化装置）４２でガス化したガス圧力が低いので、高圧圧縮装置４３を介して車載燃料電池に好適な高圧ガスとする。そして、専用カプラを介して高圧水素ガスを自動車に燃料電池用燃料として供給する。燃料ガスが水素以外の場合には（天然ガスの場合には）、水素ガス改質装置４４を介して水素ガスを生成する。そして、生成した水素ガスを高圧圧縮装置４３を介して、車載燃料電池に好適な高圧ガスとする。そして、専用カプラを介して高圧水素ガスを自動車に燃料電池用燃料として供給する。なお、専用カプラは、現在のガソリン駆動自動車のガソリン供給装置に相当するもので、燃料電池搭載自動車の燃料タンクに、直接、高圧水素ガスを充填する。燃料電池搭載自動車では、充填された水素ガスを用いて燃料電池発電により直流電力を生成し、モータを駆動し、自動車を走行させる。
【００３２】
さらに、上述したように、燃料ガス化装置（気化装置）４２で液化燃料をガス化して、燃料ガスとして供給するが、液化燃料をガス化する際に発生する冷熱を、媒体を介して熱変換し、冷熱媒体として供給することが可能である。図示の例ではこの媒体として水を使用し、この液化燃料を加温して燃料ガス化する際に発生する冷熱から、熱交換器を介して冷水を得る。そして、この冷水を冷熱需要家に供給する。冷水は、空調等に勿論使用できるが、例えばガスタービン発電機の冷熱源として、発電等にも利用することができる。
【００３３】
なお、熱交換の媒体を水の代わりに、各種の保冷ステーションに供給される冷却ラインの冷却液としてもよい。この場合、複合エネルギー供給システム上に多数配置される保冷ステーションの冷却液の戻りラインを集合させて、冷熱として供給することも可能である。また、搬送管１１に超電導信号線を備えることで、大量の情報を同時に供給することもできる。
【００３４】
また、搬送管１１内の超電導ケーブル１２により送電された電力を電源として、水電解（電気分解）装置により水素ガス及び酸素ガスを製造することができる。従って、変電設備４１から供給される搬送された電力で、水電解装置４５により燃料電池用の燃料水素ガスと、その水素ガス量の１／２量の酸素ガスを製造できる。このため、搬送管１１により搬送される燃料電池用の燃料ガス量が需要量に対して不足する場合には、搬送された電力により水電解装置４５により水素ガスを製造し、不足量を補うことも可能である。水電解装置４５により製造された水素ガスは、高圧圧縮装置４３により調圧し、前記搬送管１１により搬送され気化器４２により気化された水素ガスと合流し、燃料電池用の燃料として需要家に供給される。また、この水素ガスは、液化されて液化水素として、燃料需要家に供給されてもよい。また、水電解装置４５により製造される酸素ガスも、該水素ガス量の半分量が製造されるが、これを圧力調整して酸素ガスの需要家に供給できる。
【００３５】
なお、上述の通り本発明では、液化水素や液化天然ガスを使用するため、それらの運搬や利用の際に発生するガスは、個別に、若しくは適宜集合させ、各ガスの需要家に供給するか、水素ガスパイプラインや天然ガスパイプラインに供給することもできる。また、上述の通りそれらの運搬や利用の際に発生するガスは、個別に、若しくは適宜集合させ、再度、液化して、超電導ケーブルに供給するか、近接する液化水素パイプラインや液化天然ガスパイプラインに供給するようにしてもよい。
【００３６】
図３は、液化燃料搬送管を鉄道の線路に沿って敷設した本発明の実施形態を模式的に示したものである。この実施形態では、電力と液化燃料とを搬送する液化燃料搬送管１１が鉄道の線路５１に沿って配置されている。なお、液化燃料搬送管１１は、線路の脇の地面に配置されても、線路の下部の地中に配置されても、或いは線路の上部空間に配置されてもよい。そして、鉄道近辺の発電所・水素製造所から、電力と液化水素や液化天然ガス等の液化燃料を入口ステーション５５を介して液化燃料搬送管１１に導入し、これを鉄道の線路に沿って配置された搬送管１１により搬送する。
【００３７】
そして、鉄道の駅５２の近傍には、出口ステーション５６が配置され、それぞれ電力と液化燃料が取り出される。取り出された電力は、駅構内で消費される他、近隣の工場や住宅等の電力需要家に供給することもできる。また、取り出された液化燃料は、水素ガス、天然ガス、冷熱として、鉄道用途のみならず、駅構内や駅近隣の工場、店舗、住宅等に供給することができる。特に、鉄道の駅５２の近傍には、タクシーやバス等の自動車が多く集まり、これらの自動車が燃料電池を駆動源として搭載する場合には、その燃料供給ステーションとして重要な役割を果たすことになる。また、液化水素、水素ガスは、工場・ビルや家庭用の燃料電池発電装置の燃料として特に好適であり、天然ガス、冷熱等は空調の熱源等として好適である。
【００３８】
また、鉄道を走行する電車は、電力をその動力源として用いている。従って、図示しない鉄道の変電所に出口ステーションから超電導ケーブルにより送電された電力を供給することで、送電中の電力損失を低減することができる。また、前記搬送管内の超電導ケーブルを用いて超電導送電する際に、さらなる低電力損失化のために、前記ケーブルに接続した、発電機、変圧器、およびその給電ケーブルに、液化燃料冷却による超電導現象を利用した電線路を用いるようにしてもよい。
【００３９】
このように、電力損失の低減化が可能な超電導送電を行える液化燃料搬送管を鉄道線路に並行して設置することで、電力、水素ガス、天然ガス、冷熱といったエネルギーを、鉄道用途のみならず、駅構内や駅近隣の工場、店舗、住宅、タクシーやバスを含む自動車等の各需要家に供給することが可能となる。
【００４０】
鉄道といった全国規模にまたがる完成された線路を、液化燃料搬送管の敷設用に利用すれば、液化燃料搬送管敷設用として新たな敷地が不要となり、さらに、駅を当該エネルギー供給の拠点に利用すれば、駅前広場等利用者がアクセスする場が既に整備されているため、鉄道の駅が、電力、水素ガス、天然ガス、冷熱といったエネルギーの、いわば、エネルギーターミナル、若しくは、エネルギーステーションとして活用できることとなる。すなわち、駅近辺の定期バスやタクシーといった燃料電池搭載自動車等への水素燃料の供給が可能となり、いわば駅を燃料電池搭載自動車の水素ステーションとすることができる。特に、駅近隣の需要家のうち、燃料電池搭載自動車として台数が多く消費が安定する駅構内のバス・タクシー等が、水素ガス消費量が安定していて、水素ガスの安定供給の面から好都合と言える。さらに、搬送管内部に超電導信号線を備えることで、鉄道の駅を情報ステーションとすることもできる。
【００４１】
また、水素ガス等の燃料を扱うため、安全性に対しては天然ガスの場合と同様に、準拠規格等に十分配慮した設備や運用方法が適用され実施されることは言うまでもない。
【００４２】
図４は、液化燃料搬送管を複数の発電所間に敷設した例を模式的に示したものである。
発電所６０から需要家に送電される電力が発電所６０の発電容量を越える場合に、発電所６１から発電所６０に電力を供給する。また発電所６１の発電容量が発電所６１の需要家の容量を越える場合に、発電所６０から必要な電力を発電所６１に供給する。また、このシステムでは発電所６０において、その余剰電力を用いて液化燃料製造・供給設備３２で製造された液化水素等の液化燃料を発電所６１に搬送している。この例では、２つの発電所間での相互電力融通の場合を示しているが、３つ以上の発電所間に液化燃料搬送管１１を敷設し、相互に電力を融通することも可能である。この場合、液化水素等の液化燃料の供給はいずれの発電所から相互に供給してもよい。
【００４３】
図５は、上述のエネルギーの供給システムにおける、ビジネスモデルの一例を示す。このエネルギーの供給システムは、上述した様に液化燃料の搬送管１１と、この搬送管内に付設した超電導ケーブルとにより液化燃料と電力とが搬送される複合型エネルギー供給システムについてのものである。このエネルギーの供給システムにおいては、前記液化燃料または電力、またはこれらから形成されるエネルギーを需要家に供給するステーション３７に、これらのエネルギーの供給量を検知する手段と、検知したエネルギーの供給量を中央処理装置７１に伝送する手段とを備えている。
【００４４】
そして、燃料電池搭載自動車７３には、その燃料である水素ガスの消費量を検知する手段と、該消費量を前記中央処理装置７１に伝送する手段とを備えている。また、燃料電池搭載自動車にその燃料である水素ガスを供給する水素ガスステーション４６には、水素ガスの供給量を検知する手段と、検知した水素ガスの供給量を前記中央処理装置７１に伝送する手段とを備えている。そして、液化燃料または電力、またはこれらから形成されるエネルギーを需要家に供給する事業者は、前記中央処理装置７１のデータベース７２に基づいて、上流側の前記エネルギーを供給する事業者に発注するシステムとなっている。
【００４５】
以下に具体的に説明する。発電所３１には、入口ステーション３３から搬送管１１を介して送出する電力の供給量を検知する手段Ａと、検知したエネルギーの供給量を中央処理装置７１に伝送する手段Ｂとを備えている。同様に液化燃料製造・供給設備３２では、電解装置などにより水素ガスを製造し、液化して液化水素を製造する。そして入口ステーション３３に向けて送出した液化水素等の液化燃料の供給量を検知する手段Ａと、検知した液化燃料の供給量を中央処理装置７１に伝送する手段Ｂとを備えている。
【００４６】
ここで、中央処理装置７１は、一般に発電所３１を所有する事業主の敷地、または液化燃料製造設備・供給設備３２を所有する事業主の敷地とは離隔した、第３者が所有する遠隔の敷地内に設置されている。この中央処理装置７１は、上記エネルギー供給事業に参画する各種事業者が接続可能となっている。そして、中央処理装置７１の内部の記憶装置にはデータベース７２が備えられていて、伝送されてくる電力の供給量や液化燃料の供給量等が逐次自動的にデータベース７２に記憶されていく。なお、中央処理装置７１及びデータベース７２の所有者は、電力の製造事業者や液化燃料の製造事業者とは一般に異なり、各種のエネルギー供給に関与する事業者の連合体がこれを所有することが好ましい。
【００４７】
上述したようなエネルギーの供給量を検知する手段Ａ及びその検知したエネルギー量を中央処理装置７１に伝送する手段Ｂは、入口ステーション３３、中継ステーション３５、分岐ステーション３６、出口ステーション３４等にも同様に備えられている。
【００４８】
出口ステーション３４に接続したエネルギーステーション３７において、搬送管１１を介して送られてきた液化燃料と電力とが分離される。電力は変電設備４１にて各種の需要家に適した電圧に昇圧または降圧され、各種の電力需要家に供給される。変電設備４１から送出する電力は、送出電力量の検知手段Ａおよび伝送手段Ｂを介して中央処理装置７１に伝送される。また、エネルギーステーション３７において、液化燃料（液化水素等）は液化した低温の状態のままで各種の液化燃料需要家に供給される。エネルギーステーション３７からの液化燃料の供給量は検知手段Ａにより検知され、伝送手段Ｂにより中央処理装置７１に伝送される。
【００４９】
また、工場や店舗、あるいは後述する水素ステーション等の液化燃料需要家においては、それぞれの需要家における液化燃料の消費量が検知手段Ａにより検知され、伝送手段Ｂにより中央処理装置７１に伝送される。なお、液化水素の供給量は、例えばｍ３／ｈの単位でデータベース７２に記憶される。また、エネルギーステーション３７から冷水という形式で、液化水素の気化に際して生成される冷熱が、工場、大規模店舗、集合住宅等の冷熱需要家に供給される。このエネルギーステーション３７からの冷熱の供給量も検知手段Ａにより検知され、伝送手段Ｂにより中央処理装置７１に伝送される。
【００５０】
また、エネルギーステーション３７から燃料ガス需要家に水素ガス等の気化燃料が供給される。この燃料ガスの主要な用途は、燃料電池発電装置である。そして、燃料ガスの供給量が検知手段Ａにより検知され、伝送手段Ｂにより中央処理装置に７１に伝送される。燃料ガスの需要家は、家庭用の燃料電池発電装置の場合には主として個人が需要家であり、工場やビルあるいは店舗等に燃料電池発電装置が設置されている場合には、その所有者の企業等が需要家となる。これらの各需要家においても燃料ガスの消費量が検知手段Ａにより検知され、伝送手段Ｂにより中央処理装置７１に伝送される。なお、燃料ガス供給量または消費量の単位はＮｍ３／ｈである。
【００５１】
また、エネルギーステーション３７において、液化水素から気化され、加圧された水素ガスが水素ガスステーション４６に供給される。水素ガスステーション４６は、燃料電池搭載自動車の燃料である水素ガスをディスペンサ４７を介して燃料電池搭載自動車７３に供給する、いわば燃料電池搭載自動車のガソリンスタンドに相当するものである。水素ガスステーション４６においては、ディスペンサー４７毎に燃料電池搭載自動車への水素ガスの供給量を検知する手段Ａと、検知した供給量を中央処理装置７１に伝送する手段Ｂとを備えている。
【００５２】
また、ディスペンサー４７が複数ある場合には、水素ガスステーション４６全体しての燃料ガスの供給量を検知する手段Ａと、これを中央処理装置７１に伝送する手段Ｂとを備えている。燃料電池搭載自動車７３においても、それぞれの水素ガスの消費量を検知する手段Ａと、消費した水素ガスの量を中央処理装置７１に伝送する手段Ｂとを備えている。もちろん、燃料電池搭載自動車に充填された燃料ガス（水素ガス）の残量も検知され、自動車内において表示されるようになっている。なお、燃料電池搭載自動車においても燃料ガスの消費量は、Ｎｍ３で表示される。これらの伝送されたデータは、中央処理装置７１においてデータベース７２に個々のデータとして演算処理され、集計され、記憶される。
【００５３】
データベース７２は、たとえばインターネットウェブサイトにより公開されてもよく、また専用の通信回線を介して特定の登録した事業者のみがアクセス可能にしてもよい。なお、エネルギー供給量または消費量の検知データの伝送手段Ｂとしては、公衆通信回線網を介して中央処理装置７１にアクセスするようにしてもよく、また無線通信システムを利用して中央処理装置７１にアクセスするようにしてもよい。いずれにしても、時々刻々、各種のエネルギーの各種の事業者の供給量、消費量についての情報が集まり、演算処理され、集計され、記憶される。
【００５４】
これにより、各種エネルギーを需要家に供給するエネルギーステーションの事業者は、中央処理装置７１のデータベース７２に基づいて、たとえば１日の供給量の実績データから翌日の必要供給エネルギー量の予測データを算出する。そして、液体水素等の液化燃料を供給する液化燃料製造・供給設備３２の事業者、また電力を供給する発電所３１の事業者に発注を行う。この発注作業も中央処理装置７１のデータベース７２を介して行うようにすることが好ましい。液化燃料製造・供給設備３２の事業者、また電力を供給する発電所３１の事業者では、データベース７２に集まってくる各エネルギーステーションからの発注情報に基づいて、翌日の供給エネルギー量および供給ルート等を決定することができる。
【００５５】
また、液化燃料製造・供給設備３２の事業者は、各エネルギーステーション３７から発注される必要予測量データに加え、燃料電池搭載自動車７３から集計される水素ガスの消費量データに基づいて、液化水素の製造量を決定する必要がある。燃料電池搭載自動車７３で消費する水素ガスの消費量データ及び残り量データは、中央処理装置７１のみならず、各エネルギーステーションに設けたデータベースに記憶するようにしてもよい。これにより、各エネルギーステーションでは直接自己が供給する水素ガスの需要量を把握することができ、需要量及び供給量のバランスをより精度高く取ることができる。
【００５６】
同様に、工場、ビル、店舗、個人住宅等の水素ガス需要家は、それぞれのエネルギー消費状況に基づいて、エネルギーステーション３７に対して充填要求を行うことが好ましい。この充填要求に対してエネルギーステーションでは充填可能通知を発行し、要求量に見合った量の水素ガスの供給を各需要家に対して行うことが好ましい。これにより、確度の高い需要量の予測が行え、液化水素製造事業者等に対して適切な量の発注が行うことができる。なお、このような需要量の通報と供給可能量の通知等は、冷熱の需要家および液化水素の需要家等にも同様に行われる。
【００５７】
液化燃料製造・供給設備３２の事業者の各エネルギーステーション３７への供給量のデータはいわば納品書に相当するものである。従って、中央処理装置７１のデータベース７２を介して、液化燃料製造・供給設備３２の事業者と各エネルギーステーション３７の事業者との間で発注及び受注の商取引を行うことができる。なお、代金の決済等をこのデータベース７２を介して行うようにしてもよい。同様に、エネルギーステーション３７の事業者と各エネルギーの需要家との間で、中央処理装置７１またはエネルギーステーション３７に置かれたデータベースに基づいて、発注及び受注の商取引を行うことができる。
【００５８】
なお、以上の説明は主として液化水素についてのものであるが、液化燃料としては、液化天然ガスを用い、エネルギーステーション３７においてこれを水素ガスに改質し、水素ガスステーション４６に供給するようにしても勿論よい。また、搬送管１１を搬送する液化燃料は必ずしも液体状態ものでなく、超電導送電線を十分に冷却し超電導状態を形成できる程度の温度の低温のガスであってもよい。また、エネルギーステーション３７から中央処理装置７１への情報の伝送は、搬送管１１内に設けられた超電導信号線１９，２０（図１（ｄ）ないし（ｆ）参照）を用いるようにしてもよい。
【００５９】
なお、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態の液体燃料の搬送管の各種断面構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態のエネルギー供給システムの構成例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態のエネルギー供給システムの構成例を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態のエネルギー供給システムの構成例を示す図である。
【図５】図２に示すエネルギー供給システムにおけるビジネスモデルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１１    液化燃料搬送管
１３，１６，１８    流路
１４    断熱材
１５，１７    管路
１９，２０    超電導信号線
３１    発電所
３２    液化燃料製造・供給設備
３３    入口ステーション
３４    出口ステーション
３５    中継ステーション
３６    分岐ステーション
３７    エネルギーステーション
４１    変電設備
４２    気化器
４３    高圧圧縮装置
４４    水素ガス改質装置
４５    水電解装置
４６    水素ガスステーション
４７    ディスペンサ
５０，６０，６１    発電所
５１    線路
５２    駅
５５    入口ステーション
５６    出口ステーション
７１    中央処理装置
７２    データベース
７３    燃料電池搭載自動車
Ａ      検知手段
Ｂ      伝送手段
【図１】
2005122991.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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