(57)【要約】  本発明は、エネルギ供給システム（１０４，１１４）の電気エネルギを一時的に蓄積する方法（４５０）に関する。当該方法（４５０）は、エネルギ供給システムに接続されたインタフェースを介して電気エネルギを受け取るステップ（４５２）と、電気エネルギを化学反応エネルギと酸化剤とに変換するために電気分解を実行するステップ（４５４）と、化学反応エネルギを流体貯蔵器に貯蔵するステップ（４５６）とを含む。
2017510231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ供給システム（１０４，１１４）の電気エネルギ（１１６，１１８）を一時的に蓄積する方法（４５０）であって、
当該方法（４５０）は、
前記エネルギ供給システム（１０４，１１４）に接続されたインタフェース（２２２）を介して前記電気エネルギ（１１６，１１８）を受け取るステップ（４５２）と、
前記電気エネルギ（１１６，１１８）を化学反応エネルギ（２２６）と酸化剤（２２８）とに変換するために電気分解を実行するステップ（４５４）と、
前記化学反応エネルギ（２２６）を流体貯蔵器（２３０；３４０）に貯蔵するステップ（４５６）と、
を含む、方法（４５０）。
【請求項２】
前記受け取るステップ（４５２）において、前記電気エネルギ（１１６，１１８）を、前記エネルギ供給システム（１０４，１１４）としての光起電設備（１０６）に接続されたインタフェース（２２２）を介して受け取る、
請求項１に記載の方法（４５０）。
【請求項３】
前記方法はさらに、前記光起電設備（１０６）を用いて電気エネルギ（１１６，１１８）を形成するステップ（４５８）を含む、
請求項２に記載の方法（４５０）。
【請求項４】
前記方法はさらに、
前記化学反応エネルギ（２２６）を逆変換電気エネルギ（１２０）へ変換するステップ（４６０）と、
前記逆変換電気エネルギ（１２０）を送給するステップ（４６２）と、
を含む、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項５】
前記変換するステップ（４６０）において燃料電池（２３２）で前記化学反応エネルギ（２２６）と前記酸化剤（２２８）との反応を生じさせ、これにより前記逆変換電気エネルギ（１２０）及び／又は前記燃料電池内に生じる熱を前記送給するステップ（４６２）において送給する、
請求項４に記載の方法（４５０）。
【請求項６】
前記送給するステップ（４６２）において、前記逆変換電気エネルギ（１２０）を、公共若しくはローカル若しくは民間に設けられている電力網（１１４）に接続されたインタフェース（２３４）に、及び／又は、ホームネットワークに、送給する、
請求項４又は５に記載の方法（４５０）。
【請求項７】
前記受け取るステップ（４５２）において、前記電気エネルギ（１１６，１１８）を、公共の電力網（１１４）に接続されたインタフェースを介して受け取る、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項８】
前記電気分解を実行するステップ（４５４）において、水を水素（２２６）と酸素（２２８）とに分解する、及び／又は、電気分解を実行する際に生じる熱を送給する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項９】
前記貯蔵するステップ（４５６）において、前記化学反応エネルギ、及び／又は、前記酸化剤、及び／又は、電気分解を実行する際に生じる熱を蓄積する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項１０】
前記方法はさらに、燃料電池動作での熱利用のステップを含む、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項１１】
エネルギ供給システム（１０４，１１４）用の再生可能エネルギ蓄積装置であって、
当該再生可能エネルギ蓄積装置（１００）は、
前記エネルギ供給システム（１０４，１１４）の電気エネルギ（１１６，１１８）を受け取るためのインタフェース（２２２）と、
前記電気エネルギ（１１６，１１８）を化学反応エネルギ（２２６）と酸化剤（２２８）とに変換する電気分解装置（２２４）と、
前記化学反応エネルギ（２２６）を貯蔵する貯蔵装置（２３０；３４０）と、
を備える、
再生可能エネルギ蓄積装置（１００）。
【請求項１２】
前記装置はさらに、
前記化学反応エネルギ（２２６）を逆変換電気エネルギ（１２０）へ変換する燃料電池（２３２）と、
前記逆変換電気エネルギ（１２０）を送給するためのインタフェース（２３４）と、
を備える、
請求項１１に記載の再生可能エネルギ蓄積装置（１００）。
【請求項１３】
建物用、特に住宅（１０２）用の電気エネルギ（１１６，１１８）を蓄積する及び／又は一時的に蓄積するための、請求項１１又は１２に記載の再生可能エネルギ蓄積装置（１００）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、エネルギ供給システムの電気エネルギを一時的に蓄積する方法、及び、再生可能エネルギ蓄積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、住居用建物の屋上の光起電設備（ＰＶ設備）は、昼間に多量の電力を送出する一方で、夜間に主な電力消費が行われる。このため、電力蓄積器を有さない通常のシステムでは、自家消費分（光起電収量に対する自家消費量）及びセルフカバー分（家庭消費量に対するセルフカバー量）はむしろ小さい。これは、日中大きな電力量がネットワークへ提供され、夕方又は夜間に電力が購入されることを意味する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
発明の開示
こうした背景から、本発明で提示するアプローチでは、独立請求項に記載された、エネルギ供給システムの電気エネルギを一時的に蓄積する方法、及び、再生可能エネルギ蓄積装置を提案する。有利な実施形態は、各従属請求項及び以下の説明から得られる。
【０００４】
電気分解によって、電気エネルギを化学反応エネルギへ変換し、この化学反応エネルギを、寸法が容易に可変でありかつ適応化可能な流体貯蔵器に貯蔵することができる。こうした装置は、流体貯蔵器を保護するための特別な貯蔵器ストラテジ無しに構成することができる。この場合、貯蔵器体積と貯蔵器能力との分離が達成されるので有利である。
【０００５】
本発明では、エネルギ供給システムの電気エネルギを一時的に蓄積する方法が提案される。当該方法は、エネルギ供給システムに接続されたインタフェースを介して電気エネルギを受け取るステップと、電気エネルギを化学反応エネルギと酸化剤とに変換するために電気分解を実行するステップと、化学反応エネルギを流体貯蔵器に貯蔵するステップとを含む。
【０００６】
エネルギ供給システムとは、電力の形成、又は、電力及び熱の形成のための、再生可能エネルギを利用したシステムであると理解されたい。この場合、再生可能エネルギとは、例えば、水力、風力、太陽光エネルギ又は地熱等であると理解されたい。電気エネルギとは電力のことであると理解されたい。電気分解を実行するステップでは、必然的に酸化還元反応が生じ得る。この場合、電気エネルギの一部を化学エネルギに変換することができる。電気エネルギの一部は熱に変換可能である。電気分解を実行するステップでは、電気エネルギを使用して酸化還元反応を生じさせるために、例えば水等の補助物質又は起点物質を使用してよい。
【０００７】
受け取るステップでは、エネルギ供給システムとしての光起電設備に接続されたインタフェースを介して、電気エネルギを受け取ることができる。ここでは、光起電設備が形成した電気エネルギを化学エネルギに変換してこれを流体貯蔵器に貯蔵することができる。
【０００８】
さらに、形成するステップでは、光起電設備を用いて電気エネルギを形成することができる。即ち、太陽光エネルギを利用して電気エネルギを形成することができる。
【０００９】
また、本発明に係る方法が、化学反応エネルギを逆変換電気エネルギへ変換するステップと、逆変換電気エネルギを送給するステップとを含むと好都合である。有利には、電気エネルギの形成と電気エネルギの消費とを、流体貯蔵器を介して時間的に分離することができる。化学反応エネルギを逆変換電気エネルギへ変換するステップでは、熱が発生し得る。
【００１０】
変換するステップでは、化学反応エネルギと酸化剤との反応を燃料電池で生じさせ、これにより、送給するステップにおいて、逆変換電気エネルギを送給することができ、これに代えて又はこれに加えて、燃料電池内で生じる熱を送給することができる。
【００１１】
送給するステップでは、逆変換電気エネルギを、公共の電力網に接続されたインタフェースに送給することができ、これに代えて又はこれに加えて、ホームネットワークに送給することができる。このようにすれば、逆変換電気エネルギを家庭で自ら消費することもできるし、又は、逆変換電気エネルギを公共の電力網へ提供することもできる。従って、需要の変動、又は、電気エネルギの形成と消費との不均衡を補償可能である。
【００１２】
受け取るステップでは、電気エネルギを、公共の電力網又はローカル又は民間で設けられた電力網に接続されたインタフェースを介して受け取ることができる。このようにすれば、電気エネルギを提供過剰の時間帯又は特に価格の低い時間帯に公共の電力網から受け取ることができる。従って、電力需要をコストの点で効率的にカバーすることができる。こうして、公共の電力網のネットワーク安定性を改善することができる。
【００１３】
さらに、電気分解を実行するステップにおいて、水を水素と酸素とに分解することができ、これに代えて又はこれに加えて、電気分解を実行する際に生じる熱を送給してもよい。
【００１４】
有利には、貯蔵するステップにおいて、化学反応エネルギ及び酸化剤を貯蔵することができ、これに代えて又はこれに加えて、電気分解を実行する際に生じる熱を蓄積してもよい。特別な実施形態では、貯蔵するステップにおいて、水素及び補完的に酸素を貯蔵することができ、これに代えて又はこれに加えて熱を蓄積してもよい。また、貯蔵するステップにおいて、化学反応エネルギを逆変換電気エネルギへ変換するステップで生じる水を貯蔵することもできる。水素、酸素及び水が貯蔵される場合、閉じた循環回路を形成することができる。
【００１５】
本発明ではさらに、エネルギ供給システム用の再生可能エネルギ蓄積装置が提案される。当該再生可能エネルギ蓄積装置は、エネルギ供給システムの電気エネルギを受け取るためのインタフェースと、電気エネルギを化学反応エネルギと酸化剤とに変換する電気分解装置と、化学反応エネルギを流体貯蔵器に貯蔵する貯蔵装置とを備える。
【００１６】
電気分解装置とは、電気分解器のことであると理解されたい。電気分解装置は、ネットワーク安定化のための制御可能な負荷として使用可能である。化学反応エネルギは、流体として、特にガス状に、形成可能である。酸化剤も流体として形成可能である。流体貯蔵器として構成可能な貯蔵装置には、化学反応エネルギと酸化剤とを相互に分離して貯蔵可能である。
【００１７】
再生可能エネルギ蓄積装置は、化学反応エネルギを逆変換電気エネルギへ変換する燃料電池と、逆変換電気エネルギを送給するためのインタフェースとを備えることができる。このようにすれば、電気エネルギを一時的に蓄積する装置を実現することができる。
【００１８】
再生可能エネルギ蓄積装置の変形態様では、家庭用の電気エネルギを蓄積するために、及び、これに代えて又はこれに加えて、当該エネルギを一時的に蓄積するために、使用可能又は利用可能である。
【００１９】
ここで提示しているアプローチでは、さらに、ここで提案している方法のバリエーションの各ステップを相応の装置の形態で実行又は使用することができるように構成された装置が実現される。本発明に係る装置の形態の構成変形態様によっても、本発明の基礎とする課題を迅速かつ効率的に解決することができる。
【００２０】
有利には、ここで提案している本発明のアイデアの一態様として、大きなエネルギ蓄積装置を使用することにより、再生可能エネルギ蓄積装置及び光起電設備を備えた建物のセルフカバー分を増大させることができる。このことは、提供電力の送出量が減少又は枯渇していくことを背景としているため、経済的に重要である。同時に熱利用が可能となり、これにより、全エネルギ消費（電力対電力、電力対熱）におけるコストの低減が達成される。電力及び熱の利用についての種々の利用コンセプトが可能となり、例えば、エネルギサプライヤにおいて、家庭用のコストフリーの熱での電力蓄積器の利用を許可することができる。有利には、提供価格が高くなる時間帯に時間遅延させた電力提供を行うこともできる。別の態様として、分散配置された多数の小さなエネルギ貯蔵器を大きな中央貯蔵装置の代替手段として利用することによるネットワーク安定化手段も挙げられる。
【００２１】
以下に、本発明のアプローチを、添付図面に即して例示により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る、エネルギ供給システムを備えた住宅の再生可能エネルギ蓄積装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る再生可能エネルギ蓄積装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る再生可能エネルギ蓄積装置のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の有利な実施形態の以下の説明では、それぞれ異なる図面に対しても、同様の機能を有する要素に同一又は類似の参照符号を使用し、各要素の繰り返しての説明を省略する。
【００２４】
図１には、本発明の一実施形態に係る、エネルギ供給システム１０４を備えた住宅１０２の再生可能エネルギ蓄積装置１００の概略図が示されている。住宅１０２は、この実施形態によれば、少なくとも一つのソーラーモジュール１０８とインバータ１１０とから成る再生可能エネルギ供給システム１０４を備えており、このエネルギ供給システム１０４は、図示の例では、光起電設備１０６として構成されている。住宅１０２は、家庭１０２とも称されるが、電力消費機器１１２を有する。また、住宅１０２は、再生可能エネルギ蓄積装置１００を有する。再生可能エネルギ蓄積装置１００は、燃料電池式蓄積装置、又は、再生可能エネルギ蓄積器と称されることもある。
【００２５】
図２，図３に詳細に示されているように、再生可能エネルギ蓄積装置１００は、電気エネルギ１１６，１１８を受信する少なくとも一つのインタフェースと、電気分解装置と、貯蔵装置とを備える。電線及び相応のインタフェースを介して、住宅１０２又は再生可能エネルギ蓄積装置１００は、公共の電力網１１４に接続されている。電力網１１４から電気エネルギ１１８が引き出され、この電気エネルギは、状況に応じて、再生可能エネルギ蓄積装置１００の電気エネルギを受信するためのインタフェース又は電力消費機器１１２へ導通される。再生可能エネルギ蓄積装置１００で逆変換された電気エネルギ１２０は、公共の電力網１１４へ提供され、又は、電力消費機器１１２へ導通される。このために、再生可能エネルギ蓄積装置１００は、電流を管制する相応の制御装置を有する。
【００２６】
光起電設備１０６は、電気エネルギ１１６を再生可能エネルギ蓄積装置１００へ、及び、これに代えて又はこれに加えて電力消費機器１１２へ、送給するように構成されている。公共の電力網１１４は、住宅１０２又は家庭１０２に電気エネルギを供給する。付加的に、公共の電力網は、図１の例で示したのと同様に、光起電設備１０６及び再生可能エネルギ蓄積装置１００の電気エネルギを直接に自身１１４の側で受け取ることができるように構成されている。
【００２７】
再生可能エネルギ蓄積装置１００は、再生可能な燃料電池システム１００とも住宅建物１０２内の電力蓄積器とも称される。現行の奨励ポリシーでは、光起電設備１０６のオーナーは提供電力１１６，１２０に対して（設備の使用開始時点に応じた）一定の価格を受け取る。ただし、ドイツ国内の設置業績数によって当該価格は低下する。また、２０１２年には、自己利用を促進するためのインセンティブとして、電力生産量の最大９０％までの報酬のみが実際に支払われるという自家消費ボーナスが導入された。一般には、奨励期間は２０年とされる。奨励期間の終了後に達成可能な太陽光電力１２０の価格は見通しにくいが、太陽光発電については提供電力１２０の過剰が予測されるので、おそらくは低下するはずである。従って、遅くとも現時点からは、生産した電力１１６を自ら消費すること、又は、一時的に蓄積して高い電力価格を達成可能な時点で電力１２０を提供することが有意であり、このようにすることで付加的に電力網１１４の安定化に貢献することができる。上述したように、図示の例では、生産した電力を、再生可能エネルギ蓄積装置１００を介して及びこれに代えて又はこれに加えて、公共の電力網１１４に提供するために、光起電設備１０６が公共の電力網１１４に接続されている。
【００２８】
これらの理由から、光起電設備１０４用のエネルギ蓄積装置のオファーが増大している。ここに示す再生可能エネルギ蓄積装置１００の利点は、貯蔵器の寸法を容易にスケーリングすることができることである。再生可能エネルギ蓄積装置１００は、電力需要の昼夜補償を行う手段を提供し、セルフカバー分の増大に貢献する。また、バッテリベースの手段に比較してより大きくかつスケーリングの容易な貯蔵器が得られる。貯蔵器容量、最大充電力及び最大放電力等のパラメータは、パラメータ間の妥協を要することなく任意に編成可能である。よって、大きな貯蔵器寸法（貯蔵器容量）を利用することができれば、大きなセルフカバー分を家庭で得ることができる。即ち、昼夜補償を超えて、日照の少ない週の給電までも達成可能となるので有利である。
【００２９】
再生可能エネルギ蓄積装置１００の一実施形態では、再生可能な燃料電池システムとして、貯蔵器体積と貯蔵器能力とが分離されることにより、ローカルな条件（家庭での電力消費量、季節に依存する光起電能力）への所期の適応化が可能となる。例えばガスボンベ等の形態の付加的な貯蔵器容量も相応に好都合である。充電力と放電力との付加的な分離は、貯蔵器の充電時には電気分解器を用いて達成され、貯蔵器の放電時には燃料電池を用いて達成される。複雑な貯蔵器ストラテジが回避されることにより、簡単なシステムを実現することができる。この場合、定められた充電電位及び定められた電力強度の維持はシステムの寿命にとってさほどの意義を有さない。さらに、再生可能な燃料電池システム１００は、現在の知見レベルでは、サイクルに依存した劣化を起こさない。ここで、再生可能エネルギ蓄積装置１００の実施形態により、電力利用と熱利用との結合が実現される。これは特に提供価格が小さく、ガスの費用が高い場合に重要である。
【００３０】
図２には、本発明の一実施形態に係る、再生可能エネルギ供給システム用の再生可能エネルギの蓄積を行うための再生可能エネルギ蓄積装置１００のブロック図が示されている。再生可能エネルギ供給システムは、図１の実施形態において参照番号１０４を付された再生可能エネルギ供給システムであってよい。再生可能エネルギ蓄積装置１００は、再生可能エネルギ供給システムの電気エネルギ１１６、及び、これに代えて又はこれに加えて電力網からの電気エネルギ１１８を受け取るための少なくとも一つのインタフェース２２２と、電気エネルギ１１６，１１８を化学反応エネルギ２２６及び酸化剤２２８へ変換するための電気分解装置２２４と、少なくとも化学反応エネルギ２２６を貯蔵する貯蔵器２３０とを含む。貯蔵器２３０は、この実施形態では、流体貯蔵器２３０である。化学反応エネルギ２２６は流体として形成される。
【００３１】
図２に示されている実施形態では、再生可能エネルギ蓄積装置１００は、化学反応エネルギ２２６を逆変換電気エネルギ１２０へ変換する燃料電池２３２を含む。また、再生可能エネルギ蓄積装置１００は、逆変換電気エネルギ１２０を送給するためのインタフェース２３４を有する。この場合、燃料電池２３２は、化学反応エネルギ２２６と酸化剤２２８とを使用して逆変換電気エネルギ１２０を変換することができる。この場合、ここで提案している実施形態のバリエーションでは、化学反応エネルギ２２６は水素であり、酸化剤２２８は酸素である。逆変換電気エネルギ１２０は、実施形態又は状況に応じて、電力網若しくは家庭へ送給されるか、又は、公共の電力網へ提供される。パワーエレクトロニクス装置は図示されていない。この場合、パワーエレクトロニクス装置を設けることが必須であってもよい。相応の実施形態が図３に示されている。図３には、参照番号３４８，３４９を付された二つのパワーエレクトロニクス装置が示されている。
【００３２】
図示されていない実施形態として、電気分解器２２４が水を受け取るインタフェースを有していてもよい。また、図示されていない当該実施形態において、燃料電池２３２が水を送給するためのインタフェースを有することもできる。電気分解器２２４では、電気エネルギ１１６を用いて水を水素と酸素とに分解することができる。燃料電池２３２では、水素及び酸素の反応による逆方向のプロセスによって、逆変換電気エネルギ１２０と水とを形成可能である。二つのプロセスの双方、即ち、電気分解器２２４及び燃料電池２３２の双方で付加的に熱が発生し、この熱が相応のインタフェースに送給される。
【００３３】
図３には、本発明の一実施形態に係る、再生可能エネルギの蓄積を行うための再生可能エネルギ蓄積装置１００のブロック図が示されている。当該再生可能エネルギ蓄積装置１００は、図１又は図２に示して説明した実施形態の再生可能エネルギ蓄積装置１００であってよい。再生可能エネルギ蓄積装置１００は、電気分解ユニット２２４と、燃料電池ユニット２３２と、エネルギ供給システム１０４又は光起電設備１０６に接続されたインタフェース２２２と、電力網１１４へ接続されたインタフェース２３４と、貯蔵装置２３０とを備える。貯蔵装置２３０は、水素貯蔵器３４０と酸素貯蔵器３４２と水タンク３４４と再生可能エネルギ蓄積装置１００の外部に配置された蓄熱器３４６とに分割されている。実行される二つのプロセス、即ち、電気分解器２２４で実行されるプロセスと燃料電池２３２で実行されるプロセスとの双方において生じる熱を分離することができる。光起電設備１０６は、第１のパワーエレクトロニクス装置３４８を介して、再生可能エネルギ供給システム１０４に接続されたインタフェース２２２に接続されている。電力網１１４は、第２のパワーエレクトロニクス装置３４９を介して、公共の電力網１１４に接続されたインタフェース２３４に接続されている。
【００３４】
電気分解装置２２４は、電気分解器２２４とも称され、電気エネルギ、及び、起点物質又は補助物質としての水を、化学反応エネルギ２２６及び酸化剤２２８へ変換するように構成されている。化学反応エネルギ２２６及び酸化剤２２８は、流体として、例えばガス状に発生する。図３に示されている実施形態では、水素Ｈ２の形態の化学反応エネルギ２２６と酸素Ｏ２の形態の酸化剤２２８とが生じる。一般に、化学反応エネルギ２２６は、化学反応エネルギ２２６用の貯蔵器３４０に貯蔵され、酸化剤２２８は、酸化剤２２８用の貯蔵器３４２に貯蔵される。また、電気分解器２２４内のプロセスが実行されると、熱又は熱エネルギが解放される。
【００３５】
電気分解装置２２４及び燃料電池ユニット２３２で発生する熱は蓄熱器３４６へ伝達され、そこでヒータエネルギとして又は用水の加熱のために利用可能となる。
【００３６】
言い換えれば、ここで提案している住宅建物用の電力蓄積器としての再生可能な燃料電池システム１００は、次の各要素、即ち、水素２２６及び酸素２２８への水分解のための並びに例えば光起電設備１０６の電力を用いた熱利用のための電気分解ユニット２２４と、電気分解ユニット２２４において形成された水素２２６及び酸素２２８を用いた起電及び熱形成を行う燃料電池ユニット２３２と、水素２２６と酸素２２８とのそれぞれに対する一つずつのガス貯蔵器３４０，３４２と、脱イオン化水に対する水タンク３４４とから形成される。付加的に、図示されていない実施形態として、流体（ガス）を圧縮する付加的な圧縮ユニットを設けてもよい。このようにして、必要な流体貯蔵器の体積を縮小することができる。
【００３７】
例えば、３ｋＷの電気分解器２２４と、２×５０Ｌ，３５０ｂａｒの水素タンク３４０とを備えた装置構成では、水素２．３ｋｇに対して７５ｋＷｈの貯蔵器容量が得られる。燃料電池２３２における起電時には、４０ｋＷｈｅｌ超の電力が得られる。装置１００は、この場合、５０Ｌの酸素タンク３４２（同様に３５０ｂａｒ）と約２０Ｌの水タンク３４４とを含む。
【００３８】
光起電設備１０６の出力過剰時には、電気分解ユニット２２４において電力から水素２２６及び酸素２２８が形成され、これらを二つのガスタンク３４０，３４２に任意の期間だけ貯蔵することができる。この場合、貯蔵器圧力は、理想的には、付加的な圧縮のためのエネルギコストを節約することができるように、電気分解器２２４の圧力レベルに合わせて調整されている。付加的に、例えば温水形成のために電気分解器２２４の廃熱を利用可能である。家庭又はネットワークでの電力需要がある場合、ガス２２６，２２８（Ｈ２，Ｏ２）から水への起電が行われ、この水が再び水タンク３４４に貯蔵される。当該プロセスステップにおいても熱利用が可能である。
【００３９】
これらのプロセスの実行は理想的には閉じた系として行われ、これにより、付加的な水の用意又はガスの導入なしに動作が可能となる。
【００４０】
電気分解動作と燃料電池動作との双方（可逆式の燃料電池）を可能にする層体を利用することができる場合、構造空間を低減することができる。ガス貯蔵器３４０，３４２の寸法は（電気分解器及び燃料電池の能力からは独立しているため）任意に適応化可能であり、これにより、消費特性及び利用可能な光起電能力に応じた理想的な適応化が可能となる。
【００４１】
ここで提案している装置では、複数の動作コンセプトが可能である。住宅で電力自給を行う場合、大きな貯蔵器によって高いセルフカバー分が可能となる。特に、昼夜補償を超えた電力補償が可能である。さらに、ネットワーク安定化も達成することができる。貯蔵装置により、各戸当たり、自家消費量を上回る量で、かつ、光起電力の弱まる時間帯の電気エネルギを貯蔵装置からネットワークへ提供可能な、より大きな光起電設備１０６を設置することができる。このことは、報酬が時間に依存して変化する場合、特に魅力的である。別のシナリオでは、エネルギサプライヤが支払いに対して貯蔵器及びその充放電ストラテジにアクセスし、廃熱をローカルで利用することができるようになる。これにより、再生可能エネルギ蓄積装置１００を所期のように電力網１１４のネットワーク安定化に利用することができる。ここで提案している本発明のアイデアの特徴は、複数の小さなユニットの分散配置を拡張することにより、長期間にわたる貯蔵能力を備えた長期間用貯蔵器を実現することである。
【００４２】
一態様として、図３の実施形態には、電気分解ユニット２２４と、燃料電池ユニット２３２と、水素、酸素、水に対する貯蔵器３４０，３４２，３４４とを備える再生可能な燃料電池システム１００を、光起電設備１０６、電力網１１４への接続部、及び、住宅のローカルな蓄熱器３４６への接続部に結合する概略図が示されている。
【００４３】
図４には、本発明の一実施形態に係る再生可能エネルギ供給システムの電気エネルギを一時的に蓄積する方法４５０のフローチャートが示されている。エネルギ供給システムは、図１に示されている再生可能エネルギ供給システム１０４の変形態様であってよい。方法４５０は、再生可能エネルギ供給システムに接続されたインタフェースを介して電気エネルギを受け取るステップ４５２と、電気エネルギを化学反応エネルギと酸化剤とに変換するために電気分解を実行するステップ４５４と、化学反応エネルギを流体貯蔵器に貯蔵するステップ４５６とを含む。化学反応エネルギは、流体として形成される。
【００４４】
ここに示されている変形態様では、方法４５０は、光起電設備を使用して電気エネルギを形成する付加ステップ４５８を含む。また、方法４５０は、化学反応エネルギを逆変換電気エネルギへ変換する付加ステップ４６０と、この逆変換電気エネルギを送給する付加ステップ４６２とを含む。この場合、逆変換電気エネルギは公共の電力網へ送給可能であり、これに代えて又はこれに加えて、住宅又は家庭にも送給可能である。
【００４５】
一実施形態では、電気分解を実行するステップ４５４と、化学反応エネルギを変換する付加ステップ４６０とにおいて、家庭で利用可能な熱が形成され、この熱を貯蔵装置に貯蔵することができ、又は、遠隔の熱ネットワークへ提供することができる。
【００４６】
説明した図示の各実施形態は、例示のために選択されたものにすぎない。種々の実施形態は、全体として又は個々の特徴ごとに相互に組み合わせ可能である。また、一つの実施形態に別の実施形態の特徴を補充することもできる。
【００４７】
さらに、ここで提案している方法の各ステップは反復可能であり、また、上述した順序とは異なる順序で実行することもできる。
【００４８】
実施形態が第１の特徴と第２の特徴との「及び／又は」接続を含む場合、これは、当該実施形態が或る構成では第１の特徴及び第２の特徴の双方を含み、別の構成では第１の特徴又は第２の特徴のいずれか一方のみを含むことを意味すると理解されたい。
【図１】
2017510231.tif 000003
【図２】
2017510231.tif 000004
【図３】
2017510231.tif 000005
【図４】
2017510231.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月13日(2016.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ供給システム（１０４，１１４）の電気エネルギ（１１６，１１８）を一時的に蓄積する方法（４５０）であって、
当該方法（４５０）は、
前記エネルギ供給システム（１０４，１１４）に接続されたインタフェース（２２２）を介して前記電気エネルギ（１１６，１１８）を受け取るステップ（４５２）と、
前記電気エネルギ（１１６，１１８）を化学反応エネルギ（２２６）と酸化剤（２２８）とに変換するために電気分解を実行するステップ（４５４）と、
前記化学反応エネルギ（２２６）を流体貯蔵器（２３０；３４０）に貯蔵するステップ（４５６）と、
を含む、方法（４５０）。
【請求項２】
前記受け取るステップ（４５２）において、前記電気エネルギ（１１６，１１８）を、前記エネルギ供給システム（１０４，１１４）としての光起電設備（１０６）に接続されたインタフェース（２２２）を介して受け取る、
請求項１に記載の方法（４５０）。
【請求項３】
前記方法はさらに、前記光起電設備（１０６）を用いて電気エネルギ（１１６，１１８）を形成するステップ（４５８）を含む、
請求項２に記載の方法（４５０）。
【請求項４】
前記方法はさらに、
前記化学反応エネルギ（２２６）を逆変換電気エネルギ（１２０）へ変換するステップ（４６０）と、
前記逆変換電気エネルギ（１２０）を送給するステップ（４６２）と、
を含む、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項５】
前記変換するステップ（４６０）において燃料電池（２３２）で前記化学反応エネルギ（２２６）と前記酸化剤（２２８）との反応を生じさせ、これにより前記逆変換電気エネルギ（１２０）及び／又は前記燃料電池内に生じる熱を前記送給するステップ（４６２）において送給する、
請求項４に記載の方法（４５０）。
【請求項６】
前記送給するステップ（４６２）において、前記逆変換電気エネルギ（１２０）を、公共若しくはローカル若しくは民間に設けられている電力網（１１４）に接続されたインタフェース（２３４）に、及び／又は、ホームネットワークに、送給する、
請求項４又は５に記載の方法（４５０）。
【請求項７】
前記受け取るステップ（４５２）において、前記電気エネルギ（１１６，１１８）を、公共の電力網（１１４）に接続されたインタフェースを介して受け取る、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項８】
前記電気分解を実行するステップ（４５４）において、水を水素（２２６）と酸素（２２８）とに分解する、及び／又は、電気分解を実行する際に生じる熱を送給する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項９】
前記貯蔵するステップ（４５６）において、前記化学反応エネルギ、及び／又は、前記酸化剤、及び／又は、電気分解を実行する際に生じる熱を蓄積する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項１０】
前記方法はさらに、燃料電池動作での熱利用のステップを含む、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法（４５０）。
【請求項１１】
エネルギ供給システム（１０４，１１４）用の再生可能エネルギ蓄積装置であって、
当該再生可能エネルギ蓄積装置（１００）は、
前記エネルギ供給システム（１０４，１１４）の電気エネルギ（１１６，１１８）を受け取るためのインタフェース（２２２）と、
前記電気エネルギ（１１６，１１８）を化学反応エネルギ（２２６）と酸化剤（２２８）とに変換する電気分解装置（２２４）と、
前記化学反応エネルギ（２２６）を貯蔵する貯蔵装置（２３０；３４０）と、
を備える、
再生可能エネルギ蓄積装置（１００）。
【請求項１２】
前記装置はさらに、
前記化学反応エネルギ（２２６）を逆変換電気エネルギ（１２０）へ変換する燃料電池（２３２）と、
前記逆変換電気エネルギ（１２０）を送給するためのインタフェース（２３４）と、
を備える、
請求項１１に記載の再生可能エネルギ蓄積装置（１００）。
【請求項１３】
建物用の電気エネルギ（１１６，１１８）を蓄積する及び／又は一時的に蓄積するための、請求項１１又は１２に記載の再生可能エネルギ蓄積装置（１００）。
【請求項１４】
前記建物用の電気エネルギ（１１６，１１８）は、住宅（１０２）用の電気エネルギ（１１６，１１８）である、請求項１３に記載の再生可能エネルギ蓄積装置（１００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
これらの理由から、光起電設備１０６用のエネルギ蓄積装置のオファーが増大している。ここに示す再生可能エネルギ蓄積装置１００の利点は、貯蔵器の寸法を容易にスケーリングすることができることである。再生可能エネルギ蓄積装置１００は、電力需要の昼夜補償を行う手段を提供し、セルフカバー分の増大に貢献する。また、バッテリベースの手段に比較してより大きくかつスケーリングの容易な貯蔵器が得られる。貯蔵器容量、最大充電力及び最大放電力等のパラメータは、パラメータ間の妥協を要することなく任意に編成可能である。よって、大きな貯蔵器寸法（貯蔵器容量）を利用することができれば、大きなセルフカバー分を家庭で得ることができる。即ち、昼夜補償を超えて、日照の少ない週の給電までも達成可能となるので有利である。
【国際調査報告】
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2017510231.tif 000008
2017510231.tif 000009
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