(57)【要約】【課題】  水素製造プラントで製造した水素を、目的とする水素消費施設に容易にかつ短時間で輸送することができ、また既存の設備を利用可能である水素の輸送システムを提供する。【解決手段】  自然エネルギーを利用して発電した電力により水を電気分解して水素を製造する水素製造プラント１０を備え、該製造した水素を複数の輸送タンク２１に収容する収容手段と、該複数の輸送タンク２１を積載して水素ステーション４０近傍の港湾設備３０に輸送する第１の輸送手段２０と、該輸送手段から降ろした輸送タンク２１を目的とする前記水素ステーション毎に個別輸送する第２の輸送手段２３とを備え、前記水素製造プラント１０にて製造した水素を、目的とする水素ステーション４０毎に個別輸送する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを利用して発電した電力により水を電気分解して水素を製造する水素製造プラントを備え、該製造した水素を、前記水素製造プラントから遠隔地に位置する複数の水素消費施設に輸送する水素の輸送システムにおいて、
前記製造した水素を前記水素製造プラントにて複数の輸送容器に収容する収容手段と、該複数の輸送容器を積載して消費施設近傍の分配施設に一括輸送する第１の輸送手段と、該分配施設から前記複数の輸送容器を、それぞれ目的とする複数の消費施設に個別輸送する第２の輸送手段とを備えることを特徴とする水素の輸送システム。
【請求項２】
前記水素製造プラントは洋上浮体または離島に設けられるものであって、前記第１の輸送手段がＲｏＲｏ（Roll on Roll off）船であり、該ＲｏＲｏ船は台車上に搭載された前記輸送容器を積載して輸送を行ない、前記第２の輸送手段は、前記台車を牽引し、前記複数の消費施設に個別輸送する牽引車であることを特徴とする請求項１記載の水素の輸送システム。
【請求項３】
前記水素製造プラントが、前記水を電気分解して生成した水素ガスを液化して液体水素とする水素液化手段を備え、前記輸送する水素を液体水素としたことを特徴とする請求項１若しくは２記載の水素の輸送システム。
【請求項４】
前記第1の輸送手段は、復路において、空になった前記水素輸送容器を搭載する台車と共に、前記電気分解の原料に供する淡水をバラスト水として水素製造プラントへ輸送することを特徴とする請求項２記載の水素の輸送システム。
【請求項５】
前記複数の消費施設と通信手段を介して接続された中央制御設備を設け、該中央制御設備は、各消費施設からの水素需要量データを取得する手段と、これに基づき該各消費施設に輸送する前記輸送容器の種類及び収容量を決定する手段と、通信衛星等の通信手段を介して前記水素製造プラントに前記輸送容器の種類及び収容量の指示を与える手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の水素の輸送システム。
【請求項６】
前記第２の輸送手段が、積荷の液体水素により超伝導コイルを冷却するリニアモーターカーと、前記台車を牽引し、前記複数の水素消費施設に個別輸送する牽引車からなることを特徴とする請求項３記載の水素の輸送システム。
【請求項７】
前記水素製造プラント及び／又は前記分配施設に、製造又は輸送した水素の少なくとも一部を備蓄する水素貯蔵タンクを設けることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の水素の輸送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力、太陽熱、波力、潮力、海洋温度差等の自然エネルギーにより電力を発生させ、この電力を利用して水を電気分解して生成した水素を遠方の消費施設に効率良く輸送する液体水素の輸送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー資源として石炭や石油、天然ガス等の化石燃料に代って水素エネルギーが注目されている。水素エネルギーは、クリーンでかつ地球温暖化防止の観点から利用拡大が期待されている。一般に、水素は水の電気分解や化石燃料の改質等により製造されるが、ＣＯ２が排出しない水の電気分解により製造されることが好適で、かつ電気分解に必要とされる電力も風力、太陽熱、波力、潮力、海洋温度差等の自然エネルギーを利用することが好ましい。この自然エネルギーを利用した水素製造技術は、特許文献１（特開２００２−３０３４５４号公報）等に開示されている。
特許文献１に開示される水素製造プラントにおいては、海洋上に移動可能に浮設した洋上浮体上に、太陽熱により海水を蒸発させこの蒸気によって作動する蒸気タービン及び該蒸気タービンにより駆動される発電機を設け、該蒸気タービンを通った蒸気を熱交換器にて海水により冷却して得られた淡水を貯水タンクに貯留し、水電気分解装置において、前記淡水を、前記蒸気タービンにより駆動される発電機からの電力、風力発電設備、波力発電設備、潮力発電設備等からの電力により水素と酸素とに電気分解して、水素及び酸素の量産を自然エネルギーを利用して効率良く行うように構成されている。
【０００３】
このようにして製造された水素は、自動車、船舶、航空機等の輸送機用燃料、石油化学工業等の工業用原料、直接燃焼又は燃料電池等による発電用エネルギー源などの幅広い分野で利用することができる。
水素エネルギーはこのように様々な用途があり、そのため消費施設も各地に点在しているため、いかに輸送効率を向上させるかが重要な課題となっている。
一般に、水素を洋上輸送する際には、水素製造プラントにて水素を液化して液体水素とするか、若しくは150 〜 200 気圧にまで加圧して高圧ガスとし、運搬用タンカーに積載したタンクに揚荷して輸送する方法が考えられている。一方、陸上輸送する際には、高圧ガスタンク若しくは液体水素タンクを積載したローリー車等により輸送する方法、又はパイプラインを敷設して搬送する方法等が考えられている。
【０００４】
また、水素を安全にかつ遠距離輸送することができる方法が例えば特許文献２（特開平６−２９３２９０号公報）等に開示されている。特許文献２に開示される水素の輸送方法は、液体水素タンクと水素吸蔵合金を収容する気体水素タンクとが連絡されており、該液体水素タンクに液体水素が積載されている液体水素輸送用タンカーによって液体水素を輸送する方法であり、これにより、輸送中に低沸点の液体水素の蒸発がおこり、多量の水素ガスが発生した場合においても水素吸蔵合金に吸収させることができるので、水素を無駄にすることなく効率良い輸送が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０３４５４号公報
【特許文献２】特開平６−２９３２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、水素は様々な形態で貯蔵、輸送が可能である利便性の高いエネルギー資源であるものの、水素の特性に応じた輸送が必要であるため、大型タンカー等により運搬する場合には断熱壁等の設備費が嵩み、実用化は困難である。
また、大型タンカー等に積載されたタンクに液体水素を移し替えて輸送する場合には、収容前に該タンクに予め水素ガスを充填する必要があり、手間や時間がかかり輸送効率が低下してしまう。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、水素製造プラントで製造した水素を、目的とする水素消費施設に容易にかつ短時間で輸送することができ、また既存の設備を利用可能である水素の輸送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】
【０００７】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
自然エネルギーを利用して発電した電力により水を電気分解して水素を製造する水素製造プラントを備え、該製造した水素を、前記水素製造プラントから遠隔地に位置する複数の水素消費施設に輸送する水素の輸送システムにおいて、
前記製造した水素を前記水素製造プラントにて複数の輸送容器に収容する収容手段と、該複数の輸送容器を積載して消費施設近傍の分配施設に一括輸送する第１の輸送手段と、該分配施設から前記複数の輸送容器を、それぞれ目的とする複数の消費施設に個別輸送する第２の輸送手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、前記水素製造プラントにて一旦収容した水素を輸送手段毎に移し替える必要がなく、手間がかからずかつ輸送時間の短縮化が図れ、輸送効率を大幅に向上することが可能である。また、前記分配施設では、輸送容器を移動させるのみであるため、水素を移し替える施設等が必要なく、既存の設備を利用することができる。
【０００９】
また、前記水素製造プラントは洋上浮体または離島に設けられるものであって、前記第１の輸送手段がＲｏＲｏ（Roll on Roll off）船であり、該ＲｏＲｏ船は台車上に搭載された前記輸送容器を積載して輸送を行ない、前記第２の輸送手段は、前記台車を牽引し、前記複数の消費施設に個別輸送する牽引車であることを特徴とする。
従来のように大型タンクを搭載したタンカーにより水素を輸送する場合、水素の特性、即ち液体水素の場合には極低温条件が必須であり、圧縮水素の場合には高圧条件が必須である、という厳しい条件を満たさなければならないため、専用の大型タンクを用意する必要があり、かつ断熱壁等の設備費が嵩む、という問題を有していたが、本発明によれば既存のＲｏＲｏ船を用いることもでき、また、港湾施設についても特殊なものを必要とせず、既存のものを流用できるため、設備費を大幅に削減することができる。
【００１０】
また、前記水素製造プラントが、前記水を電気分解して生成した水素ガスを液化して液体水素とする水素液化手段を備え、前記輸送する水素を液体水素とすることが好適である。これによれば、高圧ガスにより水素を輸送するよりも、大容量の輸送が可能となる。
さらに、前記第1の輸送手段は、復路において、空になった前記水素輸送容器を搭載する台車と共に、前記電気分解の原料に供する淡水をバラスト水として水素製造プラントへ輸送することを特徴とする。従来は、水素製造プラントに淡水化設備を設けていたが、本発明によれば、該淡水化設備を設ける必要がなく設備費を削減することができる。
【００１１】
また、前記複数の消費施設と通信手段を介して接続された中央制御設備を設け、該中央制御設備は、各消費施設からの水素需要量データを取得する手段と、これに基づき該各消費施設に輸送する前記輸送容器の種類及び収容量を決定する手段と、通信衛星等の通信手段を介して前記水素製造プラントに前記輸送容器の種類及び収容量の指示を与える手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、消費施設の需要に応じて水素エネルギーを供給することができ、効率よい輸送システムが実現できる。
【００１２】
さらに、前記第２の輸送手段が、積荷の液体水素により超伝導コイルを冷却するリニアモーターカーと、前記台車を牽引し、前記複数の水素消費施設に個別輸送する牽引車からなることを特徴とする。
一般に、リニアモーターカーには浮上、推進用に超電導コイルが搭載され、該超電導コイルを冷却するために液体ヘリウムを利用していた。しかし、液体ヘリウムは非常に高価であり輸送費用が高騰化してしまうという問題を有していた。本発明によれば、積荷の液体水素を利用することで非常に安価に超電導コイルの冷却を行なうことが可能となり、経済的効果が大きい。
【００１３】
さらにまた、前記水素製造プラント及び／又は前記分配施設に、製造又は輸送した水素の少なくとも一部を備蓄する水素貯蔵タンクを設けることを特徴とする。
このように、備蓄用水素貯蔵タンクを設けることにより、消費者の需要の変動に対応して安定した水素エネルギーの供給が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、水素製造プラントにて一旦収容した水素を輸送手段毎に移し替える必要がなく、手間がかからずかつ輸送時間の短縮化が図れ、輸送効率を大幅に向上することが可能である。また、分配施設では、輸送容器を移動させるのみであるため、水素を移し替える施設等が必要なく、既存の設備を利用することができる。さらに、本発明によれば、消費施設の需要に応じて水素エネルギーを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例１に係る液体水素の輸送システムを示す概略図、図２は図１の別の一実施例に係る液体水素の輸送システムを示す概略図、図３、図４は夫々本発明の実施例２、３に係る液体水素の輸送システムを示す概略図である。
本実施形態において、一例として液体水素を輸送する場合について説明するが、これに限定されず、水素を高圧ガスとして輸送する場合にも適用可能である。
【実施例１】
【００１６】
図１において、１０は洋上水素製造プラントで、海洋１００上に移動可能に浮設された洋上浮体１１上に、風力エネルギー等の自然エネルギーにより電力を発生する発電設備１２、該発電設備１２による発電電力で海水を淡水化した後に電気分解して水素ガスを生成する水電解装置１３、前記発電設備１２で発生させた発電電力により前記水素ガスを液化して液体水素を製造する水素液化装置１４、さらに前記製造した水素を小分けして水素輸送タンク２１に収容する不図示の小分け収容装置を設置した構成としている。
前記発電設備１２での発電方法は、風力エネルギーを利用した風力発電に限らず、他にも太陽の光エネルギーを利用した太陽光発電、潮の干満の差を利用して発電する潮力発電、波浪エネルギーによる海面の上下運動を利用した波力発電、温水と冷水の温度差で発電する海洋温度差発電等の自然エネルギーを利用した方法を用いることができる。
【００１７】
また、本実施例では自然エネルギーを利用した発電設備１２を利用しているため、天候、海洋気象等により変動があり、これを解消するために該発電設備１２、又は該発電設備１２を備えた水素製造プラント１０を、距離を隔てて２以上設置し、自然条件による発電量の変動、延いては水素製造量の変動が少なくなるようにすると良い。
さらに、このような変動を緩和する手段として、製造された液体水素を貯蔵する液体水素タンク１５を複数設置することが好適である。
【００１８】
２０はローリー車で、液体水素を収容する水素輸送タンク２１と、該輸送タンク２１が搭載される台車２２と、該台車上の輸送タンク２１を牽引する牽引車２３とから構成される。前記水素輸送タンク２１は、断熱構造となっており、タンク内は水素が液体状態を保持可能な−253℃以下でかつ所定圧力となるように維持されている。また、該水素輸送タンク２１は、台車上に据付けられ、本実施例の第２の輸送手段である前記牽引車２３により容易に移動可能となる。
２５はＲｏＲｏ（Roll on Roll off）船で本実施例における第１の輸送手段である。このＲｏＲｏ船２５を用いて貨物を車両に積載したまま積み降ろしする荷役方式を採用することにより、陸上輸送と海上輸送を組み合わせて輸送する複合一貫輸送を可能とする。
【００１９】
また、３０は消費施設の海岸に設置された港湾施設であり、本実施例では既存の港湾施設を利用することができる。該港湾施設３０は、前記第１の輸送手段であるＲｏＲｏ船２５にて運び込まれたタンク２１を揚荷し、分配する施設である。
さらに、４０は水素ステーションであり、自動車、船舶、航空機等の輸送機用燃料の供給設備、石油化学工場等の水素原料を利用する各種工場、直接燃焼又は燃料電池等により水素エネルギーを利用して発電を行なう発電設備、又は水素燃料を利用する一般家庭等の各形態で水素を利用する水素消費施設である。これらの水素ステーション４０は距離を隔てて各地に複数存在している。
【００２０】
本実施例では、前記浮上水素製造プラント１０にて製造した液体水素を、前記小分け収容装置により複数の前記水素輸送タンク２１に小分けして収容し、液体水素が充填された輸送タンク２１を台車２２上に載置して前記ＲｏＲｏ船２５内に積載する。該ＲｏＲｏ船２５内は、前記輸送タンク２１を固定する手段を有し、輸送中の揺動に耐えられるように構成され、前記複数の水素輸送タンク２１を前記港湾施設３０に一括輸送する。
そして、前記ＲｏＲｏ船２５は前記港湾設備３０に着港すると、前記台車２２ごと前記輸送タンク２１を降ろし、前記第２の輸送手段である牽引車２３に輸送タンク２１が搭載された台車２２を連結し、該牽引車２３により目的とする各水素ステーション４０に前記輸送タンク２１を夫々個別輸送する。
【００２１】
このように、本実施例によれば、前記水素製造プラント１０にて一旦収容した液体水素を輸送手段毎に移し替える必要がなく、手間がかからずかつ輸送時間の短縮化が図れ、輸送効率を大幅に向上することが可能である。また、前記港湾施設３０では、輸送タンク２１を移動させるのみであるため、液体水素を移し替える設備等が必要なく、既存の施設を利用可能で設備費を削減することができる。
【００２２】
次に、前記実施例１を利用した別の一実施例につき説明する。本実施例は、図１に示した水素製造プラント１０と、ローリー車２０と、ＲｏＲｏ船２５と、港湾設備３０と、水素ステーション４０と、を備えるとともに、図２に示されるように、地上２００に中央制御設備４０を設けた構成とする。該中央制御設備４０は、通信衛星５１等の通信手段を介して前記水素製造プラント１０と無線回線で接続されるとともに、各水素ステーション４０とインターネット網５３を介して接続されている。さらに、該中央制御装置４０は、インターネット網５３を介して各水素ステーション４０からの水素需要量データを取得する手段と、これに基づき各水素ステーション４０に輸送する前記輸送タンク２１の種類及び収容量を決定する手段と、前記通信衛星５１を介して前記輸送タンク２１の種類及び収容量の指示を与える手段と、を有している。
【００２３】
そして、本実施例では各水素ステーション４０からの需要に応じて前記中央制御設備５０により輸送タンク２１の種類及び収容量を決定して、前記水素製造プラント１０側に指示を与え、前記小分け収容手段により夫々の輸送タンク２１に液体水素を小分け収容する。
このように、中央制御設備５０を設けることにより、水素ステーション４０の需要に応じて水素エネルギーを供給することができ、効率よい輸送システムが実現できる。
また、前記水素ステーション４０の需要の変動に対応するために、前記製造された液体水素を貯蔵する液体水素タンク１５を複数設置することが好適である。
【実施例２】
【００２４】
本発明の実施例２を図３に示す。本実施例２において、図１に示した前記実施例１と同様の構成については説明を省略する。
本実施例２は、液体水素を製造する水素製造プラント１０と、第１の輸送手段であるＲｏＲｏ船２５と、第２の輸送手段であるローリー車２０と、輸送タンク２１を分配する港湾施設３０と、水素を各種目的に利用する水素ステーション４０と、を有している。
さらに、本実施例では前記ＲｏＲｏ船２５の復路において、該ＲｏＲｏ船２５にバラスト水を充填したバラスト水タンク２８を積載する。該バラスト水は淡水であれば何れでも良く、バラスト水としての機能を達成可能な量だけ積載すればよい。
【００２５】
前記バラスト水は、前記水素製造プラント１０に輸送され、該水素製造プラント１０にて電気分解のための原料水として利用する。
かかる実施例によれば、従来のように淡水化設備を設ける必要がなく設備費を削減することができ、また海水よりも電解効率のよい淡水を利用しているため、水素の生成効率が向上する。
【実施例３】
【００２６】
本発明の実施例３を図４（ａ）に示す。本実施例３では、水素製造プラント１０で製造した液体水素を洋上輸送した後に陸上輸送する場合に適用される。尚、本実施例においても、前記実施例１と同様の構成については説明を省略する。
本実施例３に係る水素輸送システムは、自然エネルギーを利用して発電する発電設備１２と、該発電した電力を利用して水を電気分解し、水素ガスを生成する電気分解設備１３と、該生成した水素ガスを液化して液体水素を製造する水素液化装置１４と、該製造した液体水素を水素輸送タンク２１に収容する不図示の小分け収容装置と、が洋上浮体上に設置された水素製造プラント１０と、第１の輸送手段であるＲｏＲｏ船２５と、第２の輸送手段であるリニアモーターカー６０と、さらに別の第２の輸送手段である牽引車２３を具備したローリー車２０と、水素ステーション４０と、から構成されている。
【００２７】
前記リニアモーターカー６０は、図４（ｂ）に示されるように、浮上、推進用の高温超電導コイル６１を具備しており、該超電導コイル６１は前記水素輸送タンク２１内に内蔵され、該輸送タンク２１に蓄えられた極低温の液体水素により該超電導コイル６１が冷却されるようになっている。このように、本実施例では、従来液体ヘリウムにより前記高温超電導コイル６１を冷却していたものを、輸送する水素輸送タンク２１の液体水素により冷却するようにしている。これにより、積荷の液体水素を利用することで非常に安価に超電導コイルの冷却を行なうことが可能となり、経済的効果の大きい輸送システムを実現することができる。
【００２８】
本実施例３では、前記水素製造プラント１０で製造された液体水素を、前記ＲｏＲｏ船２５で港湾設備３０（図１、図２参照）まで輸送した後、該港湾設備３０から前記リニアモーターカー６０により輸送することを特徴としている。
前記リニアモーターカー６０で輸送されたタンク２１は、他の第２の輸送手段である牽引車２３により目的とする水素ステーション４０へ個別輸送される。尚、前記分配設備３０から前記リニアモーターカー６０までの運搬を前記牽引車２３により行なっても良いことは勿論である。即ち、前記第２の手段の組み合わせは適宜変更可能である。
また、液体水素の輸送経路上に該液体水素の貯蔵タンク６２を設置してもよく、これにより水素製造量、輸送量の変動に関わらず、水素ステーション４０の需要に応じて水素を確実に供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本実施形態では、第１の輸送手段としてタンク輸送用船舶であるＲｏＲｏ船を、第２の輸送手段としてリニアモーターカー又はローリー車（牽引車）を利用した実施例につき説明したが、これらを適宜組み合わせて最適な輸送システムを利用して遠距離の輸送を行なうとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１に係る液体水素の輸送システムを示す概略図である。
【図２】図１の別の一実施例に係る液体水素の輸送方法の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る液体水素の輸送システムを示す概略図である。
【図４】本発明の実施例３に係る液体水素の輸送システムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    水素製造プラント
１１    洋上浮体
１２    発電設備
１３    水電解装置
１４    水素液化装置
２０    ローリー車
２１    水素輸送タンク
２２    台車
２３    牽引車（第２の輸送手段）
２８    バラスト水
２５    ＲｏＲｏ船（第１の輸送手段）
３０    港湾施設
４０    水素ステーション
６０    リニアモーターカー（第２の輸送手段）
６１    超電導コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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