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公開番号2025173597
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024079197
出願日2024-05-15
発明の名称エネルギー貯蔵システム
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人個人
主分類F17C 9/04 20060101AFI20251120BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】エネルギーの貯蔵・放出サイクルを通じたエネルギーロスが極めて少ないエネルギー貯蔵システムを提供する。
【解決手段】本発明に係るエネルギー貯蔵システム1は、二酸化炭素含有ガスを貯蔵する二酸化炭素ガスホルダ10と、二酸化炭素含有ガスと冷媒との熱交換によって二酸化炭素ガスを固化してドライアイスを生成する二酸化炭素ガス固化装置30と、生成されたドライアイスを融解して液化二酸化炭素を生成するドライアイス融解装置41と、液化二酸化炭素を貯蔵する液化二酸化炭素貯槽50と、液化二酸化炭素を昇圧する液化二酸化炭素昇圧ポンプ60と、昇圧された液化二酸化炭素を加熱して気相又は超臨界相とする液化二酸化炭素加熱器70と、気相又は超臨界相となった二酸化炭素を膨張させてエネルギーを回収し、低圧となった二酸化炭素ガスを二酸化炭素含有ガスホルダに送出する二酸化炭素ガス膨張タービン80と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素含有ガスを貯蔵するように構成された二酸化炭素含有ガスホルダと、
前記二酸化炭素含有ガスホルダに貯蔵されている二酸化炭素含有ガスと前記二酸化炭素含有ガスにおける二酸化炭素の固化温度よりも低い沸点を有する冷媒との熱交換によって二酸化炭素ガスを固化してドライアイスを生成する二酸化炭素ガス固化装置と、
前記二酸化炭素固化装置によって生成されたドライアイスをドライアイスの融点よりも高い温度の流体との熱交換によって融解して液化二酸化炭素を生成するドライアイス融解装置と、
前記ドライアイス融解装置によって生成された液化二酸化炭素を貯蔵する液化二酸化炭素貯槽と、
前記液化二酸化炭素貯槽に貯蔵されている液化二酸化炭素を昇圧する液化二酸化炭素ポンプと、
前記液化二酸化炭素ポンプによって昇圧された液化二酸化炭素を熱媒との熱交換によって加熱して気相又は超臨界相とする液化二酸化炭素加熱器と、
前記液化二酸化炭素加熱器によって気相又は超臨界相となった二酸化炭素を膨張させてエネルギーを回収し、低圧となった二酸化炭素ガスを前記二酸化炭素含有ガスホルダに送出する二酸化炭素膨張タービンと、を有することを特徴とするエネルギー貯蔵システム。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記二酸化炭素含有ガスホルダから前記二酸化炭素ガス固化装置に供給される二酸化炭素含有ガスを冷却する二酸化炭素含有ガス冷却器を備え、
前記二酸化炭素含有ガス冷却器において前記二酸化炭素含有ガスから得られた熱を、前記ドライアイス融解装置に供給することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項３】
前記ドライアイス融解装置において生成された液化二酸化炭素を昇圧して前記液化二酸化炭素貯槽に供給する液化二酸化炭素貯蔵時加圧ポンプと、
前記液化二酸化炭素貯槽に貯蔵されている液化二酸化炭素を加熱することで前記液化二酸化炭素貯槽の内圧を上昇させる液化二酸化炭素貯槽加圧蒸発器と、を有することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項４】
前記二酸化炭素ガス固化装置に供給される二酸化炭素含有ガスには、前記二酸化炭素ガス固化装置において固化しない余剰ガスが含まれ、
前記二酸化炭素固化装置において固化しなかった余剰ガスを前記二酸化炭素ガス固化装置からその入口まで循環させる余剰ガス循環ラインを有することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５】
前記二酸化炭素含有ガスホルダから前記二酸化炭素ガス固化装置に供給される二酸化炭素含有ガスの熱、及び、前記液化二酸化炭素加熱器において得られる熱を蓄積し、相互に相殺させる蓄熱槽を有することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６】
前記二酸化炭素の固化温度よりも低温の冷媒は、液化天然ガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７】
前記液化二酸化炭素加熱器に用いられる熱媒の熱源はプラントの排熱であることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のエネルギー貯蔵システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵システムに関し、特に二酸化炭素をエネルギー貯蔵媒体とするエネルギー貯蔵システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーの変動を吸収するため、エネルギー貯蔵技術の開発と普及が進んでいる。この点、特許文献１（特表２０２３ー５１４８１２）には、気相で大気と圧力平衡にある、大気とは異なる作動流体を貯蔵するためのケーシングと、臨界温度（周囲温度に近い）に近い温度を有する液相又は超臨界相で前記作動流体を貯蔵するためのタンクとを備え、ケーシングとタンクとの間で、エネルギー充填時はケーシングの気体を臨界温度まで昇圧してタンクに蓄え、エネルギー放出時にタンク内の超臨界に近い流体を放出して機械エネルギーを生成して、被駆動機を駆動する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２３ー５１４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、エネルギー貯蔵の際に、大気圧と圧力平衡にある気相を、超臨界程度の圧力まで圧縮する過程で多大な圧縮動力を必要とする。エネルギー放出時に回収できるとはいえ、エネルギー貯蔵時の圧縮機の効率と、エネルギー放出時の膨張タービンの効率とが乗じられることから、系に受け入れた電力に対して多大なエネルギーロスを許容したうえでエネルギーを貯蔵及び放出せざるを得ない。
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、電力エネルギーを流体の熱及び圧力エネルギーとして貯蔵するエネルギー貯蔵システムにおいて、エネルギーの貯蔵・放出サイクルを通じたエネルギーロスが極めて少ないエネルギー貯蔵システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係るエネルギー貯蔵システムは、二酸化炭素含有ガスを貯蔵するように構成された二酸化炭素含有ガスホルダと、
前記二酸化炭素含有ガスホルダに貯蔵されている二酸化炭素含有ガスと前記二酸化炭素含有ガスにおける二酸化炭素の固化温度よりも低い沸点を有する冷媒との熱交換によって二酸化炭素ガスを固化してドライアイスを生成する二酸化炭素ガス固化装置と、
前記二酸化炭素固化装置によって生成されたドライアイスをドライアイスの融点よりも高い温度の流体との熱交換によって融解して液化二酸化炭素を生成するドライアイス融解装置と、
前記ドライアイス融解装置によって生成された液化二酸化炭素を貯蔵する液化二酸化炭素貯槽と、
前記液化二酸化炭素貯槽に貯蔵されている液化二酸化炭素を昇圧する液化二酸化炭素ポンプと、
前記液化二酸化炭素ポンプによって昇圧された液化二酸化炭素を熱媒との熱交換によって加熱して気相又は超臨界相とする液化二酸化炭素加熱器と、
前記液化二酸化炭素加熱器によって気相又は超臨界相となった二酸化炭素を膨張させてエネルギーを回収し、低圧となった二酸化炭素ガスを前記二酸化炭素含有ガスホルダに送出する二酸化炭素膨張タービンと、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記二酸化炭素含有ガスホルダから前記二酸化炭素ガス固化装置に供給される二酸化炭素含有ガスを冷却する二酸化炭素含有ガス冷却器を備え、
前記二酸化炭素含有ガス冷却器において前記二酸化炭素含有ガスから得られた熱を、前記ドライアイス融解装置に供給することを特徴とするものである。
【０００８】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記ドライアイス融解装置において生成された液化二酸化炭素を昇圧して前記液化二酸化炭素貯槽に供給する液化二酸化炭素貯蔵時加圧ポンプと、
前記液化二酸化炭素貯槽に貯蔵されている液化二酸化炭素を加熱することで前記液化二酸化炭素貯槽の内圧を上昇させる液化二酸化炭素貯槽加圧蒸発器と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記二酸化炭素ガス固化装置に供給される二酸化炭素含有ガスには、前記二酸化炭素ガス固化装置において固化しない余剰ガスが含まれ、
前記二酸化炭素固化装置において固化しなかった余剰ガスを前記二酸化炭素ガス固化装置からその入口まで循環させる余剰ガス循環ラインを有することを特徴とするものである。
【００１０】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記二酸化炭素含有ガスホルダから前記二酸化炭素ガス固化装置に供給される二酸化炭素含有ガスの熱、及び、前記液化二酸化炭素加熱器において得られる熱を蓄積し、相互に相殺させる蓄熱槽を有することを特徴とするものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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