(57)【要約】【課題】バイオガスを用いたエネルギステーションとして、バイオガスを改質して、必要な時に必要な量の改質ガスを供給することができるバイオエネルギステーションシステムを提供すること。【解決手段】バイオガスを改質して改質ガスを生成し、生成した改質ガスを供給するバイオエネルギステーションシステムであって、前記バイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵手段と、前記バイオガス貯蔵手段に貯蔵された前記バイオガスを改質し、前記改質ガスを生成するガス改質手段と、前記ガス改質手段で生成した前記改質ガスを保管する改質ガス保管手段と、前記改質ガス保管手段で保管している前記改質ガスを外部に供給する改質ガス供給手段とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオガスを改質して改質ガスを生成し、生成した前記改質ガスを供給するバイオエネルギステーションシステムであって、
前記バイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵手段と、
前記バイオガス貯蔵手段に貯蔵された前記バイオガスを改質し、前記改質ガスを生成するガス改質手段と、
前記ガス改質手段で生成した前記改質ガスを保管する改質ガス保管手段と、
前記改質ガス保管手段で保管している前記改質ガスを外部に供給する改質ガス供給手段と
を有することを特徴とするバイオエネルギステーションシステム。
【請求項２】
前記改質ガス保管手段に保管された前記改質ガスの保管量を検出する制御手段を更に有し、
前記制御手段は、検出した前記保管量および前記改質ガス供給手段が供給する供給量に基づいて、前記ガス改質手段が前記改質ガスを生成する生成量を制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載のバイオエネルギステーションシステム。
【請求項３】
前記バイオガス貯蔵手段に貯蔵された前記バイオガスを用いて発熱及び／又は吸熱する熱交換器と、前記バイオガス貯蔵手段に貯蔵された前記バイオガスを用いて動力を出力する動力システムと、を更に有し、
前記熱交換器は、高温または低温の流体を外部に供給し、
前記動力システムは、出力した前記動力を外部に伝達する、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のバイオエネルギステーションシステム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のバイオエネルギステーションシステムを含む水素ステーションであって、
前記ガス改質手段が生成する前記改質ガスは、水素ガスであり、
前記改質ガス供給手段は、前記ガス改質手段が生成した前記水素ガスを供給する、
ことを特徴とする水素ステーション。
【請求項５】
前記ガス改質手段が生成した前記水素ガスを所定圧力に昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段で昇圧された前記水素ガスを保管する高圧水素ガス保管手段と、前記高圧水素ガス保管手段で保管された前記水素ガスを供給する高圧水素ガス供給手段と、を更に有する、ことを特徴とする、請求項４に記載の水素ステーション。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のバイオエネルギステーションシステム又は請求項４若しくは請求項５に記載の水素ステーションであって、
前記改質ガス又は前記水素ガスを用いて電気を発電し、発電した前記電気を更に供給する、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のバイオエネルギステーションシステム又は請求項４若しくは請求項５に記載の水素ステーション。
【請求項７】
バイオガスを改質して改質ガスを生成し、生成した前記改質ガスを供給するバイオエネルギステーションシステムの制御方法であって、
前記バイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵ステップと、
前記バイオガス貯蔵ステップで貯蔵された前記バイオガスを改質し、前記改質ガスを生成するガス改質ステップと、
前記ガス改質ステップで生成した前記改質ガスを保管する改質ガス保管ステップと、
前記改質ガス保管ステップで保管された前記改質ガスの保管量を検出する制御ステップと、
前記改質ガス保管ステップで保管している前記改質ガスを外部に供給する改質ガス供給ステップと
を含み、
前記制御ステップは、検出した前記保管量および前記改質ガス供給ステップで供給する供給量に基づいて、前記ガス改質ステップで前記改質ガスを生成する生成量を制御する、
ことを特徴とするバイオエネルギステーションシステムの制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のバイオエネルギステーションシステムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオエネルギステーションシステム、水素ステーション又はバイオエネルギステーションシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、安全性や作業性を向上するための水素ステーションとして、水素充填用の機器を直方体状のキャビネット内に収納した水素ステーションであって、キャビネット内を、２枚の隔壁によって水素貯蔵機器室及び水素充填機器室と、水素貯蔵機器室と水素充填機器室との間の作業室の３室に区画する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６７２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、安全性や作業性を向上させるために、水素ステーションの構造が複雑になる場合がある。また、特許文献１では、水素充填用の機器をキャビネット内に収納した水素ステーションであって、キャビネット内に複数の隔壁や複数の作業室が必要となる場合がある。更に、特許文献１では、バイオガスを改質して、必要な時に必要な量の水素ガスを供給する方法が記載されていない。
【０００５】
また、地域の環境（脱臭・廃棄物処理）への貢献、ＣＯ２の削減、分散型の電気エネルギと水素との同時併用供給、化学工業の原料ガス（水素、ＣＯ、ＣＯ２など）の製造供給、農業用途活用（消化液の肥料利用、ＣＯ２の温室栽培活用等）などを実現し、且つ、収益性の高いビジネスモデルが求められている。
【０００６】
本発明は、バイオガスを用いたエネルギステーションとして、バイオガスを改質して、必要な時に必要な量の改質ガス（例えば水素ガス）を供給するバイオエネルギステーションシステムを提供することを目的とする。また、本発明は、そのバイオエネルギステーションシステムを含む水素ステーションであってもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一つの実施形態は、バイオガスを改質して改質ガスを生成し、生成した前記改質ガスを供給するバイオエネルギステーションシステムであって、前記バイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵手段と、前記バイオガス貯蔵手段に貯蔵された前記バイオガスを改質し、前記改質ガスを生成するガス改質手段と、前記ガス改質手段で生成した前記改質ガスを保管する改質ガス保管手段と、前記改質ガス保管手段で保管している前記改質ガスを外部に供給する改質ガス供給手段とを有することを特徴とするバイオエネルギステーションシステムを提供する。また、前記改質ガス保管手段に保管された前記改質ガスの保管量を検出する制御手段を更に有し、前記制御手段は、検出した前記保管量および前記改質ガス供給手段が供給する供給量に基づいて、前記ガス改質手段が前記改質ガスを生成する生成量を制御する、ことを特徴とするバイオエネルギステーションシステムであってもよい。また、前記バイオガス貯蔵手段に貯蔵された前記バイオガスを用いて発熱及び／又は吸熱する熱交換器と、前記バイオガス貯蔵手段に貯蔵された前記バイオガスを用いて動力を出力する動力システムと、を更に有し、前記熱交換器は、高温または低温の流体を外部に供給し、前記動力システムは、出力した前記動力を外部に伝達する、ことを特徴とするバイオエネルギステーションシステム。であってもよい。
【０００８】
本発明の他の実施形態は、上記のいずれか一つのバイオエネルギステーションシステムを含む水素ステーションであって、前記ガス改質手段が生成する前記改質ガスは、水素ガスであり、前記改質ガス供給手段は、前記ガス改質手段が生成した前記水素ガスを供給する、ことを特徴とする水素ステーションを提供する。また、前記ガス改質手段が生成した前記水素ガスを所定圧力に昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段で昇圧された前記水素ガスを保管する高圧水素ガス保管手段と、前記高圧水素ガス保管手段で保管された前記水素ガスを供給する高圧水素ガス供給手段と、を更に有する、ことを特徴とする水素ステーションであってもよい。また、前記改質ガス又は前記水素ガスを用いて電気を発電し、発電した前記電気を更に供給する、ことを特徴とする、上記のいずれか一つのバイオエネルギステーションシステム又は上記の水素ステーションであってもよい。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、バイオガスを改質して改質ガスを生成し、生成した前記改質ガスを供給するバイオエネルギステーションシステムの制御方法であって、前記バイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵ステップと、前記バイオガス貯蔵ステップで貯蔵された前記バイオガスを改質し、前記改質ガスを生成するガス改質ステップと、前記ガス改質ステップで生成した前記改質ガスを保管する改質ガス保管ステップと、前記改質ガス保管ステップで保管された前記改質ガスの保管量を検出する制御ステップと、前記改質ガス保管ステップで保管している前記改質ガスを外部に供給する改質ガス供給ステップとを含み、前記制御ステップは、検出した前記保管量および前記改質ガス供給ステップで供給する供給量に基づいて、前記ガス改質ステップで前記改質ガスを生成する生成量を制御する、ことを特徴とするバイオエネルギステーションシステムの制御方法を提供する。また、本発明の他の実施形態は、前記のバイオエネルギステーションシステムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであってもよい。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るバイオエネルギステーションシステムによれば、バイオガスを用いたエネルギステーションとして、バイオガスを改質して、必要な時に必要な量の改質ガスを供給することができる。また、本発明に係るバイオエネルギステーションシステムを含む水素ステーションによれば、近隣で製造したバイオガスを用いて、小型化および簡素化、且つ、経済性の高いエネルギステーションを構成することができる。更に、本発明に係るバイオエネルギステーションシステムは、地域の環境（脱臭・廃棄物処理）への貢献、ＣＯ２の削減、分散型の電気エネルギと水素との同時併用供給、化学工業の原料ガス（水素、ＣＯ、ＣＯ２など）の製造供給、農業用途活用（消化液の肥料利用、ＣＯ２の温室栽培活用等）などを実現し、且つ、収益性の高いビジネスモデルに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るバイオエネルギステーションシステム及び水素ステーションの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバイオエネルギステーションシステムの機能の一例を説明する機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバイオエネルギステーションシステムの動作の一例を説明するフローチャート図である。
【図４】本発明の実施例に係る水素ステーションの一例を説明する概略システム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
バイオガスを改質した改質ガスを供給するバイオエネルギステーションシステム及びそのバイオエネルギステーションシステムを含む水素ステーションの実施形態を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、以後に説明するバイオエネルギステーションシステム及び水素ステーションに限定されるものではない。本発明は、以後に説明するバイオエネルギステーションシステム及び水素ステーション以外でも、バイオガスを改質したガスを供給するもの（装置、機械、部品、システム、アプリケーションなど）であれば、いずれのものにも用いることができる。
【００１３】
また、バイオガスとは、生物の排泄物、有機質肥料、生分解性物質、汚泥、汚水、ゴミ、食品残渣などの有機性廃棄物を微生物によってメタン発酵（メタン菌をはじめとする多種の微生物により、炭水化物やタンパク質など多様な有機物を分解）させたときに発生するガスである。バイオガスは、例えば６０％前後のメタン、約４０％の二酸化炭素及び微量の硫化水素、水素、窒素などを含む。
【００１４】
下記に示す順序で、本発明を説明する。
１．バイオエネルギステーションシステム及び水素ステーションの構成
２．バイオエネルギステーションシステムの機能
３．バイオエネルギステーションシステムの動作
４．バイオエネルギステーションシステムの制御方法のプログラム及び記録媒体
５．実施例（バイオエネルギステーションシステムを含む水素ステーション）
【００１５】
（１．バイオエネルギステーションシステム及び水素ステーションの構成）
図１を用いて、本発明の実施形態に係るバイオエネルギステーションシステム１００及び水素ステーション１０１Ｈの構成を説明する。ここで、図１は、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム及び水素ステーションの一例を示す概略構成図である。なお、図１に示すバイオエネルギステーションシステム１００及び水素ステーション１０１Ｈの構成の例は一例であり、本発明は図１に示すバイオエネルギステーションシステム及び水素ステーションに限定されるものではない。
【００１６】
図１に示すように、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００は、バイオエネルギステーションシステム１００の動作を制御する制御手段１０と、バイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵手段１１と、バイオガスを改質して改質ガスを生成するガス改質手段１２と、生成した改質ガスを保管する改質ガス保管手段１３と、生成した改質ガスを外部に供給する改質ガス供給手段１４と、を有する。また、バイオエネルギステーションシステム１００は、本実施形態では、バイオガス貯蔵手段１１に貯蔵されたバイオガスを用いて発熱及び／又は吸熱する熱交換器１５と、バイオガス貯蔵手段１１に貯蔵されたバイオガスを用いて動力を出力する動力システム１６と、を更に有する。なお、バイオエネルギステーションシステム１００は、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）と外部との情報（信号）の入出力を行うインタフェース手段（以下、「Ｉ／Ｆ手段」という。）を更に備えてもよい。
【００１７】
本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００は、バイオガスを改質して改質ガスを生成し、生成した改質ガスを供給するエネルギステーションのシステム（装置など）である。バイオエネルギステーションシステム１００は、例えば近隣で製造したバイオガスを改質して改質ガス（例えば水素ガス）を生成し、生成した改質ガスを近隣に供給する。また、バイオエネルギステーションシステム１００は、バイオガスを改質時に発生する熱や動力を再利用してもよい。更に、バイオエネルギステーションシステム１００は、改質ガス及び／又は水素ガスを用いて発電した電気、又は、燃料電池電気を用いて発電した電気を更に供給するシステムであってもよい。これにより、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００は、輸送コストを削減でき、且つ、高効率でエネルギを利用できるので、エネルギステーションの経済性を向上することができる。
【００１８】
バイオエネルギステーションシステム１００は、本実施形態では、バイオガス貯蔵手段１１を用いてバイオガスを貯蔵し、ガス改質手段１２を用いてバイオガスを改質して改質ガスを生成し、改質ガス保管手段１３を用いて改質ガスを保管し、改質ガス供給手段１４を用いて改質ガスを外部に供給する。また、バイオエネルギステーションシステム１００の制御手段１０は、本実施形態では、改質ガス保管手段１３に保管された改質ガスの保管量を検出し、検出した保管量および改質ガス供給手段１４が供給する供給量に基づいて、ガス改質手段１２が改質ガスを生成する生成量を制御することができる。これにより、バイオエネルギステーションシステム１００は、改質ガスの供給量に応じて、所望の量の改質ガスを必要なときに必要な量だけ生成することができるので、大量のガスを保管するための大型の保管手段を必要としない。すなわち、エネルギステーションの構造を簡略化でき、エネルギステーションの設置コストを削減することができる。
【００１９】
図１に示すように、水素ステーション１０１Ｈは、バイオエネルギステーションシステム１００を含むシステム（装置など）である。水素ステーション１０１Ｈは、ガス改質手段１２を用いて、水素ガス（改質ガス）を生成する。また、水素ステーション１０１Ｈは、改質ガス供給手段１４を用いて、ガス改質手段１２が生成した水素ガス（改質ガス）を供給する。
【００２０】
水素ステーション１０１Ｈは、本実施形態では、ガス改質手段１２が生成した水素ガスを所定圧力に昇圧する昇圧手段２１と、昇圧手段２１で昇圧された水素ガス（以下、「高圧水素ガス」という。）を保管する高圧水素ガス保管手段２２と、高圧水素ガスを供給する高圧水素ガス供給手段２３と、を更に有する。
【００２１】
本発明に係る水素ステーション１０１Ｈは、バイオエネルギステーションシステム１００でバイオガス又は生成した水素ガスを用いて、発電及び動力を出力してもよい。これにより、水素ステーション１０１Ｈは、外部電源なし又は外部動力なしにシステムを稼働することができるので、独立系のシステムを構成することができる。また、水素ステーション１０１Ｈは、バイオエネルギステーションシステム１００を用いて小型化されたエネルギステーションを実現する。更に、水素ステーション１０１Ｈは、バイオエネルギステーションシステム１００を用いて、分散化電源として汎用化、電気・水素の販売、環境負荷低減・再生可能なエネルギー供給、水素の市場拡大による相乗効果などが期待できる。なお、水素ステーションのその他の設備は、公知の技術を用いることができる。
【００２２】
以下に、各構成を具体的に説明する。
【００２３】
制御手段１０は、バイオエネルギステーションシステム１００の各構成に動作を指示し、バイオエネルギステーションシステム１００の動作を制御する手段である。制御手段１０は、例えばＣＰＵ及びメモリで構成される演算装置を用いることができる。また、制御手段１０は、バイオエネルギステーションシステム１００に予め搭載されている演算装置、コントローラ又はその他制御手段を利用する構成であってもよい。更に、制御手段１０は、バイオエネルギステーションシステム１００が水素ステーション１０１Ｈに利用される場合に、水素ステーション１０１Ｈの各構成に動作を指示し、水素ステーション１０１Ｈの動作を制御する。
【００２４】
制御手段１０は、本実施形態では、改質ガス保管手段１３に保管された改質ガスの保管量を検出する。また、制御手段１０は、検出した保管量および改質ガス供給手段１４が供給する供給量に基づいて、ガス改質手段１２が改質ガスを生成する生成量を制御する。これにより、制御手段１０は、改質ガスの供給量に応じて、所望の量の改質ガスを必要なときに必要な量だけ生成することができる。制御手段１０は、例えば圧力計又は重量計を用いて、改質ガス保管手段１３に保管された改質ガスの圧力変動又は重量を検出してもよい。
【００２５】
なお、制御手段１０は、Ｉ／Ｆ手段を用いてバイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）外部から入力される情報（以下、「入力情報」という。）に基づいて、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）の動作を制御してもよい。また、制御手段１０は、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）外部に出力される情報（以下、「出力情報」という。）を出力する動作を制御する。更に、制御手段１０は、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）を制御するために必要な情報及び制御の結果を記憶する記憶部を更に含んでもよい。ここで、記憶部は、電子情報をデータベースとして記憶する公知の技術（ハードディスク、メモリなど）を用いることができる。
【００２６】
バイオガス貯蔵手段１１は、バイオガスを貯蔵する手段である。バイオガス貯蔵手段１１は、改質する前のバイオガスを一時的に貯蔵する。また、バイオガス貯蔵手段１１は、改質時（改質ガス生成時）に、バイオガスをガス改質手段１２に配送する。なお、バイオガス貯蔵手段１１は、バイオガスを貯蔵する方法として、公知の技術を用いることができる。
【００２７】
ガス改質手段１２は、改質ガスを生成する手段である。ガス改質手段１２は、バイオガス貯蔵手段１１の下流側に配置される。ガス改質手段１２は、バイオガス貯蔵手段１１に貯蔵されたバイオガスを改質し、改質ガス（例えば水素ガス）を生成する。なお、バイオガス貯蔵手段１１は、バイオガスを改質する方法として、電気式、ＰＳＡ方式、水熱分解、水素発酵菌などの水素製造方法、又は、その他公知の技術を用いることができる。
【００２８】
改質ガス保管手段１３は、改質ガスを保管する手段である。改質ガス保管手段１３は、ガス改質手段１２で生成した改質ガス（例えば水素ガス）を保管する。なお、改質ガス保管手段１３は、改質ガスを保管する方法として、公知の技術を用いることができる。
【００２９】
改質ガス供給手段１４は、改質ガスを外部に供給する手段である。改質ガス供給手段１４は、改質ガス保管手段１３で保管している改質ガス（例えば水素ガス）を外部（例えば近隣）に供給する。なお、改質ガス供給手段１４は、改質ガスを供給する方法として、公知の技術を用いることができる。
【００３０】
熱交換器１５は、バイオガスを用いて発熱及び／又は吸熱する手段である。熱交換器１５は、バイオガス貯蔵手段１１に貯蔵されたバイオガスを用いて発熱及び／又は吸熱し、高温または低温の流体を外部に供給する。なお、熱交換器１５は、公知の技術を用いることができる。動力システム１６は、バイオガスを用いて動力を出力する手段である。動力システム１６は、バイオガス貯蔵手段１１に貯蔵されたバイオガスを用いて動力を出力し、出力した動力を外部に伝達する。なお、動力システム１６は、例えば内燃機関（火花点火機関、レシプロエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービン）、外燃機関（蒸気タービン、蒸気機関、スターリングエンジン）及び熱若しくは熱エネルギを継続的に仕事に変換する装置、又は、その他公知の技術を用いることができる。
【００３１】
なお、バイオエネルギステーションシステム１００は、熱交換器１５で生成した熱及び／又は動力システム１６で出力した動力を用いて発電し、発電した電気エネルギを二次電池、蓄電池などで蓄電、又は、外部に送電してもよい。発電手段は、例えば発電機、オルタネータ、ダイナモ、ジェネレータ及びその他公知の技術を用いてもよい。また、バイオエネルギステーションシステム１００は、改質ガス又は水素ガスを用いて電気を発電し、発電した電気を更に供給してもよい。
【００３２】
昇圧手段２１は、生成した水素ガス（改質ガス）を所定圧力に昇圧する手段である。昇圧手段２１は、ガス改質手段１２が生成した水素ガスを所定圧力に昇圧する。高圧水素ガス保管手段２２は、高圧水素ガスを保管する手段である。高圧水素ガス保管手段２２は、昇圧手段２１で昇圧された水素ガス（高圧水素ガス）を保管する。高圧水素ガス供給手段２３は、高圧水素ガスを供給する手段である。高圧水素ガス供給手段２３は、高圧水素ガス保管手段２２で保管された水素ガス（高圧水素ガス）を供給する。
【００３３】
なお、昇圧手段２１、高圧水素ガス保管手段２２及び高圧水素ガス供給手段２３は、公知の技術を用いることができる。
【００３４】
Ｉ／Ｆ手段（不図示）は、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）と外部との情報（信号）の入出力を行うインタフェース手段である。Ｉ／Ｆ手段は、コンピュータインタフェース部とユーザーインタフェース部とを含む。コンピュータインタフェース部は、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）外のＰＣなどと情報の通信を行う。ユーザーインタフェース部は、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）を使用するユーザーによる動作指示情報の入力、並びに、ユーザーに対して動作条件、動作状態及び動作結果などの情報の出力を行う。
【００３５】
以上のとおり、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００によれば、バイオガスを用いたエネルギステーションとして、バイオガスを改質して、必要な時に必要な量の改質ガスを供給することができる。また、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００を含む水素ステーション１０１Ｈによれば、近隣で製造したバイオガスを用いて、小型化および簡素化、且つ、経済性の高いエネルギステーションを構成することができる。更に、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００によれば、地域の環境（脱臭・廃棄物処理）への貢献、ＣＯ２の削減、分散型の電気エネルギと水素との同時併用供給、化学工業の原料ガス（水素、ＣＯ、ＣＯ２など）の製造供給、農業用途活用（消化液の肥料利用、ＣＯ２の温室栽培活用等）などを実現し、且つ、収益性の高いビジネスモデルに利用できる。
【００３６】
本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００によれば、例えばバイオマス基材の供給発停で、水素製造量の制御が自在であり、基材の貯蔵・保管と供給量の調整により、エネルギや資源の保管できる。水素製造技術は製造過程でＣＯ２を単に放出するものと比較して、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００によれば、バイオマスから得られるガスを改質し、ＣＯ２を吸着することによって水素を製造することができるので、ＣＯ２の固定化・カーボンマイナスを実現できる。本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００によれば、例えば農村部など電力や水素需要の少ない地方にコストをかけて水素ガスのパイプライン等を設置するのは現実的でない場合、又は、パイプラインを使用しないでボンベやトラックなどで水素を輸送する場合のコストと比較して、分散型で拠点におけるエネルギや水素供給を基本とし、バイオマス（生ごみ・畜産糞尿・間伐材等）の発生拠点で水素供給や副生物の供給を量的管理と供給物の最適選択をしながらエネルギ供給、資源供給そしてバイオマスのリサイクル事業を実現することができる。本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００によれば、例えば外部電源・外部動力なしに全システムの稼働が可能なので、離島等インフラ整備の困難な地域での廃棄物処理問題、電源確保問題を同時に解決できる。
【００３７】
（２．バイオエネルギステーションシステムの機能）
図２を用いて、本発明の実施形態に係るバイオエネルギステーションシステム１００（及び水素ステーション１０１Ｈ）の機能を説明する。ここで、図２は、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００の機能の一例を示す機能ブロック図である。なお、図２に示すバイオエネルギステーションシステムの機能の例は一例であり、本発明は図２に示すバイオエネルギステーションシステムの機能に限定されるものではない。
【００３８】
図２に示すように、ブロックＢ００において、Ｉ／Ｆ手段は、制御手段１０の動作指示に応じて、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）と外部との情報（信号）の入出力を行う。
【００３９】
ブロックＢ０１において、制御手段１０は、バイオエネルギステーションシステム１００の各構成に動作を指示し、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）の動作を制御する。ここで、制御手段１０は、Ｉ／Ｆ手段を用いて入力された情報に基づいて、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）の動作を制御することができる。また、制御手段１０は、内蔵する記憶部に動作条件、動作状態及び動作結果などの情報を記憶してもよい。
【００４０】
ブロックＢ０２において、バイオガス貯蔵手段１１は、制御手段１０の動作指示に応じて、バイオガスを貯蔵する。ここで、バイオガス貯蔵手段１１は、後述する動力システム１６（ブロックＢ０６）で出力する動力を用いて、バイオガスを貯蔵してもよい。
【００４１】
ブロックＢ０３において、ガス改質手段１２は、制御手段１０の動作指示に応じて、バイオガスを改質する。このとき、制御手段１０は、後述する保管量（ブロックＢ０４）および改質ガス供給手段１４が供給する供給量（ブロックＢ０５）に基づいて、ガス改質手段１２が改質ガスを生成する生成量を制御する。ここで、ガス改質手段１２は、後述する熱交換器１５（ブロックＢ０６）で発熱する熱および動力システム１６（ブロックＢ０６）で出力する動力を用いて、バイオガスを改質してもよい。また、ガス改質手段１２は、改質したガス（改質ガス）を、改質ガス保管手段１３に出力する。
【００４２】
ブロックＢ０４において、改質ガス保管手段１３は、制御手段１０の動作指示に応じて、ガス改質手段１２から入力される改質ガスを保管する。このとき、制御手段１０は、改質ガス保管手段１３が保管している改質ガスの保管量を検出する。ここで、改質ガス保管手段１３は、後述する動力システム１６（ブロックＢ０６）で出力する動力を用いて、改質ガスを保管してもよい。
【００４３】
ブロックＢ０５において、改質ガス供給手段１４は、制御手段１０の動作指示に応じて、改質ガス保管手段１３で保管している改質ガス（ガス改質手段１２が生成した改質ガス）を供給する。改質ガス供給手段１４は、制御手段１０の動作指示に応じて、バイオエネルギステーションシステム１００（又は水素ステーション１０１Ｈ）外部に改質ガスを供給することができる。
【００４４】
ブロックＢ０６において、熱交換器１５は、制御手段１０の動作指示に応じて、バイオガス若しくは改質ガスを用いて発熱及び／又は吸熱する。このとき、熱交換器１５は、バイオガス貯蔵手段１１に貯蔵されたバイオガスを用いて発熱及び／又は吸熱し、高温または低温の流体を外部に供給してもよい。また、動力システム１６は、バイオガス若しくは改質ガスを用いて動力を出力する。このとき、動力システム１６は、バイオガス貯蔵手段１１に貯蔵されたバイオガスを用いて動力を出力し、出力した動力を外部に伝達してもよい。
【００４５】
（３．バイオエネルギステーションシステムの動作）
図３を用いて、バイオエネルギステーションシステム１００（図１）がバイオガスを改質した改質ガスを供給する動作（バイオエネルギステーションシステムの制御方法）を説明する。ここで、図３は、本発明の実施形態に係るバイオエネルギステーションシステム１００の動作の例を説明するフローチャート図である。なお、図３に示すバイオエネルギステーションシステムの動作は一例であり、本発明は図３に示すバイオエネルギステーションシステムの動作に限定されるものではない。
【００４６】
図３に示すように、バイオエネルギステーションシステム１００は、ステップＳ３０１において、先ず、制御手段１０（図１）を用いて、改質ガス（例えば水素ガス）を供給する動作を開始する（制御ステップ）。制御手段１０は、Ｉ／Ｆ手段を用いて例えばバイオエネルギステーションシステム１００の外部から入力された情報に応じて、改質ガスを供給する動作を開始することができる。その後、バイオエネルギステーションシステム１００は、ステップＳ３０２に進む。
【００４７】
次に、ステップＳ３０２において、バイオエネルギステーションシステム１００は、バイオガス貯蔵手段１１（図１）を用いて、バイオガスを貯蔵する（バイオガス貯蔵ステップ）。その後、バイオエネルギステーションシステム１００は、ステップＳ３０３に進む。
【００４８】
次いで、ステップＳ３０３において、バイオエネルギステーションシステム１００は、ガス改質手段１２（図１）を用いて、ステップＳ３０２で貯蔵したバイオガスを改質し、改質ガスを生成する（ガス改質ステップ）。また、バイオエネルギステーションシステム１００は、改質した改質ガスを改質ガス保管手段１３（図１）に出力する。その後、バイオエネルギステーションシステム１００は、ステップＳ３０４に進む。
【００４９】
ステップＳ３０４において、バイオエネルギステーションシステム１００は、改質ガス保管手段１３を用いて、ステップＳ３０３で改質した改質ガスを保管する（改質ガス保管ステップ）。その後、バイオエネルギステーションシステム１００は、ステップＳ３０５に進む。
【００５０】
ステップＳ３０５において、バイオエネルギステーションシステム１００は、改質ガス供給手段１４（図１）を用いて、ステップＳ３０４で保管した改質ガスを供給する（改質ガス供給ステップ）。ここで、制御手段１０は、ステップＳ３０４で保管された改質ガスの保管量を検出し、検出した保管量および供給する供給量に基づいて、ステップＳ３０３で改質ガスを生成する生成量を制御する。その後、バイオエネルギステーションシステム１００は、ステップＳ３０６に進む。
【００５１】
ステップＳ３０６において、バイオエネルギステーションシステム１００は、制御手段１０を用いて、改質ガスを供給する動作を繰り返すか否かを判断する（制御ステップ）。制御手段１０は、例えばバイオエネルギステーションシステム１００の外部から入力された情報を更に用いて、バイオガスを改質する動作および改質ガスを供給する動作を繰り返すか否かを判断することができる。これにより、バイオエネルギステーションシステム１００は、所望の量のバイオガスを改質し、所望の量の改質ガスを供給することができる。その後、改質ガスを供給する動作を繰り返すと判断した場合には、バイオエネルギステーションシステム１００は、ステップＳ３０３に戻る。改質ガスを供給する動作を終了すると判断した場合には、バイオエネルギステーションシステム１００は、図中の「ＥＮＤ」に進み、動作を終了する。
【００５２】
以上のとおり、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００は、所望の量の改質ガスを供給することができる。また、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００は、ユーザーの要望に応じて、バイオガスを改質し、改質した改質ガスを供給することができる。
【００５３】
（４．バイオエネルギステーションシステムの制御方法のプログラム及び記録媒体）
本発明に係るバイオエネルギステーションシステムの制御方法のプログラムＰｒは、バイオガスを改質して改質ガスを生成し、生成した前記改質ガスを供給するバイオエネルギステーションシステムの制御方法であって、前記バイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵ステップと、前記バイオガス貯蔵ステップで貯蔵された前記バイオガスを改質し、前記改質ガスを生成するガス改質ステップと、前記ガス改質ステップで生成した前記改質ガスを保管する改質ガス保管ステップと、前記改質ガス保管ステップで保管された前記改質ガスの保管量を検出する制御ステップと、前記改質ガス保管ステップで保管している前記改質ガスを外部に供給する改質ガス供給ステップとを含み、前記制御ステップは、検出した前記保管量および前記改質ガス供給ステップで供給する供給量に基づいて、前記ガス改質ステップで前記改質ガスを生成する生成量を制御する、ことを特徴とするバイオエネルギステーションシステムの制御方法を実行する。
【００５４】
上記のプログラムＰｒによれば、本発明に係るバイオエネルギステーションシステム１００（前述）と同等の効果が得られる。また、本発明は、プログラムＰｒを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体Ｍｄとしてもよい。記録媒体Ｍｄには、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、及び、メモリーカード等、コンピュータ読み取り可能な媒体を利用することができる。更に、本発明は、プログラムＰｒをインターネット等のネットワークを介して送信することが可能な伝送可能媒体であってもよい。
【実施例】
【００５５】
実施例に係る水素ステーション１０２Ｈを用いて、本発明を説明する。本実施例では、前述の実施形態に係るバイオエネルギステーションシステム１００を含む水素ステーション１０２Ｈを説明するため、異なる部分を主に説明する。なお、本発明は、以後に説明する水素ステーション１０２Ｈ以外でも、バイオガスを改質し、改質した改質ガスを供給するもの（装置、機械、部品、システム、アプリケーションなど）であれば、いずれのものにも用いることができる。
【００５６】
図４に、本発明の実施例に係る水素ステーション１０２Ｈのシステム図を示す。ここで、図４は、本発明に係る水素ステーションの一例を示す概略システム図である。なお、図４に示す水素ステーションは一例であり、本発明は図４に示す水素ステーションに限定されるものではない。
【００５７】
図４に示すように、水素ステーション１０２Ｈは、本実施例では、生物の排泄物、有機質肥料、生分解性物質、汚泥、汚水、ゴミ、食品残渣などの有機性廃棄物を微生物によってメタン発酵させたときに発生するガスを利用する。また、メタン発酵に用いる熱は、本実施例に係る水素エネルギおよび燃料ステーション１０２Ｈ（図１の熱交換器１５）から供給する。
【００５８】
図４に示すように、水素ステーション１０２Ｈ（図１の改質ガス供給手段１４）は、ディスペンサに水素ガス及び／又はＣＮＧガスを供給する。また、水素ステーション１０２Ｈ（図１の熱交換器１５、動力システム１６）は、近隣の家庭に、動力（例えば電気）及び／又は熱（暖房のための暖気など）を供給する。更に、水素ステーション１０２Ｈ（熱交換器１５、動力システム１６）は、近隣の工場、ビルなどに、動力（例えば電気）及び／又は熱（暖房のための暖気など）を供給する。
【００５９】
これにより、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、近隣のバイオガスを有効に活用して、改質ガスを供給することができるとともに、近隣の家庭やビル、工場に必要な電力を賄えることができる。また、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、外部電源や外部エネルギを必要とせず、バイオガス（バイオ燃料）さえあればいつでも稼働する完全独立のシステムを提供することができる。水素ステーション１０２Ｈは、例えばインフラ整備が整っていない船舶、山岳地帯あるいは開発途上国の一部地域でも利用することができる。
【００６０】
また、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、必要な時に必要な量の改質ガスを供給することができるので、通常の水素ステーションのような大型の水素貯蔵設備を必要としない。これにより、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、バイオ燃料の有効活用と設備コストの削減とを両立することができる。
【００６１】
以上のとおり、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、バイオガスを用いたエネルギステーションとして、バイオガスを改質して、必要な時に必要な量の改質ガスを供給することができる。また、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、近隣で製造したバイオガスを用いて、小型化および簡素化、且つ、経済性の高いエネルギステーションを構成することができる。更に、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、地域の環境（脱臭・廃棄物処理）への貢献、ＣＯ２の削減、分散型の電気エネルギと水素との同時併用供給、化学工業の原料ガス（水素、ＣＯ、ＣＯ２など）の製造供給、農業用途活用（消化液の肥料利用、ＣＯ２の温室栽培活用等）などを実現し、且つ、収益性の高いビジネスモデルに利用できる。本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、例えば燃料電池を用いた発電システムに利用できる。本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、例えば都市ガスを改質して水素を製造する場合と比較して、改質器なしの燃料電池の運用又は改質器のみの運用などの最適運転が可能となり、低コスト・高効率の発電を実現できる。本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、例えば吸着したＣＯ２は地中埋設による固定化のほかに、ポリカーボネイト等の樹脂原料や、ドライアイスの原料等として販売することも可能である。本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、例えばＣＯ２の温室内吹き込みにより、温室栽培での生育改善にも利用できる。これにより、本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、温室栽培についてバイオマス発生の拠点で実施できるメリットがある。本発明に係る水素ステーション１０２Ｈによれば、例えば電気や資源（水素・副生物）の需要予測システムとの連動で、基材供給量や副生物の製造プロセス選択の最適制御や生産調整を行うことにより、事業の合理化ができる。
【００６２】
以上のとおり、本発明に係る実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明は、特許請求の範囲に記載の内容に基づいて、様々に変形、変更又はその他任意に改変され得る。
【符号の説明】
【００６３】
１００  ：  バイオエネルギステーションシステム
１０１Ｈ，１０２Ｈ  ：  水素ステーション
１０  ：  制御手段
１１  ：  バイオガス貯蔵手段
１２  ：  ガス改質手段
１３  ：  改質ガス保管手段
１４  ：  改質ガス供給手段
１５  ：  熱交換器
１６  ：  動力システム
２１  ：  昇圧手段
２２  ：  高圧水素ガス保管手段
２３  ：  高圧水素ガス供給手段
Ｐｒ  ：  プログラム
Ｍｄ  ：  記録媒体
【図１】
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【図２】
2016169744.tif 000004
【図３】
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【図４】
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