(57)【要約】【課題】  発電から炭化水素の合成までを一括して行える発電・消電システムを提供する。【解決手段】    発電・消電システムは北緯５°と南緯５°の間の領域に設けられる。この領域は赤道に近く、赤道付近で強い日射によって上昇気流が生じる。この上昇気流は圏界面付近を極（北極、南極）に向かって流れる。この流れは地球の自転によるコリオリの力を受けて次第に東寄りに向きを変え、緯度３０°付近で滞留する。そして、下降流となって海面に吹き下がる。これが亜熱帯高気圧であり、この亜熱帯高気圧から前記上昇流によって生じた赤道付近の低気圧部に向かって気流が吹き込み貿易風となる。コリオリの力を受けて北半球では北東貿易風、南半球では南東貿易風となる。この貿易風は上記の発生過程から、１年中一定の方向から一定の強さで吹くので、効率のよい発電が行える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも風力発電装置と太陽光発電装置をメガフロート上に設置し、これら発電装置で発電した電気によって水を電気分解する水素ガス・酸素ガス製造装置をメガフロート上に設置し、前記水素ガスと炭酸ガスから炭化水素を合成する合成設備を前記メガフロート上に設置し、更に前記メガフロートを北緯５°と南緯５°の間で陸地から離れた海洋上に設けたことを特徴とする発電・消電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電・消電システムにおいて、前記メガフロートには波力発電装置または潮流発電装置が設けられていることを特徴とする発電・消電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メガフロートに発電設備を設け、この発電設備で発電した電気を消費して有用な物質を製造するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
メガフロートなどを利用して海洋上で発電するシステムが特許文献１〜５に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、底面を開放した複数の浮体ユニットによって、デッキを支えるっともに、前記浮体ユニット内の空気を抜くことで、個々の浮体ユニットの交換を可能としたメガフロートが提案されている。
【０００４】
特許文献２には、ギガフロート仮想陸地に滑走路を設けると共に、この仮想陸地にアクティブフロート発電装置、風力発電装置、潮流発電装置を設けた構造が開示されている。
【０００５】
特許文献３には黒潮の流れの中に複胴船（カタマラン）を係留し、この複胴船によって形成される流路に水車や風車を設けて発電し、発電した電気で海水から逆浸透法によって真水を製造し、同時に灌水を濃縮して電気分解することで苛性ソーダを製造する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、メガフロートに風力発電装置、太陽光発電装置を設け、これら発電装置で発電した電気を利用して水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを製造する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、メガフロートに風力発電機、太陽電池パネル、波力発電機を設け、これら発電機で発電した電気を用いて海水を電気分解し、得られた酸素ガスと水素ガスを液化して貯蔵することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４７４７３６０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３０７４６号公報
【特許文献３】特開２００８−０３８６７３号公報
【特許文献４】特開２００５−０４１２５３号公報
【特許文献５】特開２００１−０５９４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように従来から海洋上で発電するために、メガフロートに風力発電装置や太陽光発電装置を設置した発電システムが提案されている。
しかしながら、風力発電装置によって効率良く発電を行うには、適度な強さの風が常に同一方向に流れていることが好ましい。しかしながら、我が国の周囲にあっては、風向き、風の強さは一定ではなく季節的にも大きく異なる。特に、我が国は毎年台風の通り道となり、強風に晒される場合が多い。
【００１０】
風向きが変わっても風の方向に正対できる構造、或いは強風にも耐えられる構造の風力発電装置が提案されているが、構造が複雑となりコスト的に採算がとれない。
【００１１】
また、上記先行技術には、得られた電気を利用して海水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを得るものがある。しかしながら、海水は塩分など各種の成分を含んでいるため、電気分解には向かず、また海水を蒸発させたり膜を利用して水を分離することも可能であるが、設備が大掛かりになりコストアップになる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決すべく本発明に係る発電・消電システムは、メガフロートの設置場所を北緯５°と南緯５°の間で陸地から離れた海洋上とし、このメガフロートに風力発電装置と太陽光発電装置、電気分解による水素ガス・酸素ガス製造装置及び水素ガスと炭酸ガスから炭化水素を合成する合成設備を設けた。
【００１３】
発電装置は風力発電装置と太陽光発電装置の他に、波力発電装置、潮流発電装置、海水温の差を利用した発電装置なども組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１４】
メガフロートを設置する北緯５°と南緯５°の間の領域は、台風が発生することがなく、特に陸地から離れた海洋では１年中殆ど同じ向きの貿易風が吹く領域である。この領域に設置したメガフロート上に風力発電装置を設ければ、ほぼ一定の方向から適度な強さの風が１年中吹くため、風力発電装置の構造を簡略化して発電効率を高めることができる。
【００１５】
また、上記領域では日射も強く、太陽光発電にも適している。更に、定期的にスコールがあるため、海水を電気分解する必要がなく、安定して真水が供給される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る発電・消電システムの全体構成図
【図２】本発明に係る発電・消電システムを構成するメガフロートを下から見た図
【図３】メガフロートを構成する浮体ユニットとデッキの要部拡大断面図
【図４】浮体ユニットから空気を抜いた状態を説明した図３と同様の図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明に係る発電・消電システムは北緯５°と南緯５°の間の領域に設けられる。
【００１８】
この領域は赤道に近く、赤道付近で強い日射によって上昇気流が生じる。この上昇気流は圏界面付近を極（北極、南極）に向かって流れる。この流れは地球の自転によるコリオリの力を受けて次第に東寄りに向きを変え、緯度３０°付近で滞留する。そして、下降流となって海面に吹き下がる。これが亜熱帯高気圧であり、この亜熱帯高気圧から前記上昇流によって生じた赤道付近の低気圧部に向かって気流が吹き込み貿易風となる。コリオリの力を受けて北半球では北東貿易風、南半球では南東貿易風となる。この貿易風は上記の発生過程から、１年中一定の方向から一定の強さで吹く。
【００１９】
発電・消電システムはメガフロート１の上に、風力発電装置２、太陽光発電装置３、電気分解による水素ガス・酸素ガス製造装置４及び水素ガスと炭酸ガスから炭化水素を合成する合成設備５が設置されている。
【００２０】
メガフロート１はトラス構造のデッキ１１と浮体ユニット１２から構成され、浮体ユニット１２は下面が開放されたボックス状をなし、上面には凸部１３が形成され、更に上面を貫通して上方から空気の吸排気管１４が挿入されている。吸排気管１４の挿入部はシール構造となっており、浮体ユニット１２内の空気が浮体ユニット１２と上面の開口との間から洩れない構造になっている。
【００２１】
また、前記デッキ１１の下面には凹部１５が設けられ、内部に空気が充満した浮体ユニット１２が上昇し、浮体ユニット１２の凸部１３が凹部１５に係合することで、浮体ユニット１２がデッキ１１の重量を支える。
【００２２】
更に、浮体ユニット１２の側面には波力発電装置６が設けられている。この波力発電装置６はフロート７が海面の上下動に応じてガイド８に沿って上下動することで発電を行う。また波力発電装置６だけでなく海水の流れを利用した潮流発電装置を設置してもよい。
【００２３】
本実施例にあっては多数の浮体ユニット１２によってデッキ１１を支えている。浮体ユニット１２はメッキや塗装が施されているが、経年劣化や浮遊物の衝突などによって交換したりメンテナンスを行う必要が生じる場合がある。
【００２４】
その場合には、図４に示すように、吸排気管１４を介して浮体ユニット１２内の空気を抜く。すると、浮体ユニット１２は自重により下降し、凸部１３と凹部１５の係合状態が解除される。そこで、浮体ユニット１２を側方に取り出し、新たな浮体ユニット１２と交換する。
【００２５】
一般的なメガフロートは箱型のフロート、つまり本発明のような下面が開放されていないで完全にクローズド状態のフロートの上にデッキが載置された状態なので、上記のような交換及びメンテナンスができない。
【００２６】
また、本発明の浮体ユニット１２は隣接する浮体ユニット１２とは独立しており、ヒンジなどで連結されていない。ヒンジなどで連結されていると荒天の際にヒンジが破損するおそれがあり、また特定の浮体ユニット１２を１個だけメンテナンスしたり交換する場合に面倒となる。
【００２７】
更に、従来の構造では直下型以外の地震には対応できても直下型地震に対してはフロートがそのまま上下動してしまうため対処できなかったが、本発明の浮体ユニット１２は直下型の地震に対しても、浮体ユニット１２内に充填されている空気がクッションの役目を果たし、瞬間的な上下動を吸収できる。
【００２８】
以上において、風力発電装置２、太陽光発電装置３及び波力発電装置６が発電を行う。発電によって生じた電気の一部は蓄電装置に蓄えられ、他は水素ガス製造装置４に送られ、水を電気分解する。電気分解に使用する水はスコールの際に蓄えた雨水を利用する。本発明にあっては北緯５°と南緯５°の間にシステムを設置しているため、毎日定期的にスコールが発生し、安定して真水が供給される。
【００２９】
発電した電気を蓄電池に溜めても長期間維持することはできず、また蓄電池は重量が大であるため、運搬するには不向きである。一方発電した電気を海底ケーブルによって送電することは可能であるが、海底ケーブルの設置に多大な費用がかかり、また送電損失も大きい。
【００３０】
そこで、本発明にあっては電気を電気分解に用いて水素を製造した。但し水素自体気体であり液化させるには冷凍しなければならず、これにも費用がかかる。この問題を解消するため本発明にあっては、水素と空気中の炭酸ガス、或いは陸地の火力発電所などで発生した炭酸ガスをメガフロートまで搬送し、メガフロートにおいて反応させて炭化水素を製造し、この炭化水素を再び消費地に搬送するようにした。
【００３１】
水素の貯蔵法の一例としては、水素をトルエンに固定し、これを常温、常圧で取り扱いやすいＭＣＨ（メチルシクロヘキサン）に変化させ、輸送した後にＭＣＨから燃料電池の燃料として水素を取り出す方法が挙げられる。
【００３２】
また、水素の貯蔵法としては水素吸蔵合金を用いたり、ＭＣＨ以外の有機水素やアンモニアに変換して備蓄することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る発電・消電システムはメガフロート上に設置され、メガフロート上において発電から、電気を消費して炭化水素の製造まで行うため、生活に必要なインフラが揃っているため、メガフロートに安全で便利な住居空間を作ることも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…メガフロート、２…風力発電装置、３…太陽光発電装置、４…電気分解による水素ガス・酸素ガス製造装置、５…炭化水素を合成する合成設備、６…波力発電装置、７…フロート、８…ガイド、１１…デッキ、１２…浮体ユニット、１３…凸部、１４…空気の吸排気管、１５…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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