(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、貯蔵しておいた熱水を貯槽から取り出して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設に適用する岩盤内熱水貯蔵方法であって、
熱水を貯槽に貯蔵する工程では、既に貯蔵されている熱水の一部を貯槽底部から取り出してその熱水を蒸気生成水として利用して蒸気を生成し、その生成蒸気を貯槽内の熱水中に吹き込んで熱水に復水させて貯蔵し、
貯蔵している熱水を利用する工程では、貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出して利用するとともに、利用後の蒸気を復水させて得た温水を貯槽底部に戻すことを特徴とする岩盤内熱水貯蔵方法。
【請求項２】
請求項１記載の岩盤内熱水貯蔵方法を実施するための岩盤内熱水貯蔵施設であって、貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出しかつ貯蔵されている熱水中に蒸気を吹き込むための蒸気管を貯槽頂部に接続し、貯槽底部から熱水を取り出しかつ貯槽底部に温水を供給するための熱水管を貯槽底部に接続したことを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設。
【請求項３】
請求項２記載の岩盤内熱水貯蔵施設であって、熱水管の下端部をＵベントを介して貯槽底部に接続したことを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設。
【請求項４】
請求項２または３記載の岩盤内熱水貯蔵施設であって、
前記蒸気管は、熱水を利用する工程において貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出すための外管と、熱水を貯蔵する工程において既に貯蔵されている熱水中に蒸気を吹き込むための内管とからなる二重管構造とされ、かつ該蒸気管における内管の先端部は延長されて貯槽内に貯蔵されている熱水中に液没状態とされていることを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、貯蔵しておいた熱水を貯槽から取り出して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設に適用する岩盤内熱水貯蔵方法およびその施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、岩盤内に設けた貯槽に高温高圧の熱水を貯蔵するというエネルギー貯蔵施設の検討が進められつつある。これは、火力発電所における低負荷時の余剰エネルギーや、廃棄物・ゴミ焼却施設等からの廃熱エネルギーを熱水の形態で岩盤内の貯槽に貯蔵し、高負荷時に貯槽から熱水や蒸気を取り出して発電等に利用しようというものである。
【０００３】
そのような岩盤内熱水貯蔵施設における熱水の貯蔵温度は２００〜３００゜Ｃ程度、貯蔵圧力は２〜８ＭＰａ程度とすることが考えられている。また、貯槽の構造としては、貯蔵圧を地下水圧で確保する水封式のものや、ライニング材により気密性、水密性、耐圧性をもたせたライニング方式のものが考えられ、貯槽の形態としてはサイロ状あるいはトンネル状とすることが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来までに検討されている岩盤内熱水貯蔵施設は、貯槽に貯蔵しておいた熱水を蒸気化して取り出すか、あるいは熱水のまま取り出して蒸気化することにより、発電所等の地上施設において蒸気タービン等により発電その他に利用することが基本となるが、利用後の蒸気あるいはそれが復水して得られた温水はそのまま放出するしかなく、そのため多量の水資源と排熱エネルギーが無駄となり、施設の運用効率を高める上での障害となる。しかも、多量の蒸気や温水をそのまま放出することは環境への悪影響が懸念されるし、岩盤内の貯槽に一時的にとはいえ貯蔵されていた熱水には各種鉱物類が溶け込んでいることも想定されるので、それをそのまま地表部ないし大気中に排出することは好ましくないことも想定される。
【０００５】
そのため、利用後の蒸気あるいは温水を回収して地上部において貯蔵しておき、それを熱水として再利用することも検討されているが、そのためには地上施設にも大容量の貯槽を設けておくことが必要となり、建設コストが増大するので現実的ではない。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は熱水を循環使用することで、環境への負荷も少なく、効率的な運用を可能とする岩盤内熱水貯蔵方法とそのための施設を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、貯蔵しておいた熱水を貯槽から取り出して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設に適用する岩盤内熱水貯蔵方法であって、熱水を貯槽に貯蔵する工程では、既に貯蔵されている熱水の一部を貯槽底部から取り出してその熱水を蒸気生成水として利用して蒸気を生成し、その生成蒸気を貯槽内の熱水中に吹き込んで熱水に復水させて貯蔵し、貯蔵している熱水を利用する工程では、貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出して利用するとともに、利用後の蒸気を復水させて得た温水を貯槽底部に戻すことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の岩盤内熱水貯蔵方法を実施するための岩盤内熱水貯蔵施設であって、貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出しかつ貯蔵されている熱水中に蒸気を吹き込むための蒸気管を貯槽頂部に接続し、貯槽底部から熱水を取り出しかつ貯槽底部に温水を供給するための熱水管を貯槽底部に接続したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２記載の岩盤内熱水貯蔵施設であって、熱水管の下端部をＵベントを介して貯槽底部に接続したことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２または３記載の岩盤内熱水貯蔵施設であって、前記蒸気管は、熱水を利用する工程において貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出すための外管と、熱水を貯蔵する工程において既に貯蔵されている熱水中に蒸気を吹き込むための内管とからなる二重管構造とされ、かつ該蒸気管における内管の先端部は延長されて貯槽内に貯蔵されている熱水中に液没状態とされている該蒸気管における内管の先端が延長されて貯蔵されている熱水中に浸漬されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を説明するが、以下の実施形態はあくまで一例であって本発明をこの実施形態に限定する主旨では勿論なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に設計変更が可能であることはいうまでもない。
【００１１】
図１は本発明の実施形態である岩盤内熱水貯蔵施設の概要図であり、符号１は岩盤内に設けた貯槽、２は地上施設である発電所等のプラント、３は貯槽１頂部とプラント２とを接続している蒸気管、４は貯槽１底部とプラント２とを接続している熱水管である。
【００１２】
蒸気管３は、熱水利用工程において貯槽１上部の蒸気溜まり１ａから蒸気を取り出すための外管３ａと、熱水貯蔵工程において貯槽１内の熱水中に蒸気を吹き込むための内管３ｂからなる二重管構造とされ、その内管３ｂの先端部は延長されて貯槽１内に貯蔵されている熱水中に液没するものとされている。また、熱水管４はその下端部がＵベント４ａを介して貯槽１底部に接続されている。外管３ａおよび熱水管４は岩盤に形成した立坑を利用すれば良く、内管３ｂは外管３ａとしての立坑内に設ければ良い。
【００１３】
本実施形態では、蒸気管３および熱水管４を用いて貯槽１とプラント２との間で熱水を相変化させつつ循環使用するようにしている。（ａ）はプラント２での余剰エネルギーにより貯槽１へ熱水を貯蔵する工程を示し、（ｂ）は貯槽１から熱水を取り出してプラント２において利用する工程を示している。
【００１４】
すなわち、本実施形態では、（ａ）に示す熱水貯蔵工程においては、プラント２において生成した蒸気を内管３ｂを通して貯槽１内の熱水中に吹き込むことで、貯槽１内において蒸気を熱水に復水して貯蔵するのであるが、その際には熱水管４を通して熱水の一部をプラント２に取り出し、その熱水を蒸気生成水として利用して蒸気を生成し、生成した蒸気を内管３ｂを通して貯槽１に供給するように循環させる。この際には熱水を貯蔵するに伴って貯槽１の内圧が次第に高まっていくので、圧力バランスにより熱水は熱水管４内を自ずと上昇していく。また、この際、熱水管４の下端部にＵベント４ａを設けていることから、熱水中に混入している蒸気と空気とが熱水管４を上昇する際に気泡となるいわゆるシャンパン現象の発生を防止することができる。
【００１５】
また、（ｂ）に示す熱水利用工程では、貯槽１の蒸気溜まり１ａから蒸気を外管３ａを通してプラント２に取り出して利用するのであるが、利用後の蒸気を復水して得た温水を熱水管４に供給し、その熱水管４を通して貯槽１の底部から貯槽１内に供給するように循環させる。この際、蒸気溜まり１ａから蒸気を取り出すにつれて貯槽１の内圧が低下して熱水が自ずと蒸気化していくので、それに伴う圧力バランスにより熱水管４に供給された温水は自ずと貯槽１に導かれる。
【００１６】
本実施形態によれば、熱水利用工程において利用した熱水を復水して貯槽に戻すように循環させるのみならず、熱水貯蔵工程においても、貯蔵している熱水の一部を取り出して蒸気として貯槽に戻して熱水に復水させるという循環を行うことから、水資源および排熱エネルギーを無駄なく有効利用することができることはもとより、施設全体の運用効率を改善することができるし、そのような循環再利用を行わうことなく蒸気や温水をそのまま放出してしまう場合には懸念される環境への悪影響をなくすことができるし、従来においては必要とされていた温排水処理を不要ないし大幅に軽減することができる。
【００１７】
特に、本実施形態によれば、貯槽１の内圧とのバランスにより、熱水貯蔵工程時には貯槽１から取り出すべき熱水が自ずと熱水管４内を上昇し、また熱水利用工程時には貯槽１に戻すべき温水が自ずと熱水管４から貯槽１に供給されることになるから、貯槽１からの熱水の取り出しおよび貯槽１への温水の供給を合理的に行うことができるし、系内の水量は常にほぼ一定に維持されるので系外への排水をなくすことができるばかりでなく、地上部に大容量の貯槽を設けるような必要はないし、貯槽１内の液面レベルもほとんど変動せず一定に維持されることになる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明の岩盤内熱水貯蔵方法は、貯槽に貯蔵する熱水を熱水利用工程と熱水貯蔵工程のいずれにおいても循環使用するので、水資源および排熱エネルギーを無駄なく有効利用することができて施設全体の運用効率を改善することができ、またそのような循環再利用を行わうことなく蒸気や温水を放出する場合には懸念される環境への悪影響をなくすことができ、従来においては必要とされていた温排水処理を不要ないし大幅に軽減することができる。
【００１９】
請求項２の発明の岩盤内熱水貯蔵施設は、貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出しかつ貯蔵されている熱水中に蒸気を吹き込むための蒸気管を貯槽頂部に接続し、貯槽底部から熱水を取り出しかつ貯槽底部に温水を供給するための熱水管を貯槽底部に接続したので、上記の貯蔵方法を効率的に実施することができる。
【００２０】
請求項３の発明の岩盤内熱水貯蔵施設は、熱水管の下端部をＵベントを介して貯槽底部に接続したので、熱水中に混入している蒸気と空気とが熱水管を上昇する際に気泡となるいわゆるシャンパン現象の発生を防止することができる。
請求項４の発明の岩盤内熱水貯槽施設は、蒸気管を、貯槽上部の蒸気溜まりから蒸気を取り出すための外管と、既に貯蔵されている熱水中に蒸気を吹き込むための内管とからな二重管構造とし、かつ内管の先端を延長して熱水中に浸漬する構造としたので、請求項１の発明の貯蔵方法を最も効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態である岩盤内熱水貯蔵施設における熱水貯蔵工程と熱水利用工程を示す概要図である。
【符号の説明】
１  貯槽
１ａ  蒸気溜まり
２  プラント（地上施設）
３  蒸気管
３ａ  外管
３ｂ  内管
４  熱水管
４ａ  Ｕベント
【図１】
0003733526.tif 000002