(57)【要約】  海洋所在地（offshore location）に配置された構造物を含む、発電のための海洋沖合システムおよび方法。前記構造物上には、タービンと、前記タービンに接続された発電機と、そして化石燃料の燃焼から生成する、前記タービン用動力液の生成源と、を含む発電モジュールが取り付けられている。ＣＯ2の隔離（sequestration）のための海中所在地に二酸化炭素燃焼ガスを輸送するために前記生成源に接続された、回収システムが存在する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋沖合の構造物と、前記構造物上に取り付けられた発電システムとを含む発電用システムであって、
前記発電システムは、
発電機と
化石燃料の燃焼工程により動力を与えられる駆動装置、ただし前記駆動装置は、前記発電機に接続されている、と
海中所在地に、前記燃焼工程からの二酸化炭素燃焼ガスを輸送するために前記燃焼工程に接続された回収システムと
を含むことを特徴とする発電用システム。
【請求項２】
前記駆動装置はタービンを含む、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記駆動装置はガスタービンを含む、請求項２のシステム。
【請求項４】
前記回収システムは、そこから前記二酸化炭素燃焼ガスを受け入れるために前記駆動装置に操作可能に接続された第１の末端と、海中所在地に配置された第２の末端と、を有する導管（conduit）を含む、請求項１のシステム。
【請求項５】
前記回収システムは更に、前記導管中に導入された前記二酸化炭素燃焼ガスを圧縮するための圧縮システムを含む、請求項４のシステム。
【請求項６】
前記発電機から出力された電力を受け入れるために前記海洋構造物上に取り付けられた電力サブステーション（substation）を更に含む、請求項１のシステム。
【請求項７】
前記遠隔所在地に送電するために、前記サブステーションと遠隔所在地とに操作可能に接続された送電（electric power transmission）システムを更に含む、請求項６のシステム。
【請求項８】
海洋沖合所在地に構造物を配置する工程と
前記構造物上に発電システムを取り付ける工程、ただし、前記発電システムは、発電機と、前記発電機に駆動可能に接続された駆動装置とを備える、と
化石燃料を燃焼して、前記駆動装置に二酸化炭素燃焼ガスの副生物を使用して動力を与える工程と
前記二酸化炭素燃焼ガスを回収し、海中所在地に輸送する工程と：
を含む、発電法。
【請求項９】
前記駆動装置は、ガス燃焼タービンまたは蒸気タービンのうちの一つである、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記海中所在地に前記二酸化炭素ガスを輸送する前に、前記二酸化炭素ガスを圧縮する工程を更に含む、請求項８の方法。
【請求項１１】
前記発電システムから遠隔所在地に送電する工程を更に含む、請求項８の方法。
【請求項１２】
前記遠隔所在地は陸上にある、請求項１１の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に対する相互参照】
【０００１】
本願は、すべての目的に対する参照により、その開示が本明細書に引用されたこととされる、２０１７年８月１１日出願の米国特許出願第６２／５４４，５１７号に対する優先権を請求する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は発電（電力生成：electric power generation）、そしてとりわけ、海洋における人工的二酸化炭素回収と隔離（sequestration）とを利用する、浮動海洋発電に関する。
【背景技術】
【０００３】
これまでのところ、発電源は原子力、化石燃料（石炭、石油、天然ガス）、水力、風力、波力および太陽光である。化石燃料はカーボンフットプリント（footprint）（例えば、ＣＯ２）を有するが、他方、言及された他のすべての原料は概括的にこのようなカーボンフットプリントをもたない、すなわちそれらはカーボンニュートラル（carbon neutral）である。
【０００４】
気候変動に関する問題が増加するに従って、化石燃料を利用する発電所は、カーボンフットプリントを軽減する技術により装備改良、または設立されつつある。しかし、近年、化石燃料を利用するカーボンニュートラル発電施設は存在しない。これは、ベースロード発電（ＢＬＰＧ）に対する原子力利用に注意を向けさせた。しかし、原子力発電はチェルノブイリ（Chernobyl）および日本の福島第一（Fukushima Daiichi）のような惨事により証明されたように、多数の人々により、危険度の高い選択肢であると考えられている。
【発明の開示】
【０００５】
発明の要約
一つの態様において、本発明は、カーボンニュートラル発電に関する。
【０００６】
別の態様において、本発明は、カーボンニュートラル発電に対する化石燃料利用に関する。
【０００７】
更に別の態様において、本発明は、海洋発電に関する。
【０００８】
更に別の態様において、本発明は、二酸化炭素の大気中放出を緩和するために海洋カーボンサイクル（ＯＣＣ）を利用する発電に関する。
【０００９】
本発明のこれらおよび更なる特徴および利点は、添付図中の図が参照される、以下の詳細な説明から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の発電システムの一つの態様の簡略化されたスキーム図である。
【図２】図２は、本発明の別の態様を示す図１に類似の図である。
【図３】図３は、本発明の別の態様を示す図１に類似の図である。
【図４】図４は、本発明のシステムおよび方法に利用される場合がある典型的なガスタービンシステムの簡略化されたスキーム図である。
【００１１】
好ましい態様の詳細な説明
本発明は一部、前記ＯＣＣ（海洋カーボンサイクル）が、カーボンサイクル全体（overall carbon cycle）に果たす役割を利用する。海洋は、それが放出するよりも多量の炭素を大気から取り込むので、炭素吸収源（carbon sink）であることが一般に認められている。従って、大気からの二酸化炭素は海洋水中に溶解する。前記二酸化炭素の一部は溶解されたガスとして留まるが、一部は別の物質に転化される。例えば、日光に当る海上表面の水中における微細海洋植物（植物性プランクトン）による光合成は、前記炭素を有機物質に変える。更に、多くの生物は炭素を使用して、貝殻および骨格の構成物質の炭酸カルシウムを生成する。別の化学工程もまた、海水中で炭酸カルシウムを形成する。生物学的および化学的工程による炭素の消費は、より多量の二酸化炭素を、大気から海水中に侵入させる。すなわち、例えばＣＯ2からの炭素はそれ自体を、有機物質として、または炭酸カルシウムとして海洋生物中に取り入れる。
【００１２】
前記海洋表面（＜１ｋｍ深度）中へのＣＯ2の廃棄は、数年ないし数十年以内に大気との平衡を可能にし、従ってほとんど利益を提供しないであろうが、深度３ｋｍを超える海盆（ocean basins）中への廃棄は、数百年にわたり大気との平衡を遅らせて、大気濃縮の過渡変化を排除するという、数学的モデルに基づく予測がなされている。カルサイトを多量に含む堆積物との、結果的相互作用は、有意量（〜５０％）だけ、長期間（＞２０００年）の大気濃縮を低減させる可能性がある。いずれにしても、海洋生物とＣＯ2との間の双方向プロセスの多くは、数百万年にわたる炭素の隔離（locking up）をもたらす可能性がある。更に、水中の二酸化炭素の溶解度は、温度低下に従って増加することが知られているので、ＣＯ2隔離は、より冷たい海洋水中でより有効である場合がある。
【００１３】
最初に図１において、はしけ（barge）、作業台船（platform）、等である場合があり、そして適当な海洋所在地に動的にまたは静止状態で配置される場合がある浮動構造物（floating structure）１０が示される。深海中への構造物１０の配置は、石油・ガス工業における掘削および生産用の作業台船の深海配置および係留に利用される周知の方法を使用して実施される場合がある。構造物１０上には、海底１８上に横たわるパイプライン１６に導管（conduit）１４により接続されたガス処理／最適化モジュール１２が取り付けられている。一般的に、ガスパイプライン１６は、軽質炭化水素ガス、例えば、主としてメタンを含む天然ガスの輸送のためであろう。ガス処理モジュール１２において、パイプライン１６とライン１４とから輸送されるガスは、望ましくない汚染物、水および、下流の操作に悪影響を与える可能性があるその他の成分を除去するための、当業者に周知の様々な方法で処理される場合がある。モジュール１２はまた、パイプライン１６からの前記ガスのＢＴＵ含量を最適化するための分離・濃縮システムを含む場合がある。
【００１４】
更に、構造物１０上には、全体的に２０として示され、そして駆動装置、例えば、両者とも当業者に周知で、両者とも本発明において直接に、または、燃料、例えばライン２４を介して処理モジュール１２から輸送される処理済み天然ガス、の燃焼物から間接的に動力化されるガスタービンまたは蒸気タービン、を含む場合がある発電モジュール（power station module）が取り付けられている。前記駆動装置またはモジュール２０の発電区域２２中で生成される燃焼ガス（燃焼排ガス（flue gas））は、前記燃焼排ガスを圧縮し、そしてそれを、日光が当る海洋水中にある場合があるが、好ましくは、前記に考察された理由のために海洋表面下約３ｋｍ以上の、より深い海洋プール中にある、所望される最適な深度の海中所在地に向かう導管またはライン２８に輸送するための圧縮ステーション２６からなるガス回収システムに送られる。好ましい態様において、圧縮ステーション２６
における圧縮の前に、前記の燃焼排ガスは、二酸化炭素分離ステーション２５に送られ、そこで前記二酸化炭素は、吸収、吸着、薄膜ガス分離、または当業者に周知の他の方法により前記燃焼排ガスから分離される。次に、前記二酸化炭素のみが圧縮ステーション２６に送られ、最終的に導管２８により海中所在地に輸送される。次に、前記燃焼排ガスの二酸化炭素以外の成分は、当業者に周知の手段により処理・廃棄される。
【００１５】
駆動装置２２を含むタービンは、発電機２４に、周知の方法で機械的に接続され、そこで電力が生成され、ライン２８により、電力サブステーション（substation）３０に送電される。サブステーション３０は一般に、開閉、保護および制御装置、および変圧器を有し、サブステーション３０からの出力は、送電ライン３２を介して、好ましくは、それが必要に応じて分散される場合がある陸上の遠隔所在地に送電される。
【００１６】
今度は図２に転じて、本発明の別の態様が示される。図２に示される態様は、パイプライン１６からのガスがライン１４を介して、構造物１０上に配置されたガス貯留タンク１５に輸送されることを除いて、図１に示されたものと実質的に同様である。貯留タンク１５中のガスは、ライン１３を介してガス処理モジュール１２に輸送される。図２の態様は、すべての他の点において図１の態様と同様であり、かつ同様の方法で機能する。
【００１７】
今度は図３に転じると、それが燃料源として液化天然ガス（ＬＮＧ）を利用することを除いて、図１および２に示された態様と同様である本発明の別の態様が示される。このために（to this end）、ＬＮＧを担持する部屋または容器４４を有するはしけまたは船４２が存在し、前記ＬＮＧは、部屋４４からライン４８を介して構造物１０上の貯留容器（storage vessel）４６に輸送される。ＬＮＧはライン４７を介して再ガス化モジュール５０に輸送され、その後、再ガス化済み液体天然ガス（ＲＬＮＧ）は、ライン５２を介してガス処理モジュール１２に輸送される。ＬＮＧは燃料注入技術を利用して、再ガス化せずに燃料として利用されることが可能である場合がある。すべての他の点で、図３の態様は、図１および２の態様と同様であり、かつ同様な方法で機能する。
【００１８】
今度は図４において、前記発電システムに使用される場合がある典型的なガスタービンシステムのスキーム配置、および本発明の方法が示される。図４のガスタービンシステムは、シャフト６２によりタービン６４に連結された圧縮装置６０を含む。空気は、周知の方法で、ライン６６を介して圧縮装置６０中に導入され、前記空気は圧縮され、次にライン６８を介して燃焼室７０に運搬され、そこで、それは適当な燃料、例えば、天然ガス、ＬＮＧと混合され、前記燃料は燃焼室７０内で着火して高温、高圧ガス流を生成し、それはライン７４を介してタービン６４中に誘導されて、タービン６４を駆動し、そこで排気圧まで膨張して、シャフト７６を介してシャフトワーク出力をもたらし、次に電力発電機、例えば発電機２４、を駆動する場合がある。次に、タービン６４からの二酸化炭素燃焼ガスは、図１〜３の態様について前記に説明された通りに、海洋表面下の適当な深度における隔離のためのライン２８を介する輸送のために回収（captured）される。
【００１９】
蒸気タービンの場合には、前記天然ガスは水を蒸気に転化させるために使用され、前記蒸気は順次前記タービンを回すために使用され、前記タービンの出力シャフトは、前記ガスタービンの場合におけるように発電機に接続されている。更に、当業者に周知の陸上土台のコンバインドサイクル（combined cycle）発電所の形態に類似した、ガスおよび蒸気タービンの組み合わせが存在する可能性があることも想定される。
【００２０】
前記に考察されたすべての態様において、燃料源として天然ガスまたはＬＮＧのいずれかが利用されてきた。しかし、前記燃料源が、石油、暖房用石油およびその他の炭化水素液を含むことは本発明の範囲内にある。更に、前記燃料源は、海岸から前記海洋構造物に、はしけにより輸送されるかも知れない石炭を含む可能性があり、ボイラーのための燃料
を形成する前記石炭は、蒸気を発生して、蒸気タービンを駆動する。石炭の使用は明らかに、より大きな燃焼ガスの回収問題を提起するが、図１〜３に示された態様に関して前記に考察された通りに、ＣＯ2以外の有害ガスを回収し、残りのＣＯ2を海洋中に輸送する場合がある石炭または同様な固体化石燃料の燃焼から燃焼ガスを回収するための既知の技術が存在する。このようなシステムは、状況が前記システムに、天然ガス、ＬＮＧ、またはその他の同様な液体化石燃料を供給することを困難にさせる場合、そして隣接する陸地に石炭堆積物が豊富な場合に有用であるかも知れない。更に、使用済み紙製品もまた、燃料源として利用され得るかも知れない。
【００２１】
更に、前記二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素の点状源の海洋隔離により、局部的な海洋酸性化の可能性を緩和するために、必要な場合には、海中輸送の前に、添加剤を添加するシステムを含む場合があることが想定される。
【００２２】
前述のように、前記構造物は、それにより半永久的な構造物を形成する、深海石油およびガスの海洋作業台船に類似の浮動構造物、または、最近の比較的浅い海上の石油およびガスの作業台船に類似の固定構造物である場合がある。しかし、一部のタイプの浮動構造物の利用は、それが経費の問題を最適化するために、前記システムをある所在地から別の所在地への随意の移行を可能にさせるので、好ましい。
【００２３】
更に、供給原料（feed stock）および電力または輸出関連物（expot connections）は、台風のような気象関連事象時に前記構造物を移動させるように、早急に引き離されることが可能なタイプであることは理解されるであろう。
【００２４】
更に、１種以上のどんなタイプのタービンが利用されるかに応じて、前記発電所はまた、ボイラー、蒸気発電機、ポンプおよび、当業者に周知の陸上の発電所およびシステムに使用される典型的な装置、をも含む場合があることは理解されるであろう。
【００２５】
更に、前記システムはまた、蓄電能を有する別の容器または構造物を含む可能性があることが想定される。
【００２６】
本明細書において、本発明の具体的な態様が幾らか詳細に説明されてきたが、これは単に、本発明の様々な態様を説明する目的のために実施されたもので、以下の請求項中に規定される本発明の範囲を限定することは意図されない。当業者は、図示され、説明された態様は典型的なものであり、そして、それらに限定はされないが本明細書に具体的に考察されたデザインの代替物を含む、様々なその他の置き換え物、変更物および修正物は、その範囲から逸脱せずに、本発明の実行において作製される場合があることを理解するであろう。
【図１】
2020530422.tif 000002
【図２】
2020530422.tif 000003
【図３】
2020530422.tif 000004
【図４】
2020530422.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月17日(2018.12.17)
【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】
海洋沖合の構造物と、前記構造物上に取り付けられた発電システムとを含む発電用システムであって、前記発電システムは、
発電機と
化石燃料の燃焼工程により動力を与えられる駆動装置、ただし前記駆動装置は、前記発電機に接続されている、と
前記発電機から出力される電力を受け入れるために前記海洋構造物上に取り付けられた電力サブステーション（substation）と
海中所在地に、前記燃焼工程からの二酸化炭素燃焼ガスを輸送するために前記燃焼工程に接続された回収システム、ただし前記回収システムは海中所在地に前記二酸化炭素を輸送する前に前記二酸化炭素を圧縮するための圧縮システムを含む、
を含むことを特徴とする発電用システム。
【請求項２】
前記駆動装置はタービンを含む、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記駆動装置はガスタービンを含む、請求項２のシステム。
【請求項４】
前記回収システムは、そこから前記二酸化炭素燃焼ガスを受け入れるために前記駆動装置に操作可能に接続された第１の末端と、海中所在地に配置された第２の末端と、を有する導管（conduit）を含む、請求項１のシステム。
【請求項５】
前記の遠隔所在地に送電するために、前記サブステーションと遠隔所在地とに操作可能に接続された送電（electric power transmission）システムを更に含む、請求項１のシステム。
【請求項６】
海洋沖合所在地に構造物を配置する工程と
前記構造物上に発電システムを取り付ける工程、ただし、前記発電システムは、発電機と、前記発電機に駆動可能に接続された駆動装置、及び前記発電機から出力される電力を受け入れるための電力サブステーションとを備える、と
化石燃料を燃焼して、前記駆動装置に二酸化炭素燃焼ガスの副生物を使用して動力を与える工程と
前記二酸化炭素燃焼ガスを回収し、前記二酸化炭素ガスを圧縮し、そして海中所在地に輸送する工程と：
を含む、発電法。
【請求項７】
前記駆動装置は、ガス燃焼タービンまたは蒸気タービンのうちの一つである、請求項６の方法。
【請求項８】
前記発電システムから遠隔所在地に送電する工程を更に含む、請求項６の方法。
【請求項９】
前記遠隔所在地は陸上にある、請求項８の方法。
【請求項１０】
海洋沖合の構造物と、前記構造物上に取り付けられた発電システムとを含む発電用システムであって、
前記発電システムは、
発電機と、
化石燃料の燃焼工程により動力を与えられるタービンを含む駆動装置、ただし前記駆動装置は前記発電機に接続されている、と
海中所在地に前記燃焼工程からの二酸化炭素燃焼ガスを輸送するために前記燃焼工程に接続された回収システム、ただし前記回収システムは海中所在地に前記二酸化炭素を輸送する前に、前記二酸化炭素を圧縮するための圧縮システムを含む、
とを含むことを特徴とする発電用システム。
【請求項１１】
前記海中所在地は少なくとも３ｋｍの深度である、請求項１のシステム。
【請求項１２】
前記海中所在地は少なくとも３ｋｍの深度である、請求項６の方法。
【請求項１３】
前記海中所在地は少なくとも３ｋｍ深度である請求項１０のシステム。
【請求項１４】
海洋沖合の構造物と、前記構造物上に取り付けられた発電システムとを含む、発電用カーボンニュートラル（carbon neutral）システムであって、
前記発電システムは、
発電機と
化石燃料の燃焼工程により動力を与えられる駆動装置、ただし前記駆動装置は、前記発電機に接続されている、と
前記発電機から出力される電力を受け入れるための、前記海洋構造物上に取り付けられた電力サブステーションと、そして
海中所在地に前記燃焼工程からの二酸化炭素燃焼ガスを輸送するために前記燃焼工程に接続された回収システム、
ただし前記回収システムは、局部的な海洋酸性化を緩和するための、前記二酸化炭素に対する添加剤の添加用システムと
海中所在地に前記二酸化炭素を輸送する前に、前記二酸化炭素と添加剤とを圧縮するための圧縮システムとを含む、
を含むことを特徴とする発電用カーボンニュートラルシステム。
【国際調査報告】
2020530422.tif 000006