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公開番号2025136110
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024034320
出願日2024-03-06
発明の名称エネルギー制御システム
出願人株式会社フジタ
代理人弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
主分類F24H 1/18 20220101AFI20250911BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】低温排熱および発電装置の余剰電力を効率的に活用できるエネルギーシステムを提供する。
【解決手段】エネルギー制御システムは、再生可能エネルギーを用いて電力を発生させる発電装置と、電力を蓄積する蓄電池と、電力を用いて水素を生成する水電解装置と、水電解装置により生成された水素を貯蔵する水素タンクと、水素タンクから送られる水素を用いて発電する燃料電池と、水電解装置および燃料電池の少なくともいずれかの作動で生じた熱を取得する水回路と、水回路を加熱する加熱ヒータと、水回路中の水を貯蔵する貯湯タンクと、制御装置と、を備え、制御装置は蓄電池の蓄電量又は水素タンクの蓄積水素量に応じて水電解装置および燃料電池の少なくともいずれかを作動させ、水回路を、水電解装置の作動で生じた熱により加熱し、発電装置の作動状態および水回路中の水の温度に応じて加熱ヒータにより水回路を加熱して貯湯タンクに入れるように制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
再生可能エネルギーを用いて電力を発生させる発電装置と、
電力を蓄積する蓄電池と、
電力を用いて水素を生成する水電解装置と、
前記水電解装置により生成された水素を貯蔵する水素タンクと、
前記水素タンクから送られる水素を用いて発電する燃料電池と、
前記水電解装置および前記燃料電池の少なくともいずれかの作動で生じた熱を取得する水回路と、
前記水回路を加熱する加熱ヒータと、
前記水回路中の水を貯蔵する貯湯タンクと、
前記発電装置、前記蓄電池、前記水電解装置、前記加熱ヒータ、および貯湯タンクを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電池の蓄電量又は前記水素タンクの蓄積水素量に応じて前記水電解装置および前記燃料電池の少なくともいずれかを作動させ、前記水回路を、前記水電解装置および前記燃料電池の少なくともいずれかの作動で生じた熱により加熱し、
前記発電装置の作動状態および前記水回路中の水の温度に応じて前記加熱ヒータにより前記水回路を加熱し、前記貯湯タンクに入れるように制御する、
エネルギー制御システム。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記制御装置は、
前記発電装置が発電していないとき、前記加熱ヒータにより前記水回路を加熱しないように制御する、
請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記発電装置が発電しており、かつ、前記水回路中の水の温度が所定の温度以上であるとき、前記水電解装置および前記燃料電池の少なくともいずれかが作動している場合に限り、前記加熱ヒータにより前記水回路を加熱しないように制御する、
請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記発電装置の発電状態または非発電状態にかかわらず、前記水回路中の水の温度が所定の温度未満であるとき、前記加熱ヒータにより前記水回路を加熱しないように制御する、
請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記貯湯タンクに入る前の水の温度が所定の温度より高いとき、前記加熱ヒータの出力を下げ、
前記貯湯タンクに入る前の水の温度が前記所定の温度より低いとき、前記加熱ヒータの出力を上げるように制御する、
請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記水電解装置および前記燃料電池の発熱量を取得し、
前記発熱量に応じて、前記水回路における前記水電解装置および前記燃料電池の配置を設定する、
請求項１に記載のエネルギー制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー制御システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、持続可能な開発目標（ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＧｏａｌｓ：ＳＤＧｓ）の取り組みが広がっている。そのうえで、石油、石炭、液化天然ガスなどの化石燃料を用いて電力を作り出す従来の方式から、太陽光や風力、地熱等の再生可能エネルギーを利用したエネルギーシステムが注目されている。
【０００３】
この種の電力制御システムは、天候や季節、立地等によって発電電力が大きく変動してしまう。また、家屋や店舗などの消費する側（負荷）も消費電力が変化する。それゆえに、発電と消費の電力需給バランスに応じて電力の余剰または不足が生じてしまう。そこで、最近では、燃料電池や、水電解装置を用いて電力供給の安定化を図る取り組みが進められている。特許文献１には、燃料電池、水電解装置を用いてエネルギー制御することにより、安定的に電力を供給するシステムが開示されている。例えば、太陽電池は朝から昼にかけて電力を生成し、生成された電力は負荷で消費されるとともに、蓄電池に蓄積される。水電解装置は、太陽電池により生成された電力から負荷で消費された電力、および蓄電池に蓄電された電力を差し引き、蓄電池に蓄電されない余剰分の電力（余剰電力）を用いて水電解反応を行い、水素を生成する。
【０００４】
また、特許文献２には、エネルギー制御方法として、燃料電池の発電時に生じる熱を用いて水を加熱して貯湯タンクに貯める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１９／１０３０５９号
特開２０２０－０９９１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の方法の場合、貯湯タンクは容積が限定されており、水の温度が高い程に大きな熱量を貯めることができる。通常、貯湯タンクには６０～８０℃の水（湯）が貯められる。一方、発電装置の余剰電力を用いて水電解装置や燃料電池を作動させる場合、水電解装置や燃料電池の作動温度は、これら装置を構成する部材の耐久性の点で、常温（例えば３０～４０℃）が好ましい。しかし、作動温度を下げた運転をした場合、水電解装置や燃料電池の作動で得られる熱（排熱）も低くなってしまうため、貯湯タンクに十分な熱量を貯蔵することができない。そのため、低温排熱を十分に活用できない。仮に、低温排熱を用いて加熱された水を貯湯タンクに貯める場合には、貯湯タンクの容量を大きくする必要があり、設備投資のコストも大きくなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、低温排熱および発電装置の余剰電力の双方を効率的に活用できるエネルギーシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、従来有効活用できていなかった、低温排熱と余剰電力を適切に利用することで、システム内のエネルギーの利用効率を向上させるものである。詳しくは、水電解装置および燃料電池で生じる低温の排熱を用いて低温（常温よりは高い）の温水を生成するともに、余剰電力でさらに昇温し、貯湯タンクの容量を変えずに効率的に高温の温水を生成するものである。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、再生可能エネルギーを用いて電力を発生させる発電装置と、電力を蓄積する蓄電池と、電力を用いて水素を生成する水電解装置と、前記水電解装置により生成された水素を貯蔵する水素タンクと、前記水素タンクから送られる水素を用いて発電する燃料電池と、前記水電解装置および前記燃料電池の少なくともいずれかの作動で生じた熱を取得する水回路と、前記水回路を加熱する加熱ヒータと、前記水回路中の水を貯蔵する貯湯タンクと、前記発電装置、前記蓄電池、前記水電解装置、前記加熱ヒータ、および貯湯タンクを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は前記蓄電池の蓄電量又は前記水素タンクの蓄積水素量に応じて前記水電解装置および前記燃料電池の少なくともいずれかを作動させ、前記水回路を、前記水電解装置の作動で生じた熱により加熱し、前記発電装置の作動状態および前記水回路中の水の温度に応じて前記加熱ヒータにより前記水回路を加熱して前記貯湯タンクに入れるように制御する、エネルギー制御システムが提供される。
【００１０】
本態様により、水電解装置または燃料電池で生じた低温排熱と発電装置の余剰電力を効率的に利用することでき、エネルギー効率を高めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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