(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備を含むエネルギ発生設備を核として、地域社会の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給するシステムであって、
エネルギ発生設備および住民の家庭を結ぶエネルギ供給経路と、
エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインと、
各家庭に設けられ、情報通信ラインに接続され、各家庭でのエネルギ使用状況を検出する使用状況検出手段と、
情報通信ラインを介して各家庭の使用状況検出手段からの検出出力を収集し、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する管理手段とを含み、
前記各家庭には、電力を蓄積可能で、前記管理手段から前記情報通信ラインを介する制御で、蓄積された電力を自家庭および他の家庭に供給可能な電力蓄積手段を備えることを特徴とする地域社会へのエネルギ供給システム。
【請求項２】
余剰の発電量を外販することを特徴とする請求項１記載の地域社会へのエネルギ供給システム。
【請求項３】
熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備を含むエネルギ発生設備を核として、地域社会の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給するシステムであって、
エネルギ発生設備および住民の家庭を結ぶエネルギ供給経路と、
エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインと、
各家庭に設けられ、情報通信ラインに接続され、各家庭でのエネルギ使用状況を検出する使用状況検出手段と、
情報通信ラインを介して各家庭の使用状況検出手段からの検出出力を収集し、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する管理手段とを含み、
前記各家庭には、熱を蓄積可能で、前記管理手段から前記情報通信ラインを介する制御で、蓄積された熱を自家庭および他の家庭に供給可能な熱蓄積手段を備えることを特徴とする地域社会へのエネルギ供給システム。
【請求項４】
前記エネルギ発生設備は、熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の地域社会へのエネルギ供給システム。
【請求項５】
前記各家庭には、熱を蓄積可能で、前記管理手段から前記情報通信ラインを介する制御で、蓄積された熱を自家庭および他の家庭に供給可能な熱蓄積手段を備えることを特徴とする請求項４記載の地域社会へのエネルギ供給システム。
【請求項６】
前記エネルギ発生設備は、各家庭に熱を温水で供給し、
前記エネルギ供給経路は、前記地域社会の一部の家庭の需要に応じる量の温水を、全家庭に順次循環するように敷設され、断熱されている管路を用いて形成され、
該管路の内径は、該エネルギ供給経路全体を該温水が循環するのに要する時間が予め定める時間内となるように、温水の循環速度を高速化するのに対応して小径化されることを特徴とする請求項３または５に記載の地域社会へのエネルギ供給方法。
【請求項７】
発電設備を含むエネルギ発生設備を核として、地域社会の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給する方法であって、
管理手段によって、各家庭のエネルギ使用状況を収集し、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理し、
前記各家庭に備えられる電力蓄積手段によって、電力を蓄積し、前記管理手段からの制御で、蓄積された電力を自家庭および他の家庭に供給し、余剰のエネルギを外販することを特徴とする地域社会へのエネルギ供給方法。
【請求項８】
前記エネルギ発生設備は、熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備をさらに含み、
熱は、一部の家庭の入浴需要に必要な流量の温水として常時循環させておき、
各家庭では、熱を使用しないときに、温水から熱を吸収して蓄熱しておき、
循環する温水から得られる熱量が不足するときには、蓄熱した熱量で循環する熱量を補充することを特徴とする請求項７記載の地域社会へのエネルギ供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報技術（ＩＴ）を利用して、地域社会全体でエネルギの有効利用を図る地域社会へのエネルギ供給システムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、限りあるエネルギ資源の有効利用や、地球温暖化防止のための省エネルギの必要性は広く認識されている。今日では、火力発電によって、熱エネルギを電力エネルギに変換する形でエネルギ需要が賄われているので、火力発電所での効率化が図られている。効率化のためには、火力発電所は大規模に集中させる方が好ましい。
【０００３】
しかしながら、熱から電気への完全な変換は不可能であり、電力に変換されない熱は廃棄する必要がある。火力発電所などのエネルギ発生設備を大規模化すると、いくら効率が高くても、廃棄する熱量が多くなり、環境面などで種々の弊害が生じてしまう。この廃棄熱を有効に利用しようとしても、大規模な発電所での近傍では発生熱量に釣合う熱需要は、容易に見出すことができない。熱は、途中の損失が大きいので、長距離を輸送することができないからである。
【０００４】
そこで、発電とともに熱も利用するコージェネレーション設備を、各エネルギ需要地に近接して設置する分散型発電が注目されている。発電した電力は、電熱に再変換して利用することも多いので、熱の需要に対しては、直接熱の形でエネルギを供給する方が、変換に伴う損失を避け、総合的なエネルギ効率を高めることができると期待される。
【０００５】
コージェネレーション設備では、都市ガスなどの燃料を使用して、熱と電力とを需要に応じて発生させる。電力の発生は、ガスエンジンなどの内燃機関やガスタービンなどの外燃機関を用いて、熱エネルギを機械的な運動エネルギに変換し、さらに運動エネルギで発電機を駆動して、電力エネルギに変換する。コージェネレーション設備では、これらの変換の過程で損失として発生する熱を、有効なエネルギとして回収し、利用することができる。さらに、熱エネルギを直接電力エネルギに変換する燃料電池などの化学反応機関の利用も研究され、変換効率の向上が期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
コージェネレーションを導入してエネルギの有効利用を図ることは可能でも、既存の地域社会を構成する住民の家庭に個別に導入することは困難である。各家庭の需要のピークに見合う熱および電力を発生しうるコージェネレーション発電設備は、かなりの経済的負担を強いることになる。しかも、各家庭での需要に対応する程度の規模では、発電効率をあまり高くすることはできず、需要に見合う電力を発生させると、熱が過剰に発生されてしまう可能性がある。
【０００７】
また、今日の地球環境問題は、エネルギの消費の削減自体も要求している。しかし、エネルギを消費して快適な生活を送っている個々の住民は、その要求は認識しえても、その認識に従って、多少生活を不便にしても省エネルギに努めるように実践することは、需要に応じて充分にエネルギが供給されうる環境下では非常に困難である。今日では、社会の構成員は個々の個人であるけれども、今後のエネルギ問題は、個人レベルで解決しうるものではなくなっている。
【０００８】
日本社会は、これまでの村社会から休息に個人社会に変貌してきている。プライバシーの尊重があまりにも重視され、地域社会との幼少期からの連携が希薄になっていると思われる。今後家族、さらには地域と連携した生き方を学ばなければ、常識人とはなれないと考えられる。特に、高齢化社会ともなり、一応の勤労年齢を経過した後でも、人生を有意義に過すためには、地域社会との連携は不可欠である。
【０００９】
本発明の目的は、住民が地域社会と連携しながらエネルギや環境問題に取組むことができる地域社会へのエネルギ供給システムおよび方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電設備を含むエネルギ発生設備を核として、地域社会の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給するシステムであって、
エネルギ発生設備および住民の家庭を結ぶエネルギ供給経路と、
エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインと、
各家庭に設けられ、情報通信ラインに接続され、各家庭でのエネルギ使用状況を検出する使用状況検出手段と、
情報通信ラインを介して各家庭の使用状況検出手段からの検出出力を収集し、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する管理手段とを含み、
前記各家庭には、電力を蓄積可能で、前記管理手段から前記情報通信ラインを介する制御で、蓄積された電力を自家庭および他の家庭に供給可能な電力蓄積手段を備えることを特徴とする地域社会へのエネルギ供給システムである。
【００１１】
本発明に従えば、地域社会で、発電設備を含むエネルギ発生設備を核としてエネルギ供給システムを構成する。地域社会の住民の家庭には、エネルギ発生設備からエネルギ供給経路を介して発生されたエネルギを供給する。各家庭でのエネルギの使用状況は使用状況検出手段によって検出され、エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインを介して管理手段に入力される。管理手段は、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する。家庭同士のエネルギ使用が平準化され、各家庭でのエネルギ需要にずれがあるので、各家庭でのエネルギ需要のピークを合計した値よりも小さな値のエネルギ発生量で、地域のエネルギ需要に対処することができる。また各家庭に電力蓄積手段を設け、電力需要が少ないときに、管理手段からの情報通信ラインを介する制御で電力を蓄積させておき、電力需要が増大したときには蓄積されている電力も供給するので、発電設備の能力を補強することができる。ピークの発電能力を小さくすることができるので、設備費用を低減することができる。
【００１２】
また本発明で、余剰の発電量を外販することを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、地域の住民が共同で発電を行い、余剰の発電量を外販するので、地域ごとに発電設備を分散させ、総合的に発電能力を増加させることができる。
【００１４】
また本発明は、熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備を含むエネルギ発生設備を核として、地域社会の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給するシステムであって、
エネルギ発生設備および住民の家庭を結ぶエネルギ供給経路と、
エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインと、
各家庭に設けられ、情報通信ラインに接続され、各家庭でのエネルギ使用状況を検出する使用状況検出手段と、
情報通信ラインを介して各家庭の使用状況検出手段からの検出出力を収集し、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する管理手段とを含み、
前記各家庭には、熱を蓄積可能で、前記管理手段から前記情報通信ラインを介する制御で、蓄積された熱を自家庭および他の家庭に供給可能な熱蓄積手段を備えることを特徴とする地域社会へのエネルギ供給システムである。
【００１５】
本発明に従えば、地域社会で、熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備を含むエネルギ発生設備を核としてエネルギ供給システムを構成する。地域社会の住民の家庭には、エネルギ発生設備からエネルギ供給経路を介して発生されたエネルギを供給する。各家庭でのエネルギの使用状況は使用状況検出手段によって検出され、エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインを介して管理手段に入力される。管理手段は、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する。家庭同士のエネルギ使用が平準化され、各家庭でのエネルギ需要にずれがあるので、各家庭でのエネルギ需要のピークを合計した値よりも小さな値のエネルギ発生量で、地域のエネルギ需要に対処することができる。
また本発明では、地域社会で必要となる熱および電力をコージェネレーション設備から供給するので、個々の家庭に設置するよりもコージェネレーション設備の規模を大きくすることができ、効率を高めることができる。さらに各家庭に熱蓄積手段を設け、熱需要が少ないときに、管理手段からの情報通信ラインを介する制御で熱を蓄積させておき、熱需要が増大したときには蓄積されている熱も供給するので、コージェネレーション設備での熱発生能力を補強することができる。ピークの熱発生能力を小さくすることができるので、設備費用を低減することができる。
【００１６】
また本発明で、前記エネルギ発生設備は、熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、地域社会で必要となる熱および電力をコージェネレーション設備から供給するので、個々の家庭に設置するよりもコージェネレーション設備の規模を大きくすることができ、効率を高めることができる。
【００１８】
また本発明で、前記各家庭には、熱を蓄積可能で、前記管理手段から前記情報通信ラインを介する制御で、蓄積された熱を自家庭および他の家庭に供給可能な熱蓄積手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、各家庭に熱蓄積手段を設け、熱需要が少ないときに、管理手段からの情報通信ラインを介する制御で熱を蓄積させておき、熱需要が増大したときには蓄積されている熱も供給するので、コージェネレーション設備での熱発生能力を補強することができる。ピークの熱発生能力を小さくすることができるので、設備費用を低減することができる。
【００２０】
また本発明で、前記エネルギ発生設備は、各家庭に熱を温水で供給し、
前記エネルギ供給経路は、前記地域社会の一部の家庭の需要に応じる量の温水を、全家庭に順次循環するように敷設され、断熱されている管路を用いて形成され、
該管路の内径は、該エネルギ供給経路全体を該温水が循環するのに要する時間が予め定める時間内となるように、温水の循環速度を高速化するのに対応して小径化されることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、熱を供給する温水の循環速度を高速化して、断熱されている小径化した管路で循環させるので、温水の循環用管路を容易に敷設することができる。
【００２２】
さらに本発明は、発電設備を含むエネルギ発生設備を核として、地域社会の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給する方法であって、
管理手段によって、各家庭のエネルギ使用状況を収集し、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理し、
前記各家庭に備えられる電力蓄積手段によって、電力を蓄積し、前記管理手段からの制御で、蓄積された電力を自家庭および他の家庭に供給し、余剰のエネルギを外販することを特徴とする地域社会へのエネルギ供給方法である。
【００２３】
本発明に従えば、発電装置を含むエネルギ発生設備を核として、地域の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給する課程を通じて、管理手段によって、各家庭でのエネルギの使用状況を収集する。管理手段は、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する。各家庭に電力蓄積手段を設け、電力需要が少ないときに、管理手段からの制御で電力を蓄積させておき、電力需要が増大したときには蓄積されている電力も供給するので、発電設備の能力を補強することができる。ピークの発電能力を小さくすることができるので、設備費用を低減することができる。さらに余剰のエネルギは外販するので、各住民は、自家のエネルギ消費を押さえて外販による利益を増加させるようになり、省エネルギに対する効果的な動機付けを与えることができる。
【００２４】
また本発明は、前記エネルギ発生設備は、熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備をさらに含み、
熱は、一部の家庭の入浴需要に必要な流量の温水として常時循環させておき、
各家庭では、熱を使用しないときに、温水から熱を吸収して蓄熱しておき、
循環する温水から得られる熱量が不足するときには、蓄熱した熱量で循環する熱量を補充することを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、コージェネレーション設備で、熱の供給を受ける各家庭でも蓄熱を行っておくことによって、熱の需要のピークでコージェネレーション設備から発生させることができる熱量を超過する熱の需要に備えることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である地域社会へのエネルギ供給システムの概念を示す。本実施形態の基本的な概念は、隣組コージェネレーション（以下、
Neighboring Co-Generation から「Ｎ．Ｃ．Ｇ．」と略称することがある）であり、地域の住民の家庭１，２，３が隣組を結成し、Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０から熱と電力との供給を受けるエネルギ供給システムを形成する。団地やマンションなどの複数の住民が住んでいる集合住宅１１，１２，１３に対しては、各集合住宅１１，１２，１３毎にＮ．Ｃ．Ｇ．２１，２２，２３をそれぞれ設置する。各Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０，２１，２２，２３と家庭１，２，３や集合住宅１１，１２，１３との間は、光ファイバなどの情報ネットワークケーブル、電力ケーブルおよび高温水循環供給ラインを複合したライフラインで結合されている。
【００２７】
Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０，２１，２２，２３を稼働させる燃料は、ガス導管３０から供給される都市ガスを使用する。Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０，２１，２２，２３は、余剰電力を外販し、運営には情報通信技術（以下、「ＩＴ」と略称することがある）を多用するので、電力・情報ケーブル３１を介して、外部と接続される。また、Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０，２１，２２，２３に対する各種ビジネスを展開するエネルギサービス企業３２も活動しうる。エネルギサービス企業３２は、外販される余剰電力を買い取ってまとめて販売したり、Ｎ．Ｃ．Ｇ．の監視や制御を行うサービスを提供する。これらのサービスは、ＩＴを用いて瞬時的に行われる。
【００２８】
図１に示すような隣組コージェネレーションＮ．Ｃ．Ｇ．は、次のような考え方を原点にして成立する。
・発電効率の高い機器は、環境に優しい。
・環境を意識して買いたいが、金がない。
・個人使用では稼働率が悪く、経済性がない。
・隣近所と共用すれば、メリットが生じるはず。
・そこで隣組コージェネレーションは、地域の自治会で運用する。
・地域のシルバーパワーが、熱と電気を供給する。
・余剰電気の外販収入は、地域住民に還付される。
・外販収入増加の取り組みが、省電力の意識を生む。
・熱や電気の使用方法が、自治会の問題になる。
・住民の交流強化が、社会の絆を取り戻す。
【００２９】
図２は、図１で各Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０，２１，２２，２３と家庭１，２，３や集合住宅１１，１２，１３との間を結合するために用いるライフライン４０の概略的な断面構成と、家庭用の蓄熱装置とを示す。ライフライン４０には、光ファイバなどの情報ネットワークケーブル４１、電力ケーブル４２、および高温水循環供給ライン４３が収納される。このようなライフライン４０は、一辺が４０ｍ〜１００ｍ程度の大きさの地域に敷設する。本実施形態では、熱を高温水循環供給ライン４３で供給し、各家庭に蓄熱装置として、たとえば相変化蓄熱材であるＰＣＭを用いる家庭用ＰＣＭ装置４５を設置する点に特徴がある。家庭用ＰＣＭ装置４５には、たとえば蓄熱材としてパラフィンを充填させた球状蓄熱体を内蔵する水加熱器が含まれている。
【００３０】
高温水循環供給ライン４３は、外径が５０ｍｍ程度とし、内径が１５ｍｍ程度として、良好な断熱性が得られる材料を用いて形成する。そのような材料の一つとして、耐熱強度を高めた架橋ポリエチレン管を用いることができる。ポリエチレンは、発泡ポリウレタン（ＰＵＦ）に比べて断熱性能が劣るけれども、厚肉化させた層に気泡を混在させ、ポリエチレン管の断熱性能を向上させることができる。
【００３１】
従来からの地域熱供給では、多様な顧客の熱需要に応えるため、熱輸送配管の口径は大きくなっている。本実施形態では、ＩＴと、顧客である各家庭に設けた家庭用ＰＣＭ装置などでの蓄熱とを活用し、熱輸送配管を小口径化し、放熱損失と建設費との低減を図っている。ライフライン４０では、高温水循環供給ライン４３と併設して、情報ネットワークケーブル４１を敷設しているので、熱供給を受けるすべての顧客情報を収集することができる。顧客情報を収集して、顧客の生活パターンを学習させ、ＩＴによる循環ポンプの運転やバルブの制御で、水過熱器の蓄熱体の放熱や蓄熱を最適化する。これによって、温水循環量を減らし、また循環水の入口・出口温度差を大きくさせ、熱の輸送効率を向上させることができる。
【００３２】
図３は、本実施形態で用いる電気系統の概略的な構成を示す。燃料電池コンバインド発電設備５０の燃料電池５０Ａは、コージェネレーション装置として発電を行う部分であり、発電機を用いることもできる。風力発電装置５１などを利用することができるときは、ＡＣ／ＤＣコンバータ５２などを介して接続することもできる。電力の供給は、ＤＣ配線５５を介して直流で行われる。ＤＣ配線５５は、図２のライフライン４０中に、電力ケーブル４２として含めることができる。各家庭では、太陽電池５６などを追加することもできる。家庭内の電気器具は商用交流で動作するものが多いので、ＤＣ／ＡＣコンバータ５７で直流を交流に変換して、分電盤５８を介して供給する。余剰の電力は、バッテリ５９に充電しておく。各家庭のバッテリ５９への充放電の制御は、ＩＴを使用して集中的に行われる。
【００３３】
本実施形態のライフライン４０は、非開削工法で容易に地下に埋設することができる。したがって、図１の家庭１，２，３などが建てられている居住区で、従来、道路上空に架設している電線、電話線あるいは光ファイバ線などを、ライフライン４０の一部として地下に埋設すれば、居住区の景観を改善することができる。すなわち、隣組コージェネレーションを導入すれば、その地域の景観改善も併せて行うことができる。
【００３４】
図４は、図１の集合住宅１１，１２，１３が既存の場合に、Ｎ．Ｃ．Ｇ．２１，２２，２３を設置する考え方を示す。Ｎ．Ｃ．Ｇ．２１，２２，２３は、集合住宅１１，１２，１３の外部で敷地内に設置する。Ｎ．Ｃ．Ｇ．２１，２２，２３から集合住宅１１，１２，１３までライフライン４０を敷設するライフライン設置スペース６０は、ゴミ集積場や駐車場として利用されている部分の地下空間を有効に活用して、非開削工法で行う。Ｎ．Ｃ．Ｇ．２１，２２，２３も、地下に設置することができる。集合住宅１１，１２，１３では、雨水用樋６１などを利用する。雨水用樋６１にライフライン４０を沿わせて、各階で分岐させればよい。新築の集合住宅の場合は、Ｎ．Ｃ．Ｇ．の設置を予め考慮しておけばよい。
【００３５】
図５は、隣組コージェネレーションで、熱エネルギを有効に利用するためのシステム構成を示す。Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０，２１，２２，２３は、たとえば１２０ｋＷの出力を有する燃料電池（ＳＯＦＣ）５０やマイクロガスタービン（ＭＧＴ）の組合せ設備である燃料電池コンバインド発電設備５０で発電を行い、４０戸の家庭に、５０〜６０ｋＷの電力を供給し、６０〜７０ｋＷを売電するものとする。燃料電池コンバインド発電設備５０からは、９０℃の高温水が高温水循環供給ライン４３を介して、各家庭に供給され、５０℃の温水として戻る。各家庭は、家庭用ＰＣＭ装置４５とともに、循環ポンプ６２およびバルブ６３を備え、循環する熱の有効な利用を図ることができる。燃料電池コンバインド発電設備５０やマイクロガスタービンからは高温の排ガスも排出される。この排ガスの熱は、８０℃排ガス活用設備６５で、たとえば生ゴミを乾燥させるために利用することができる。
【００３６】
高温水循環供給ライン４３は、小口径であることを特徴としている。次の表１は、厚み１５ｍｍのポリエチレン管について、管の内径Ｄｉの違いによる断熱効果特性の試算結果を示す。
【００３７】
【表１】
0003776010.tif 000002
【００３８】
計算条件は、輸送距離が３００ｍ、管路内空気温度が２０℃である。Ｖは流速、ΔＴは温度差、ΔＰは圧力損失である。表１から、内径Ｄｉが小さい方が温度差ΔＴが小さく、放熱損失が小さくなって、熱を有効に輸送可能であることが判る。しかも小口径管を採用すると、建設費を減らすことができる。ただし、圧力損失ΔＰが大きくなるので、抵抗低減界面活性剤の利用などを検討する必要がある。地域連携と、ＰＣＭおよびＩＴの活用で、断熱を含めて、図２に示すような外形５０ｍｍの高温水循環供給ライン４３で４０戸の家庭への熱輸送を実現させることができる。ライフライン４０内に空気を循環させれば、電力ケーブル４２の発熱や、高温水循環供給ライン４３の外部に漏れる熱を、有効に回収することも可能となる。
【００３９】
図６は、各家庭で家庭用ＰＣＭ装置４５を活用するシステム形態を示す。ＰＣＭは、相変化蓄熱材であり、たとえば融点５４℃、潜熱１４６．５ｋＪ／ｋｇ（３５ｋｃａｌ／ｋｇ）、比熱２．９ｋＪ／ｋｇ℃（０．７ｋｃａｌ／ｋｇ℃）であるパラフィン（ろう）を球状のカプセルに封入した粒状の形態である。これを充填するように内蔵する熱交換器を、空気・水加熱器として使用する。
【００４０】
高温水循環供給ライン４３を循環する高温水は、各家庭の家庭用ＰＣＭ装置４５に、分岐管７０ａ，７０ｂを介して分流させることができる。家庭用ＰＣＭ装置４５は、浴槽７１、シャワー７２および給湯配管７３につながる洗面所や台所に、それぞれ適温の湯を供給することができる。温度の調整は、高温水と水道水とを混合して行うことができる。高温水は、床暖房器７４に供給して暖房用の熱源とすることもできる。夏場の冷房にも、高温水を利用する。たとえば外気をブロワ７５で取込み、クーラ７６で冷房を行う際に、除湿器７７での除湿に、温水を利用する。
【００４１】
ＩＴを活用し、地域の熱需要に対応して、エクセルギのロスが最小となる家庭用のＰＣＭシステムを運用するために、ＩＴ制御循環ポンプおよびＩＴ制御弁を図５に示すポンプ６２およびバルブ６３として、それぞれ情報ネットワークケーブル４１を介して制御を行う。高温水の使用状況は、流量・温度計７８および温度計７９で検出し、情報ネットワークケーブル４１を介して集約する。
【００４２】
図７は、図６に示すような家庭用ＰＣＭ装置４５を活用して地域に熱を供給する方法を示す。たとえば１軒目の家庭に９０℃で供給される高温水の熱量は、蓄熱モードの家庭用ＰＣＭ装置４５に蓄熱することができる。ポンプ６２を運転し、バルブ６３を家庭用ＰＣＭ装置４５が分岐管７０ａ，７０ｂを介して高温水循環供給ライン４３に接続する状態とすると、高温水が蓄熱材（ＰＣＭ）を加熱し、蓄熱材を溶融状態にして、潜熱として熱を蓄えることができる。蓄熱で熱を失った高温水の温度が分岐管７０ｂで６０℃に低下すると、２軒目の家庭には、９０度の高温水に６０℃の温水が混合して７０℃に温度が低下した温水が供給される。２軒目では、温水を、風呂、床暖房、給湯などを同時に使用する最大負荷モードで利用する。ポンプ６２を動作させ、バルブ６３は温水が家庭用ＰＣＭ装置４５を循環するように切換えられる。２軒目では、家庭用ＰＣＭ装置４５に蓄積されている熱も利用して、最大負荷に対する熱の供給が行われる。この結果、分岐管７０ｂには４０℃まで低下した温水が戻り、次の３軒目の家庭には、４０℃の温水が供給される。
【００４３】
３軒目の家庭では、家庭用ＰＣＭ装置４５に蓄えられている熱を他の家庭のために放熱する放熱モードで運転する。ポンプ６２およびバルブ６３の制御は、蓄熱モードの１軒目と同様に行われる。放熱の結果、次の４軒目の家庭には、５０℃まで温度が回復した温水が供給される。この結果、４軒目の家庭では、ポンプ６２を停止して、家庭用ＰＣＭ装置４５に蓄えられている熱も利用して、給湯使用モードでの温水使用が可能となる。
【００４４】
以上のように、地域連帯の概念でＩＴによって温度制御させれば、熱負荷が平準化され、２軒分の風呂の熱負荷を賄う程度の５０ｋＷ温水でも、４０軒の家庭で必要な熱を供給することができる。ただし、図の３軒目以降の家庭で、急に最大負荷モードの熱需要を要求しても、要求に応えることができるまでには時間がかかる。ここに、本システムでの地域連帯の概念が必要となる。
【００４５】
図８は、Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０，２１，２２，２３の設備の構成をモデル化し、シミュレーションを行った結果の一例を示す。交流で１２０ｋＷ出力を得ることを前提とする。コージェネレーション設備としての中心となる燃料電池５０Ａは、都市ガスを燃料として、１２２．９ｋＷの電力を直接発生し、高温の排ガスでガスタービン８０を駆動して、さらに２９．４ｋＷの電力を発生することができる。ガスタービン８０の排ガスは、温水器８１で９５℃の温水を生成し、８０℃の排ガスとなって、図５に示す８０℃排ガス活用設備６５で活用される。９５℃の高温水は、高温水循環供給ライン４３を介して地域に供給される。都市ガスの使用量は、標準状態で１９．３ｍ3／ｈであり、年間連続運転時には、標準状態で１５８ｋｍ3／年となる。
【００４６】
図９は、隣組コージェネレーションを広域的に展開し、総合的な利用を図る考え方を示す。Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０が接続される電力・情報ケーブル３１は、インターネット網９０にも接続される。インターネット網９０には、エネルギサービス企業３２などがエネルギーポータルサイト９１を開設する。Ｎ．Ｃ．Ｇ．１０は、ルータ９５を介して、エネルギーポータルサイト９１に接続される。このようなＮ．Ｃ．Ｇ．とルータとを含む隣組コージェネレーションを、たとえば「い組」９６、「ろ組」９７および「は組」９８などと構築して、エネルギーポータルサイト９１を通じて運営に必要な監視や制御を含むサービスを提供する。
【００４７】
図１０は、エネルギーポータルサイト（ＥＮＰ）９１の機能と役割とを示す。図１０（ａ）は機能を示し、図１０（ｂ）は役割を示す。エネルギーポータルサイト９１は、各家庭の流量・温度計７８や温度計７９を含むメータやＮ．Ｃ．Ｇ．を監視し、Ｎ．Ｃ．Ｇ．を監視し、制御することによって、各家庭へのエネルギ供給を制御する。Ｎ．Ｇ．Ｃ．は、地域の住民が結成する「隣組」によって運用管理する。運用ルールは「隣組」で決定し、決定された稼働ルールをエネルギーポータルサイト９１に登録する。図１０（ｂ）に示すエネルギーポータルサイト９１の役割は、各「隣組」と契約し、Ｎ．Ｃ．Ｇ．や各家庭のメータの稼働状況等の情報を開示し、余剰や不足の電力を融通する仲介を行う。
【００４８】
図１１は、隣組コージェネレーションを運営していく組織を示す。隣組９６，９７，９８を構成する地域の住民の各家庭は、自治会１００を結成し、エネルギサービス企業３２と契約して、Ｎ．Ｃ．Ｇ．を運用する。電力を外販して得られる利益は、各家庭に省エネ還付金として還付されるので、各家庭での省エネ意欲を高めることができる。このような運用で、地域住民の交流強化により、村社会の絆を取戻し、エネルギ、環境、教育問題等に一体となって取組むシステムの構築を目指すことが可能となる。
【００４９】
このようなＮ．Ｃ．Ｇ．の基本コンセプトは、次のようにまとめることができる。
・大規模から分散型発電へ
・分散から統合制御へ
・内燃から化学反応機関へ
・産官学の個別研究から協業研究開発へ
・インフラ運用の規制から緩和へ
・熱バランス評価からエクセルギ評価へ
・都市景観の選択枝を住民サイドへ
・家庭用と隣組用コージェネレーションの棲み分けへ
【００５０】
なお、隣組のような地域住民を単位とするエネルギの供給は、コージェネレーション設備から発生される熱および電力の両方を供給するときに、最も効率的であると考えられるけれども、熱や電力を単独で供給したり、冷熱などの他のエネルギを供給する際にも適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発電設備を含むエネルギ発生設備を核とするエネルギ供給システムで、地域社会の住民に、エネルギ使用の平準化に協力する課程を通じて、相互に連携することの重要性を認識させることができる。エネルギ使用の平準化には、情報通信技術を利用することができる。地域社会の住民の各家庭でのエネルギの使用状況は使用状況検出手段によって検出され、エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインを介して管理手段に入力され、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理される。各家庭でのエネルギ需要のピークを合計した値よりも小さな値のエネルギ発生量で、地域のエネルギ需要に対処することができる。また各家庭に電力蓄積手段を設けて、電力需要の変動に対処させて、発電設備の能力を補強することができる。ピークの発電能力を小さくすることができるので、設備費用を低減することができる。
【００５２】
また本発明によれば、熱および電力をエネルギとして発生するコージェネレーション設備を含むエネルギ発生設備を核とするエネルギ供給システムで、地域社会の住民に、エネルギ使用の平準化に協力する課程を通じて、相互に連携することの重要性を認識させることができる。エネルギ使用の平準化には、情報通信技術を利用することができる。地域社会の住民の各家庭でのエネルギの使用状況は使用状況検出手段によって検出され、エネルギ供給経路に沿って設けられる情報通信ラインを介して管理手段に入力され、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理される。各家庭でのエネルギ需要のピークを合計した値よりも小さな値のエネルギ発生量で、地域のエネルギ需要に対処することができる。また地域社会で必要となる熱および電力に合わせて、個々の家庭に設置するよりも、コージェネレーション設備の規模を大きくすることができ、効率を高めることができる。さらに各家庭に熱蓄積手段を設けて、管理手段からの情報通信ラインを介する制御で熱を蓄積させておき、熱需要が増大したときには蓄積されている熱も供給して、コージェネレーション設備での熱発生能力を補強し、設備費用を低減することができる。
【００５３】
また本発明によれば、地域社会で必要となる熱および電力に合わせて、個々の家庭に設置するよりも、コージェネレーション設備の規模を大きくすることができ、効率を高めることができる。
【００５４】
また本発明によれば、各家庭に熱蓄積手段を設けて、管理手段からの情報通信ラインを介する制御で熱を蓄積させておき、熱需要が増大したときには蓄積されている熱も供給して、コージェネレーション設備での熱発生能力を補強し、設備費用を低減することができる。
【００５５】
また本発明によれば、温水を小径の管路中を高速で循環させながら熱の供給を行うので、温水の循環用管路を容易に敷設し、効率よく熱を供給することができる。
【００５６】
本発明によれば、発電装置を含むエネルギ発生設備を核として、地域の住民の家庭へ発生されたエネルギを供給する課程を通じて、管理手段によって、各家庭でのエネルギの使用状況を収集する。管理手段は、各家庭でのエネルギの使用を平準化して、地域社会全体でのエネルギの使用量が予め設定される基準を越えないように管理する。各家庭に電力蓄積手段を設け、電力需要が少ないときに、管理手段からの制御で電力を蓄積させておき、電力需要が増大したときには蓄積されている電力も供給するので、発電設備の能力を補強することができる。ピークの発電能力を小さくすることができるので、設備費用を低減することができる。さらに余剰のエネルギは外販するので、各住民は、自家のエネルギ消費を押さえて外販による利益を増加させるようになり、省エネルギに対する効果的な動機付けを与えることができる。
【００５７】
また本発明によれば、熱の供給を受ける各家庭でも蓄熱を行っておくことによって、熱の需要のピークでコージェネレーション設備から発生させることができる熱量よりも大きな熱の需要に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である隣組コージェネレーションの概念を示す図である。
【図２】図１の隣組コージェネレーションで使用するライフライン４０の断面構成と家庭用ＰＣＭ装置４５の外観構成とを示す図である。
【図３】図１の隣組コージェネレーションで電力を供給する形態を示すブロック図である。
【図４】図１の集合住宅１１，１２，１３にＮ．Ｃ．Ｇ．２１，２２，２３を設置する考え方の一例を示す図である。
【図５】図１の隣組コージェネレーションで、熱を供給する形態を示す配管系統図である。
【図６】図５の配管系統で、各家庭で熱を利用するシステムを示す部分的な配管系統図である。
【図７】図５の配管系統で、地域連帯の概念で熱を利用する形態を示す部分的な配管系統図である。
【図８】図５の燃料電池５０Ａを中心とするコージェネレーション設備についてのシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図９】図１の隣組コージェネレーションを監視し、制御するエネルギーポータルサイト９１の概念を示す図である。
【図１０】図９のエネルギーポータルサイト９１の機能と役割とを示す図である。
【図１１】図９のエネルギーポータルサイト９１を利用する隣組コージェネレーションの組織を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３  家庭
１０，２１，２２，２３  Ｎ．Ｃ．Ｇ．
１１，１２，１３  集合住宅
３２  エネルギサービス企業
４０  ライフライン
４１  情報ネットワークケーブル
４２  電力ケーブル
４３  高温水循環供給ライン
４５  家庭用ＰＣＭ装置
５０  燃料電池コンバインド発電設備
５０Ａ  燃料電池
５９  バッテリ
６２  ポンプ
６３  バルブ
６５  ８０℃排ガス活用設備
７１  浴槽
７３  給湯配管
７４  床暖房器
７８  流量・温度計
７９  温度計
９１  エネルギーポータルサイト
１００  自治会
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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