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特開2020-5486深水を利用した循環型再生可能エネルギーの生産・貯蔵システムとそのシステムで得られる水素と水
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-5486(P2020-5486A)
(43)【公開日】2020年1月9日
(54)【発明の名称】深水を利用した循環型再生可能エネルギーの生産・貯蔵システムとそのシステムで得られる水素と水
(51)【国際特許分類】
H02N 11/00 20060101AFI20191206BHJP
H02J 15/00 20060101ALI20191206BHJP
【ＦＩ】
H02N11/00 X
H02J15/00 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】書面
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2018-134546(P2018-134546)
(22)【出願日】2018年6月29日
(71)【出願人】
【識別番号】517000449
【氏名又は名称】１Ｈ３Ｈ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】久保 征治
(72)【発明者】
【氏名】大山 宣茂
(57)【要約】 （修正有）
【課題】従来の再生可能エネルギーを利用する手段は、効率が低く天候で変動するなどの課題があった。【解決手段】深水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを生成させて水面まで浮上させる。深水と水面とのそれぞれのガスの圧力差でポテンシャルエネルギーを得る。水素ガスを燃料、酸素ガスを燃焼剤としてタービンで燃焼させて燃焼エネルギーを得る。外部から供給される太陽電池などの一次電気エネルギー、本システムで得られる二次電気エネルギーとする。二次電気エネルギーより一次電気エネルギーが大きい時には、外部供給しないで電気を電気分解に利用する。二次電気エネルギーより一次電気エネルギーが小さい時には、外部供給を開始する。上記、生成した水素ガスは（１）本システムにおいて水中タービン発電機用並びに燃料電池などへの外部供給用にも利用できる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
海の海水中の一部に前記海水とは組成が異なり水量が少ない淡水（排水）があり、更に前記淡水に隣接してもしくはその内部に前記海水、淡水とは組成が異なる１気圧以上の水圧を持つ電解水があり、前記電解水中に電気分解装置が設置されていて、前記電解水を一次電気エネルギーで電電気分解を用いて水素ガスと酸素ガスとを生成して、前記海水もしくは前記淡水の水面（もしくは大気圧環境：前記電解水のポテンシャルエネルギーよりもポテンシャルエネルギーが大きい）まで浮上させて前記水素ガスをエネルギー供給体（源）として利用する、エネルギー生産システム。
【請求項2】
前記淡水（排水）の水面に流入する水の水量は、ほぼ前記水素ガスと前記酸素ガスとが燃焼して生成する排水の水量であり、前記水量は前記電解水が前記電気分解で消費（流出）する前記電解水中の水量に等しい、請求項１記載のエネルギー生産システム。
【請求項3】
外部から供給される一次電気エネルギーよりも、前記一次電気エネルギーを用いて深水を電気分解して生成した二次電気エネルギーが少ない条件の間は前記一次電気エネルギーと前記二次電気エネルギーを加えて前記電気分解装置にのみ使用して外部供給はしない、エネルギー生産システム。
【請求項4】
前記二次電気エネルギーが前記一次電気エネルギーを凌駕した期間以降は外部供給用の電気エネルギーの一部として前記二次電気エネルギーを利用する、〔請求項３〕記載のエネルギー生産システム。
【請求項5】
前記二次電気エネルギーを別のシステムにおける一次電気エネルギーとして利用する、〔請求項４〕記載のエネルギー生産システム。
【請求項6】
海の海水中の一部に前記海水とは組成が異なり水量が少ない淡水（排水）があり、更に前記淡水に隣接してもしくはその内部に前記海水、淡水とは組成が異なる１気圧以上の水圧を持つ電解水があり、前記電解水中に電気分解装置が設置されていて、前記電解水を一次電気エネルギーで電電気分解を用いて水素ガスと酸素ガスとを生成して、前記海水もしくは前記淡水の水面（もしくは大気圧環境：前記電解水のポテンシャルエネルギーよりもポテンシャルエネルギーが大きい）まで浮上させて前記水素ガスをエネルギー供給体（源）として利用する、エネルギー生産システムで利用もしくは得られる水素ガス。
【請求項7】
外部から供給される一次電気エネルギーよりも、前記一次電気エネルギーを用いて深水を電気分解して生成した二次電気エネルギーが少ない条件の間は前記一次電気エネルギーと前記二次電気エネルギーを加えて前記電気分解装置にのみ使用して外部供給はしない、エネルギー生産システムで利用もしくは得られる水素ガス。
【請求項8】
前記二次電気エネルギーが前記一次電気エネルギーを凌駕した期間以降は外部供給用の電気エネルギーの一部として前記二次電気エネルギーを利用する、〔請求項３〕記載のエネルギー生産システムで利用もしくは得られる水素ガス。
【請求項9】
前記二次電気エネルギーを別のシステムにおける一次電気エネルギーとして利用する、〔請求項４〕記載のエネルギー生産システムで利用もしくは得られる水素ガス。
【請求項10】
海の海水中の一部に前記海水とは組成が異なり水量が少ない淡水（排水）があり、更に前記淡水に隣接してもしくはその内部に前記海水、淡水とは組成が異なる１気圧以上の水圧を持つ電解水があり、前記電解水中に電気分解装置が設置されていて、前記電解水を一次電気エネルギーで電電気分解を用いて水素ガスと酸素ガスとを生成して、前記海水もしくは前記淡水の水面（もしくは大気圧環境：前記電解水のポテンシャルエネルギーよりもポテンシャルエネルギーが大きい）まで浮上させて前記水素ガスをエネルギー供給体（源）として利用する、エネルギー生産システムで得られる、ヘリウムガスを含む水。
【請求項11】
海もしくは陸地の湖・貯蔵池の一部に淡水領域を設けてその深い部分に隣接もしくは内部にアルカリ電解水領域を設けて前記アルカリ電解液を電気分解して、生成される圧縮水素ガスを電気エネルギーの貯蔵体とする電気エネルギー貯蔵システムにおいて、前記アルカリ電解液が前記電解槽から流出しない、電気エネルギー貯蔵システム。
【請求項12】
貯蔵する電気エネルギーが太陽電池であっても、夜間に電気エネルギーを供給す一方で需要が多い昼間は需要変動に対応した電気エネルギーを供給する、〔請求項８〕記載の電気エネルギー貯蔵システム。
【請求項13】
電気エネルギー貯蔵は貯蔵体空間が広くて設置費用が安い、〔請求項８〕記載の電気エネルギー貯蔵システム。
【請求項14】
深水の低温を利用した地上配置のランキンサイクル発電において、深水のくみ上げを深水に設置した電解槽の水素ガス、酸素ガスを利用して行うこと、を特徴とするエネルギー生産システム。
【請求項15】
深水に設置した電解槽に供給する電流の時間的パターンを、供給電力、圧力に応じて制御すること、を特徴とするエネルギー生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、海もしくは陸上の湖・川・貯水池において深水を利用した循環型再生可能エネルギーの生産・貯蔵システムとそのシステムで得られる水素と水に関する。特に、海における循環型水力発電・電気エネルギー生産・貯蔵システムとそれらのシステムで得られる水素と水に関する。【背景技術】
【0002】
従来から、真水（以下水と略記する）の比重が１であり、海水の比重は１．０３であることは良く知られている。その水を空間位置の高さが高い場所から低い場所へ流す（落差利用）と重力の効果でポテンシャルエネルギーを獲得できるのでそれを利用した陸における水力発電は良く知られている。【0003】
しかし、水力発電エネルギーを得るには土地などの立地条件には制限があるので、全世界の人人が必要とするエネルギーを賄う方法としては部分的な役割しか果たせていない。【0004】
他方、全世界の人人が必要とするエネルギーを賄う方法として、石油、石炭、天然ガスなどの化石燃料がある。しかし、それらの消費によって、二酸化炭酸ガスなど地球温暖化ガスの問題が地球規模で非常に深刻化している。また、原子力エネルギー発電は立地条件と放射線の問題から設備の稼働が困難な状況になっている。【0005】
これらに対して、太陽電池、風力発電、地熱発電などのような従来からの再生可能エネルギーは、化石燃料を利用しないので二酸化炭酸ガスなどの地球温暖化ガスを抑制するエネルギーとして期待されている。しかしながら、太陽電池、風力発電によって得られる再生可能エネルギーは、天気・気候の影響に大きく依存する。例えば、太陽電池は、日没以降の夜間は、全くエネルギーを発生しないし、曇りや雨の日はエネルギー量は大幅に低下する。一方、地熱発電は立地条件に制約があると同時に得られる地球全体での総量が少ない。
【0006】
海は広く水量も豊富なので上記〔０００２〕の落差利用も含めて様々な手段で水をエネルギーとして利用することが検討されている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
（１） 海流発電（水流発電）〔特許文献１〕、〔特許文献３〕には、海流の流れを発電エネルギーとして利用する例が記載されている。
（２） 深水（深海水もしくは湖などの深水（淡水）。両方の意味で使う用語は深水。）の水電解で得られた圧縮水素ガスを用いた発電
（３） 〔特許文献１〕、〔特許文献３〕には、深海水の水電解によって電気分解で得られる圧縮水素ガスをエネルギー生産手段として利用する例が記載されている。
また、〔特許文献４〕、〔特許文献５〕には、それぞれ、深水における電気分解装置によって、電気（水力発電）エネルギーを生成したり、圧縮水素ガスを生成する報告がある。
【0008】
、それらは、前記電解水が電気分解装置が敷設される深水の位置から水面までの間を圧縮水素ガスと圧縮酸素ガスが浮上したり、排出物の水が水面から前記深水の位置まで下降する時に獲得されるポテンシャルエネルギーを直接電気エネルギーに変換したり、得られた圧縮水素ガスを燃料電池に利用すること、が記載されている。
【特許文献1】特開２０１４−１１４７５６号公報
【特許文献2】特開平７−２１７４４号公報
【特許文献3】ＵＳ２０１０００８９７６６Ａ１
【特許文献4】ＵＳ２０１６９３１５３９７Ｂ２
【特許文献5】ＵＳ２００４６６９２６２１Ｂ１
【非特許文献】
【0009】
〔非特許文献１〕と〔非特許文献２〕には、水を電気分解して水素ガスを生成する際の電気分解装置に必要な電気エネルギーと分解の結果得られる水素ガス量との関係が記載されている。即ち、１ｍ３の１ａｔｍの水素ガスを得るための理論的な電気エネルギー量を原単位と定義して実際に電気分解装置で前記量の水素ガスを得るのに使う電気エネルギー量との比を電気分解効率ηｅｌｅｃｔと表現している。
【非特許文献1】水素エネルギーシステム Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１，（２０１１）
【非特許文献2】水素エネルギーシステム Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１，（２００８）
【0010】
エネルギー（特に、電気エネルギー）は単に生産面だけの課題に留まらない。即ち、エネルギーは需要（消費）量に大きく依存する。例えば、日々のエネルギー需要（消費）量は、日中（正確には午後２時頃）がピークで夜間は余剰になる。
このようにエネルギーは生産と需要（消費）によって変動するのでこの間を調節する為にエネルギー（電気エネルギー）貯蔵システムが必要である。
【0011】
既に公知のエネルギー（電気エネルギー）の貯蔵システムとしては、揚水発電・圧縮空気・ナトリウム電池（ＮａＳ電池）・リチウムイオン電池・水素（水素吸蔵合金を含む）などがある。エネルギー（電気エネルギー）の貯蔵システムは、需要（消費）地に近く需要変動に即応できることが必要である。上記〔特許文献３〕には、深海水を電気分解して圧縮水素ガスを圧縮圧力で貯蔵するコンテナーの記載がある。この特許文献では、海で海水中の電解水を電気分解することと同時に生成される圧縮酸素ガスは利用していない。
また、下記の〔特許文献６〕は、圧縮された気体の圧縮エネルギーとしてエネルギーを貯える内容である。電力が必要な時に圧縮された気体を使用することで圧縮エネルギーを電気エネルギーとして取り出す手段の記載がある。
【特許文献6】特開 ２０１５−１８３６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
前記した背景技術の中で水力によるポテンシャルエネルギーを利用する手段〔０００３〕は、立地条件に制約があって全世界の人人が必要とするエネルギー供給は賄えない、課題があった。前記した化石燃料をエネルギーとして利用する手段（〔０００３〕）は、二酸化炭素の増加によって地球温暖化の課題があった。更に、化石燃料を消費してしまうことで後世においてその資源が枯渇してしまう、課題があった。また、原子力エネルギー発電は立地条件と放射線の問題から、その設備の稼働が困難な、課題があった。
【0013】
前記した背景技術の中で、太陽電池・風力発電の再生可能エネルギーを利用する手段には、生産コストが高い・貯蔵が出来ない・日々変動する（太陽電池は夜間には稼動しない）、課題があった。【0014】
海をエネルギー利用する〔０００７〕に記載した技術には以下のような課題がった。（１） 海流発電（水流発電）
海流域が限定される特殊な発電装置が必要であった。
深水の水電解で得られた圧縮水素ガスを用いた発電
（ａ）〔０００７〕の〔特許文献１〕、〔特許文献３〕に記載されている深水において高濃度アルカリ元素（ナトリウム・カリウム）を電解水として用いて電気分解装置で電気分解する手段は、海もしくは淡水（湖など）中にアルカリ元素（ナトリウム・カリウム）が拡散してしまう問題がある。
（ｂ）深海水を直接電気分解すると、電気分解装置の陽極電極から塩素ガスや次亜塩素酸ガスが発生して生物に大きな影響を与える、課題があった。この問題を解決する為に、漁業補償などの非技術的な難しい解決方法を講じなければならない、問題があった。
（ｃ）深水を電気分解する手段では発電コストが高い、課題があった。
【0015】
（ｄ）アルカリ電解液が、電解槽から流出するために、海や湖を汚染する上、コストが高い、課題があった。（ｅ）需要電力の変動に対応できない、課題があった。
（ｅ）従来の電気エネルギー貯蔵は貯蔵体空間が広く設置費用が高い、課題があった。
（ｆ）従来の電気エネルギー貯蔵は貯蔵体が気体と液体が混在する、課題があった。
例えば、〔特許文献６〕の手段でも電気エネルギーを貯蔵する為の広い空間の敷設がコスト高を招く、課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0016】
（ａ）海の一部に淡水領域を設けてその深い部分に隣接もしくは内部に電解水領域を設けてそこで電気分解装置で当該電解水を第一次の電気エネルギーを使用して電気分解して、手段を提供する。高濃度のアルカリ元素（ナトリウム・カリウム元素）を含む水が流出しない、手段を提供する。
（ｂ）深海水を直接電気分解すると、電気分解装置の陽極電極から塩素ガスや次亜塩素酸ガスが発生して生物に大きな影響を与える、課題があった。この問題を解決する為に、漁業補償などの非技術的な難しい解決方法を講じなければならない問題を解決する、手段を提供する。
（ｃ１）外部から供給される太陽電池などの一次電気エネルギーに比べて前記一次電気エネルギーに電気分解して生成した二次電気エネルギーが少ない間は、前記二次電気エネルギーを前記一次電気エネルギーと合わせて深水を電気分解装置にのみ使用する、手段を提供する。
更に、前記二次電気エネルギーが前記一次電気エネルギーを凌駕した時点以降で外部供給用のネット電気エネルギーの一部として前記二次電気エネルギーを利用する（フロー）、手段を提供する。
（ｃ２）更に、前記二次電気エネルギーを本発明で説明したシステムとは別の本発明に基づくシステムにおいて、一次電気エネルギーブロックとして利用する、手段を提供する。
【0017】
（ｄ）アルカリ電解液が、電解槽から流出しない、手段を提供する。（ｅ）貯蔵する電気エネルギーが太陽電池であっても、夜間に電気エネルギーを供給す一方で需要が多い昼間は需要変動に対応した電気エネルギーを供給する、手段を提供する。
（ｆ）電気エネルギー貯蔵は貯蔵体空間が広くて設置費用が安い、手段を提供する。
【0018】
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、（ａ）、（ｂ）高濃度アルカリ元素・塩素ガス・次亜塩素酸ガスなどが、海に拡散しない。従って、漁業補償問題や海水・海水域内での淡水の所属権利のような非技術的問題を解決もしくは極小化できる、効果がある。
【0020】
本発明によれば、（ｃ１）初期に外部から投入する電気分解用一次電気エネルギーが前記ポテンシャルエネルギーの循環の度の寄与で、全体の電気エネルギーが指数関数的に増加していくことを、定量的に予測できる、効果がある。
（ｃ２）初期に外部から投入する電気分解用一次電気エネルギーを凌駕する電気エネルギーを安いコストで外部へ供給できる、効果がある。
【0021】
本発明によれば、（ｄ）貯蔵する電気エネルギーが太陽電池であっても、夜間に電気エネルギーを供給す一方で需要が多い昼間は需要変動に対応した電気エネルギーを供給できる、効果がある。
（ｅ）需要が大きい昼間の電気エネルギーを供給できる、効果がある。
（ｆ）電気エネルギー貯蔵は貯蔵体を予め気体で充填しておくので需要に即応できる、効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の全体システム構成図
【図2】本発明の水力エネルギーブロックと電気分解ブロックに関る摸式的鳥瞰図。
【図3】本発明の電気分解ブロックの構成図
【図4】本発明の火力発電（コンバインド・サイクル）ブロックの構成図
【図5】ランキンシステムを付加した本発明の全体システム構成図
【図6】電気エネルギーの貯蔵する本発明の全体システム構成図
【発明を実施するための形態】
【実施例1】
〔実施例１〕は、一次電気エネルギーとして起動時：１００、０００ＫＷ、定常時：５０、０００ＫＷの太陽光発電を用いた発電システムに関る。より正確には、上記特性の太陽光発電をリチウム電池などで平準化した発電システムに関る。【0023】
〔実施例１〕について、図１，２，３，４を用いて説明する。図１は、本発明の全体システム構成図である。
図２は、本発明の二次（水力）エネルギーブロックと電気分解ブロックに関る摸式的鳥瞰図である。
図３は、本発明の電気分解ブロックの構成図である。
図４は、本発明の二次（火力発電）エネルギーブロックの構成図である。
図５は、ランキンサイクルブロックを付加した場合の本発明の全体システム構成図
【0024】
図１において、０１は電気分解ブロック（電解槽）、０２は二次（水力）エネルギーブロック、０７は二次（火力発電）エネルギーブロック、０６は一次（電気）エネルギーブロック、である。図１において、０３は深水（深海）、０４は水面（海面）、０５は水深の大きさである。０８は、海（海水）を示す。
図１は、物質（水、圧縮水素ガス、圧縮酸素ガス）の流れの表示と電気の流れの表示とを識別して示す。また、図１の上下方向は、寸法は異なるが発明の実際構成と同様な物理的ポテンシャル関係を示す。
図１において、００５，００６はそれぞれ圧縮水素ガス（パイプを含む）と圧縮酸素ガス（パイプを含む）である。図１において、００５１、００５２、００５３はそれぞれ、圧縮水素ガス、圧縮酸素ガス、排水（淡水）の逆止弁である。これらは、電気系統が異なる遠隔制御用電気エネルギーが用いられる（図示せず）。
電気分解ブロック（電解槽）０１での電気分解用内部供給電気エネルギー０２９４や外部供給電気エネルギー０２９９などで使用する電気エネルギー（電力）に対しては、ケーブル０２８（図３、図４）が使用される。０２９６、０２９５はそれぞれ、二次（火力発電）エネルギー、一次（電気）エネルギーの各ブロックからの内部供給用の（電気分解）エネルギーである。二次（水力）エネルギーブロック０２は、排水（淡水流）００２７、００２８の帰路となる。
排水（淡水流）００２７、００２８は、本発明の定常時は流れがあるので、電気分解ブロック（電解槽）０１におけるアルカリ電解水０１４を攪拌する動力となる。
０２９１、０２９２、はそれぞれ、一次（電気）エネルギー、二次（火力発電）エネルギーの各ブロックからの外部供給用（電気）エネルギーである。〔実施形態１）では、図１における二次（水力）エネルギーブロック０２からの外部供給用電気エネルギー０２９７はゼロである。０２９８、０２９９はそれぞれ、内部供給用の加算スイッチ、外部供給用の加算スイッチである。
【0025】
図１において、０１と０２とは、少なくともそれらの一部分は深水０３の領域にあって、海０８に浮かんでいる構造体である。これらの構造体の周囲は海０８で囲まれており、海０８との分離構造（収容体）は金属、プラスチック、などである。それらの体積は、収容物である水００２８、圧縮水素ガス００５、圧縮酸素ガス００６の重さよりも充分に小さく、水面から同じ深さに位置している。それぞれの分離構造（収容体）を含めた比重は海水０８よりも僅かに小さくほぼ同じ水圧である。それらの位置の固定・調節には周知技術である碇・錘・浮きが用いられる（図示せず）。
以上の記述を要約すれば、本発明では海０８の一部に淡水領域０２、００２７、００２８があり、その淡水領域の底部に隣接してアルカリ電解液０１４（図３）と電気分解装置を収容する電気分解ブロック（電解槽）０１が配備され、水面０４と深水０３との間に二次（水力）エネルギーブロック０２を配置した構成である。
図１において、一次（電気）エネルギーブロック０６と二次（火力発電）エネルギーブロック０７とは大気圧環境に設置される。
【0026】
太陽光発電で本発明の起動時電力１００、０００ＫＷを一次（電気）エネルギーブロック０６から、電気分解ブロック（電解槽）０１にまず（循環サイクルの第１サイクル）供給する。１００、０００ＫＷの電力で水深４００ｍの深水０３を電気分解することで水圧（約４０気圧）に対応する圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６が生成される。それぞれの圧縮ガスは、水面（大気圧＝１気圧）０４まで浮上する。この過程で圧力差によるポテンシャルエネルギー（重力に基づく）を獲得する。
（大気圧＝１気圧）０４環境に置かれた火力発電エネルギーブロック０７で、００５を燃料、００６を燃焼剤として燃焼させる。燃焼エネルギーに変換効率を乗じた、二次電気エネルギーが生成される。爆発燃焼の防止には不活性ガス（ヘリウムガス０４３、０４５など）が希釈ガスとして利用される。
燃焼した結果、排水００２７が生成される。その量は原単位に基づく圧縮水素ガス００５の燃焼エネルギー量で算定される。００２７は電気分解で生成された圧縮水素ガス量と圧縮酸素ガス量から算出される水量である。この水量に相当する量の水（淡水）流が水面０４から深水０３までを０２のブロックを下降する。流れる時間当たりの水量は、電気分解に使われるエネルギー量（電力）に比例する。その過程で運動エネルギーを獲得する。
図１における一次（電気）エネルギーブロック０６としては、従来の落差型水力発電・化石燃料型火力発電・風力発電なども使われる。更には本発明に基づく前記二次電気エネルギー自体も前記従来発電技術と同じ前記一次電気エネルギーとしても利用可能である。
前記一次電気エネルギーと併せて前記二次電気エネルギーを用いて電気分解ブロック０１にのみに使用して電気エネルギーの量を複利計算式に蓄積する。そして、前記一次電気エネルギーを凌駕した以降に於いては、本発明の二次電気エネルギー自体も前記一次電気エネルギーとして本発明に基づく別のシステムに利用することも可能である。
【0027】
即ち、本発明は、上記の一次電気エネルギーを利用しつつ、当初は微量であるが時間推移と共に、増大する二次電気エネルギーの発電システムに関る（以下、発電システムと略記する）。本発明の手段は、（１）敷設（立地）環境が、海の一部に限定して前記アルカリ元素による副次的汚染などの新たな環境問題を生じさせないこと、（２）−１：深水→電気分解→圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６とに分解されて圧力差で水面まで浮上→燃焼→二次電気エネルギーの生成過程で前記二次電気エネルギーと前記一次電気エネルギーを合わせて再び前記過程を繰り返す（サイクル＝循環）こと、である。更に、その過程で複利計算式に電気エネルギーが増大すること、である。
この増大する電気エネルギーは根源的には重力に基づくものであって永久機関的に発生するものではない。
本発明の〔実施例１〕では、前記電気エネルギーの循環とは異なる物体（水）の循環もある。
即ち、（２）−２：深水→電気分解→圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６とに分解されてその圧力差で水面まで浮上→燃焼→排水→水面から深水まで下降の循環もある。
この物体（水）の循環（サイクル）も根源的には重力に基づく。しかし、〔実施例１〕では、このエネルギーは単に水流としてのみ利用する。
以下に具体的な記述をする。
深水の深さ４００ｍに設置した電気分解装置によるアルカリ電解水を定常時：１００、０００ＫＷ（この内５０、０００ＫＷは上記太陽光発電を用いた一次電気エネルギーを使う）の電気分解用電気エネルギーで電気分解して圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６とを生成してそれらを利用した本発明を発電システムとして利用する。〔実施例１〕では、図１、２、４における、逆止弁００５１、００５２、００５３、００５４、００５５は、定常時には原則として全て開いて（オープン）の状態で実施する。
また、〔実施例１〕では、図１において二次（水力）エネルギーブロック０２は、二次電気エネルギーの発生はさせない。それは、図３において０１４で示すアルカリ電解水を攪拌して流すための動力としてのみ実施する。
【0028】
次に、図２の内容を説明する。なお、これらの図において図１の説明で符号の説明済みの同じ符号の説明は省略する。図２において、０２１、０２２、０２３は、それぞれ水車、水車の羽根板、（水力）発電機である。
０２４は、前記羽根板０２２を回転させる水流である。
〔実施例１〕では、〔００２４〕に記載した通りに、（水）発電機０２３は利用せずに、水車０２１で発生する動力は、直接電解槽０１中のアルカリ電解水０１４を攪拌・流れの動力に利用する。
図２において、電解槽０１でアルカリ電解水０１４を電気分解して圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６を生成する。それらの圧縮ガスは比重が１よりも小さいので圧力差によって水面０４まで浮上する。
【0029】
次に、図３の内容を説明する。図３において、同図の左半分には電解槽の鳥瞰図、右半分に電解槽の水平方向をＸ１断面、垂直方向をＹ１，Ｙ２断面で切断した断面図である。同図において、０５１、０５２はそれぞれ電解槽の電極、電解槽自体の高さ（厚み）寸法である。
電解槽電極高さ（厚み）０５１、電解槽高さ（厚み）０５２は、それぞれ０．６ｍ、１．０ｍである。電極材料は、陽極０１２・陰極０１１とも同じで、厚さ１ｍｍの厚さのチタン板を１μｍの厚さの白金メッキした材料である。電気端子０１７，０１８も銅板をベースに１μｍの厚さの白金メッキした材料である。
同図において、０１１、０１２、０１３は、それぞれ電解槽の陰極電極（圧縮水素ガス００５発生用）、陽極電極（圧縮酸素ガス００６発生用）、電極間隙である。
同図において、０１１１、０１２１は、それぞれ電解槽の電極端子と電気分解に必要な電気を供給するケーブルである。０１１１と０１２１とは、０２８として一対の電力供給用ケーブルを示す。
同図において、０８１、０８２、０８３、０８４はそれぞれ電解槽から発生した圧縮水素ガス００５並びに圧縮酸素ガス００６とを水面まで浮上させる同心円状ガスパイプの最外径と最内径である。
圧縮水素ガスパイプ最外径０８０は１０ｍ、圧縮水素ガスパイプ最内径０８１は８ｍ、圧縮酸素ガスパイプ最外径は３．５ｍ、圧縮酸素ガスパイプ最内径は２．７ｍ、である。
０２９、０１６はそれぞれ帰路の淡水用パイプ、淡水用パイプが同心円状に回転する状態を示す。
淡水用パイプの最外径は２．５ｍである。
【0030】
図４において、０３０，０３１、０３２は、それぞれガスタービン、汽力タービン、火力発電機である。これらは、回転軸（同心円軸）０４７で結合されてコンバインド・サイクルを構成する。０４０，０４１、０４２は、それぞれガスタービン羽根板、汽力ガスタービン羽根板、コンバインド火力発電機のローターである。
００５４、００５５の逆止弁は流れる方向には開いている（オープン）状態であるので圧縮ガス００５，００６は火力発電ブロック０７に送りこまれる。
低温ヘリウムガス０４３は、圧縮酸素ガス００６と一緒にガスタービン０３０に送りこまれて希釈ガスとして作用する。ガスタービンの排出物は、高温ヘリウムガス０４０と高温水蒸気０４４である。これらのガス（気体）が汽力タービン０３１に送りこまれる。汽力タービン０３１の温度（約１２００℃）から温度（約４００℃）の熱落差と高圧（約４０気圧）から常圧（１気圧）の過程で汽力エネルギーが発生する。
ガスタービン０３０と汽力タービン０３１との熱エネルギーの一部は動力となり、火力発電機のローター０４２を回転させて、効率が高い二次火力発電エネルギーを得る。
それらの圧縮ガス００５，００６はそれぞれ、００５は燃料、００６は燃焼剤となって火力発電ブロック０７の中で燃焼する。燃焼においては不活性ガス（ヘリウムガス０４３、０４５）で酸素ガスは希釈されて使用される。この結果、爆発的燃焼は防止される。
燃焼後の排出物００２７は、水蒸気もしくは高温の淡水である。それらは、例えば海水で冷却されて時間とともに温度が低下した淡水の流れの状態でパイプ００２８を通じて下降する。その水量は電気分解装置０１で電気分解された淡水量に等
水素と酸素を燃焼する代わりに、二次電気エネルギーブロック０７として、燃料電池に使用しても良い。それによっても同程度の発電エネルギーおよび燃焼と同程度の水流を得ることができる。
【0031】
次に、本発明で発電機能を得る実施する手段を説明する。これは、前記した圧力差によるポテンシャルエネルギーと重力による運動エネルギーを獲得する手段である。即ち、前者（１）は、電気分解で水（液体）を圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６とに分解して水面まで浮上させる手段であり、後者（２）は水面から前記電気分解装置０１が敷設された深水までを水流の運動エネルギーとして利用する手段である。ここで、特に重要なのは（１）電気エネルギーの循環サイクルである。この循環サイクルの時間は、電解槽０１に電気分解に必要な一次電気エネルギーを与える時から、二次（火力電気）エネルギーを得てその電気エネルギーを前記一次電気エネルギーに加えて再び電解槽０１で電気分解に使用する迄、の時間（サイクル時間（循環）時間）である。
この循環サイクルの時間毎に、前記ポテンシャルエネルギーを獲得できる。
そして、上記ポテンシャルエネルギーの獲得は、その量は小さいが循環サイクル毎に得られる。故に、燃焼エネルギー量に比べた上記ポテンシャル電気エネルギー量の割合が複利的に増加すること、が特徴である。
【0032】
一例として、一次電気エネルギー量：Ｅｐｒｉｍ＝１０５ｋＷｈ、一次電力Ｐｐｒｉｍ＝１０５ｋＷを考える。また、深水の深さＤ＝４００ｍに電気分解装置０１を敷設してアルカリ電解水０１４を電気分解する、とする。（Ｉ）起動条件（ｔ＜０）
圧縮水素ガスパイプ００５と圧縮酸素ガスパイプ００６とは、それぞれ外部から供給（図示せず）の圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６（不活性ガスで希釈）で充填する。帰路の水（淡水）パイプ００２８も水（淡水）を充填する。
また、電気分解ブロック０１内で電解水０１４を外部から供給（図示せず）される電気エネルギーで攪拌する（水流を作る。更に、二次（火力発電）エネルギーブロック０６では圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６の燃焼に備えて点火装置（図示せず）を起動する。
（ＩＩ）起動（ｔ＝０）：電気分解＝第一サイクル開始
電気分解によって生成される圧縮水素ガスの量ＶＨ２＝１／βｅｌｅｃ ｘ Ｅｐｒｉｍ
βｅｌｅｃ＝実際に電気分解における必要電気エネルギー（電力）係数
＝３．６〜４．４
βｅｌｅｃ０＝３．５１：原（理想）単位＝定数
電気分解の変換効率ηは、ηｅｌｅｃ＝βｅｌｅｃ／βｅｌｅｃ０〜７０〜９０％である。
βｅｌｅｃ＝４．０のとき、ηｅｌｅｃ＝０．８８＝８８％であるから、
得られる燃焼エネルギーＥｃｏｍｂ（は、
Ｅｃｏｍｂ＝０．８８ ｘ Ｅｐｒｉｍ＝８．８ ｘ １０４ｋＷｈ
二次電気エネルギー量Ｅｓｅｃは、Ｅｓｅｃ＝５．０ ｘ １０４ｋＷｈである。
Ｅｓｅｃは、（二次（火力発電）エネルギーブロック０７で得られる燃焼エネルギーを変換効率ηｃｏｎｂ＝５６％で換算した二次電気エネルギー量である。
得られる水素ガス量ＶＨ２と重量ＭＨ２ は、
ＶＨ２＝Ｅｐｒｉｍ／βｅｌｅｃ＝２５，０００Ｎｍ−３
ＭＨ２＝９０ ｘ ２．５ ｘ １０４ｇｒ．
得られる水（淡水）の重量ＭＨ２Ｏは、
ＭＨ２Ｏ＝８１０ ｘ ２．５ ｘ １０４ｇｒ．
〜 ２０ ｔｏｎ
深水から水面までの実効的な水（圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６）が移動することで得られるポテンシャル電気エネルギー量Ｐｓｅｃは、
Ｐｓｅｃ＝ＭＨ２Ｏ ｘ Ｇ ｘ Ｄ＝（２０ｘ １０ｘ ４００）／３６００＝２２ｋＷｈ
ここに、Ｇは重力の加速度、Ｄは深水の深さ、である。
即ち、サイクル当たり全体電気エネルギー量（〜一次電気エネルギー量）に対するポテンシャル電気エネルギー量の寄与率αは、
α＝ポテンシャルエネルギー量／全体電気エネルギー量
〜ポテンシャルエネルギー量／一次電気エネルギー量…………………（１）
２２／１００、０００ ＝ ０．０２２％
【0033】
二次（火力発電）電気エネルギー量は、上記のように、一次電気エネルギー量Ｅｐｒｉｍを電気分解ブロック０１に投入した場合、Ｅｓｅｃ＝０．５６ ｘ Ｅｃｏｍｂ＝０．５６ ｘ ０．８８ ｘ Ｅｐｒｉｍ＝０．４５Ｅｐｒｉｍ
となり、一次電気エネルギー量Ｅｐｒｉｍより小さい。しかし、再度、一次電気エネルギー量に二次（火力発電）電気エネルギー量を加えて、電気分解ブロック０１に供給することによって、二次（火力発電）電気エネルギー量を増すことができる。この際、電気エネルギーはに二次（エネルギーブロック０７に設けられた蓄電装置、あるいはガスの形で圧縮水素ガス００５、圧縮酸素ガス００６として一時貯蔵される。
本発明においては、ポテンシャル電気エネルギー量が得られるので、これを、外部供給電気エネルギー量として使用するか電気分解ブロック０１に加えると、地上に設置された場合よりも電気エネルギー量を増すことができる。
電気分解供給用二次（火力発電）エネルギー０２９６を一次電気エネルギー０２９５と加算して電気分解装置０１用に帰還（循環）させることによって、二次（火力発電）エネルギーブロック０７から生成される二次電気エネルギー量Ｅｓｅｃ０２９６の値を指数関数的に増加できる。
外部供給電気エネルギー量をＥｉｎｔとすると、電気分解ブロック０１の効率と二次（火力発電）エネルギーブロック０７での効率からなる総合効率η、前記寄与率α，前記（電気エネルギーの）循環（サイクル）回数ｎとすれば、Ｅｓｅｃ＝Ｅｉｎｔｘ ηの場合、
Ｅｓｅｃ／Ｅｐｒｉｍ＝η ｘ（１＋α）ｎ……………………………………（２）
ここにηは、電気分解の効率ηｅｌｅｃと火力発電の電気変換効率ηｃｏｎｂ、二次（火力発電）エネルギーブロック０７で得られる交流電気エネルギーを電気分解ブロック０１で必要な直流電気エネルギーに変換する時の変換効率ηｃｏｎｖを乗じた値である。ηｃｏｎｖは、通例０．９である。
総合効率ηは、本実施例では、０．８８ｘ ０．５６ ｘ ０．９＝０．４５である。
また、αは、前記火力発電の電気変換効率ηｃｏｎｂで除した値の可能性もある。
（２）式においてＥｓｅｃが増大すると、ＥｉｎｔにおけるＥｐｒｉｍの量を減らすことが出来る。
一方、二次（火力発電）エネルギーブロック０７で得られる排水（淡水）００２７は、図１に示す帰路の淡水用パイプ０２９を通じて、電解槽０１に向かって流れる。淡水用パイプ０２９の断面積Ｓは、Ｓ＝約５ｍ２である。
故に、時間あたりの第一サイクルでの流速ｖ１は、ｖ１ ＝ ＭＨ２Ｏ／Ｓ＝約４ｍ／ｈである。こ流速ｖ１は、上記の寄与率α＝０．０２２％／サイクルで増加して循環する。
ここで、前記電気エネルギーの循環サイクルｎに比べて、前記排水００２７の循環サイクルは帰路のパイプ０２７を流れる時間もあるために前記電気エネルギーの循環サイクルよりも小さいこと、に留意する。
【0034】
次に、複利計算を１０日サイクル数Ｎと木１０日寄与分Ｘを使った表示をする。１日にｎ＝５０サイクル：１０日数サイクル数Ｎ（サイクル時間Ｔ＝約３０分）とすれば、１０日あたりの寄与率Ｘ〜１．０％／日、Ｎ＝ｎ／５００である。
（２）式を、ＸとＮを使って書き直すと、
Ｅｓｅｃ／Ｅｉｎｔ＝η ｘ（１＋Ｘ）Ｎ………………………………………（３）
１０日サイクル数をＮとすれば、
下記（３）式に従って、１０日あたりのポテンシャルエネルギーの寄与率Ｘとサイクル数Ｎとの関係で、二次（火力発電）電気エネルギー量は、
Ｅｓｅｃ（Ｎ）＝η ｘ Ｅｉｎｔ＝（１＋Ｘ）Ｎ……………………………（４）
内部供給（電気分解）電気エネルギーＥｉｎｔ（Ｎ＋１）は（５）式である。
Ｅｉｎｔ（Ｎ＋１）＝Ｅｐｒｉｍ／２＋Ｅｓｅｃ（Ｎ）／２…………………（５）
（ＩＩＩ）Ｎ（１０日サイクル数））時点の二次電気エネルギー量Ｅｓｅｃ（Ｎ）をサイクル（循環）数Ｎ＞１０では複利計算で算定する。 ここで、η＝０．４、Ｘ＝０．１とする。
Ｅｓｅｃ（Ｎ）＝η ｘ Ｅｉｎｔ（１＋Ｘ）Ｎ＞２を満たすＮが、前記二次電気エネルギー量Ｅｓｅｃ（Ｎ）が前記一次電気エネルギー量Ｅｐｒｉｍ分を当初は外部供給しないで前記電気分解ブロック０１のみに利用した分をある程度賄えるのに必要な日数（１０日サイクルＮ）である。
その日数は、約１９０日（Ｎ＝１９）である。
以上は、排水（淡水流）００２７、００２８の流速ｖは一定で算出した場合である。
実際には、サイクル（循環）毎に、流速も増加するので上記よりも短い日数で一次電気エネルギー量Ｅｐｒｉｍ以上に到達する可能性もある。
【0035】
上記のように、１０日あたりのポテンシャルエネルギーの寄与率Ｘと１０日サイクル数Ｎを使えば、（電気）エネルギー量０２９４を（３）、（４）式に従って算出できる。【0036】
（２）、（３）式に示すように、二次（電気）エネルギー量Ｅｓｅｃ（Ｎ）は、指数関数的に単調に増加する。二次（火力発電）電気エネルギー量Ｅｓｅｃ（Ｎ）の変化量が適当な量に達した時点（日数）で、二次（電気）エネルギー量Ｅｓｅｃ（Ｎ）の一部を外部供給用（電気）エネルギー量Ｅｏｕｔ０２９３として利用できる。即ち、図１において、外部供給電気エネルギー０２９３のエネルギー量は、
Ｅｏｕｔ＝Ｅｐｒｉｍ２＝Ｅｓｅｃ−Ｅｐｒｉｍ＞０…………………………（６）
前記（６）式が成立する条件にＮ（１０日あたりの日数）が到達すれば、そのＥｏｕｔを外部に供給できる。そのＮ（１０日あたりの日数）は、１０．８であり、１０８日である。
【実施例2】
【0037】
〔実施例２〕では、図１に示す二次（水力）エネルギーブロック０２のエネルギーの一部は、図２に示す発電機０２３を使って発電に利用する。他の事項は〔実施例１〕と同じである。即ち、下降する淡水流００２９を利用して、水車０２１の羽根板０２２を回転させる。水車０２１は、水量に応じて回転数が可変であり、水量が変化しても高い効率を維持できる。発電機０２３も回転数可変でインバータを介して、５０Ｈｚ，６０Ｈｚなどの所定の周波数の電力に変換される。
水車０２１と同心円軸で一体化された発電機０２３を回転しで電気エネルギーを得る。その結果は、図１に示すように外部供給用電気エネルギー量０２９３は、、二次（電気）エネルギー量の外部供給分０２９２とポテンシャル電気エネルギー量０２９７を加算した値である。
【0038】
〔実施例１〕と〔実施例２〕において図１に示す一次電気エネルギーブロック０６自体に、同図の二次（火力発電）エネルギーブロックを充当しても良い。即ち、本発明では、外部からの前記一次電気エネルギー０２９５はそれを用いて生成した前記二次電気エネルギー０２９６を加えて、外部には供給しないで電気分解ブロック０１で電気分解用に使用する。即ち（６）式Ｅｓｅｃ−Ｅｐｒｉｍ＞０に至らない間は内部留保（ストック）期間である。そして、（６）式Ｅｓｅｃ−Ｅｐｒｉｍ＞０が成立する時点以降で外部供給用ネット電気エネルギーの０２９３の一部として前記二次（火力発電）電気エネルギー０２９６を利用する（フロー）。或いは、前記二次（火力発電）電気エネルギー０２９６を本発明で説明したシステムとは別の本発明に基づくシステムにおいて、一次電気エネルギーブロック０６として利用しても良い。
ここで、前記したＥｓｅｃ（Ｎ）、Ｅｏｕｔ＝Ｅｐｒｉｍ２＝Ｅｓｅｃ−Ｅｐｒｉｍなどの電気エネルギー量（３）、（４）、（６）式及びそれら累積した電気エネルギー量（図示せず）は計測器で計測される。
同様に、前記電気エネルギー量に対応する圧縮水素ガス００６のガス量、累積ガス量、排水０２７の水量、累積水量も計測器（図示せず）で計測される。これらのガス量、水量を測定することでも本発明の効果は明らかに出来る。
更に、電気量、累積電力量を計測すれば水素ガス量、水量へは容易に換算できる。
また、前記電気エネルギーだけではなくて、前記圧縮水素ガスや、微量のヘリウムを含有する水（淡水）を外部に供給も出来る。
更に、（３）、（４）式は、前記したＮ，Ｘ，ηなどを使って理論（設計）的に求めるか、実験データで作成したチャート（グラフ）から求めても良い。
【実施例3】
【0039】
〔実施例３〕は、一次電気エネルギー量：Ｅｉを本発明による圧縮水素ガスからなるエネルギー貯蔵体に当該電気エネルギーを貯蔵したり取り出して利用する、電気エネルギー貯蔵システムに関る。【0040】
本発明では、深水から水面までの細長いパイプの中に圧縮水素ガスをエネルギー貯蔵する。即ち、前記深水から水面まで細長いパイプが貯蔵容器となる。本発明では、深水を電気分解する手段で上記一次電気エネルギーを前記、貯蔵体に貯蔵するシステムである。以下、図５、図２、図３、図４、を用いて説明する。
図２は、本発明の二次（水力）エネルギーブロックと電気分解ブロックに関る摸式的鳥瞰図である。
図３は、本発明の電気分解ブロックの構成図である。
図４は、本発明の二次（火力発電）ブロックの構成図である。
図５は、本発明の電気エネルギー貯蔵システムの全体システム構成図である。
【0041】
図５において、１２は、水（淡水）の供給通路である。図５において、１３、１４、１５は、それぞれ、深水、水面、深水の深さである。
１６、１７は、それぞれ、一次（電気）エネルギーブロック、二次（火力発電）エネルギーブロックである。１８は、海もしくは淡水湖、貯水池である。
１０５、１０６は、それぞれ、圧縮水素ガス、圧縮酸素ガスである。
１２７は、排水である。
１０２７は水を補給する補給体である。
１０２８、１０２９は、それぞれ、補給水である。
１０５１、１０５４は、それぞれ、開閉弁である。
１０５２、１０５３、１０５５は、それぞれ、逆止弁である。
１２９１、１２９２は、それぞれ、外部供給一次電気エネルギー、外部供給二次電気エネルギーである。
１２９３，１２９４、１２９９は、それぞれ、外部供給ネット電気エネルギー、内部供給一次電気エネルギー、電力加算スイッチである。
〔実施例３〕では１６には太陽電池による電気エネルギーを用いており、その電気エネルギーの一部（余剰）を前記エネルギー貯蔵体１０５に貯蔵する。
図４、５において電解水０１４は、電気分解を起動させる前に外部から供給される電気エネルギー（図示せず）から得られる動力で、図３に示すように電気分解ブロック１１の内部の電解水０１４を攪拌する（又は流れ（水流）を作る）。本システムでは、電解水０１４が電気分解ブロック１１から流出しない特徴がある。
【0042】
〔実施例３〕においては、圧縮水素ガス１０５のみを、電気エネルギーとして貯蔵する手段である。圧縮酸素ガス１０６は、１８へ排出する。圧縮水素ガス１０５の燃焼には、大気圧雰囲気にある空気中の酸素を利用する（図示せず）。１２は補給体１０２７から供給され水（淡水）の通路である。１０５１、１０５２、１０５５は、それぞれ、１１の電解水０１４を１１から外部に流出させない目的の逆止弁である。
１０５１、１０５４は、開閉弁である。
【0043】
次に、図２の内容を説明する。なお、これらの図において図１の説明で符号の説明済みの同じ符号の説明は省略する。図２において、０２１、０２２、０２３は、それぞれ水車、水車の羽根板、（水）発電機である。
０２４は、前記羽根板０２２を回転させる水流である。
（実施形態１）では、〔００２５〕に記載した通りに、（水）発電機０２３は利用せずに、水車０２１で発生する動力は、直接電解槽０１中のアルカリ電解水０１４を攪拌・流れの動力に利用する。図２において、電解槽０１でアルカリ電解水０１４を電気分解して圧縮水素ガス００５と圧縮酸素ガス００６を生成する。それらの圧縮ガスは比重が１よりも小さいので浮力によって水面０４まで浮上する。
【0044】
次に、図３の内容を説明する。図３において、同図の左半分には電解槽の鳥瞰図、右半分には電解槽の水平方向をＸ１断面、垂直方向をＹ１，Ｙ２断面で切断した断面図である。同図において、０５１、０５２はそれぞれ電解槽の電極、電解槽自体の高さ（厚み）寸法である。
電解槽電極高さ（厚み）０５１、電解槽高さ（厚み）０５２は、それぞれ０．６ｍ、１．０ｍである。電極材料は、陽極０１２・陰極０１１とも同じで、厚さ１ｍｍの厚さのチタン板を１μｍの厚さの白金メッキした材料である。電気端子０７，０８も銅板をベースに１μｍの厚さの白金メッキした材料である。
同図において、０１１、０１２、０１３は、それぞれ電解槽の陰極電極（圧縮水素ガス発生用）、陽極電極（圧縮酸素ガス発生用）、電極間隙である。
同図において、０１１１、０１２１は、それぞれ電解槽の電極端子と電気分解に必要な電気を供給するケーブルである。０１１１と０１２１とは、０２８として一対の電力供給用ケーブルを示す。
同図において、０８１、０８２、０８３、０８４はそれぞれ電解槽から発生した圧縮水素ガス並びに圧縮酸素ガスを水面まで浮上させる同心円状ガスパイプの最外径と最内径である。
圧縮水素ガスパイプ最外径０８０は１０ｍ、圧縮水素ガスパイプ最内径０８１は８ｍ、圧縮酸素ガスパイプ最外径は３．５ｍ、圧縮酸素ガスパイプ最内径は２．７ｍ、である。
０２９、０１６はそれぞれ帰路の淡水用パイプ、淡水用パイプが同心円状に回転する状態を示す。
淡水用パイプの最外径は２．５ｍである。
【0045】
図４において、０３０，０３１、０３２は、それぞれガスタービン、汽力タービン、火力発電機である。これらは、回転軸（同心円軸）０４７で結合されてコンバインド・サイクルを構成する。０４０，０４１、０４２は、それぞれガスタービン羽根板、汽力ガスタービン羽根板、コンバインド火力発電機のローターである。
００５１、００５２の開閉弁は開いている（オープン）状態であるので圧縮ガス００５，００６は火力発電ブロック０７に送りこまれる。
低温ヘリウムガス０４３は、圧縮酸素ガス００６と一緒にガスタービン０３０に送りこまれて希釈ガスとして作用する。ガスタービンの排出物は、高温ヘリウムガス０４０と高温水蒸気０４４である。これらのガス（気体）が汽力タービン０３１に送りこまれる。汽力タービン０３１の温度（約１２００℃）から温度（約４００℃）の熱落差と高圧（約１０気圧）から常圧（１気圧）の過程で汽力エネルギーが発生する。
ガスタービン０３０と汽力タービン０３１との熱エネルギーの一部は動力となり、火力発電機のローター０４２を回転させて、効率が高い火力発電エネルギーを得る。
それらの圧縮ガス００５，００６はそれぞれ、００５は燃料、００６は燃焼剤となって火力発電ブロック０７の中で燃焼する。燃焼においては不活性ガス（ヘリウムガス０４３、０４５）で酸素ガスは希釈されて使用される。この結果、爆発的燃焼は防止される。
燃焼後の排出物は、水蒸気もしくは高温の淡水である。それらは、例えば海水で冷却されて時間とともに温度が低下した淡水の流れの状態でパイプ００２７を通じて下降する。その水量は電気分解装置０１で電気分解された淡水量に等しい。
【0046】
貯蔵する一次電気エネルギー量：Ｅｐｒｉｍ＝１０６ｋＷｈであり、一日あたり１０時間（Ｈｏｕｒ）電力：Ｐｐｒｉｍ＝１０５ＫＷを水深Ｄ＝１００ｍまでのパイプに貯蔵する。貯蔵された一次電気エネルギー量：Ｅｐｒｉｍの約５０％に相当する二次電気エネルギー量：Ｅｓｅｃが、図５に示す二次（火力発電）ブロックか１７から外部供給用電気エネルギー１２９２として取り出すことが出来る。水深ＤはＤ＝１００ｍであり、（実施形態１）の水深Ｄ（Ｄ＝４００ｍ）と異なる。
圧縮水素ガス１０５のパイプ仕様は（実施形態１）と同じである。即ち、ガスパイプの外径、内径の大きさは（実施形態１）に等しい。圧縮酸素ガス１０６のパイプには、圧縮酸素ガスと淡水が混在しても良い。
電気分解電極高さ（厚さ）０５１、電解槽高さ（厚さ）０５２も（実施形態１）に等しい。
帰路の水（淡水）パイプ１２の仕様も（実施形態１）の００２７に等しい。
【0047】
１１と１２とは、少なくともそれらの一部分は深水１３の領域にあって、１８に浮かんでいる構造体である。これらの構造体の周囲は１８で囲まれており、１８との分離構造（収容体）は金属、プラスチック、などである。それらの体積は、収容物である水、圧縮水素ガス、圧縮酸素ガスの重さよりも充分に小さく、水面から同じ深さに位置しており、夫々の分離構造（収容体）を含めた比重は８よりも僅かに小さくほぼ同じポテンシャル（水圧）である。それらの位置の固定・調節には周知技術である、碇・錘・浮きが用いられる（図示せず）。
図５に示すように１１において使用される電解水０１４は、逆止弁１０５２、１０５３、１０５５で１１の外部には流出しない。これによって、（１）アルカリ元素による汚染を防止する、（２）アルカリ元素の使用量を大幅に削減する。
【0048】
図５で、圧縮水素ガス１０５のパイプの内部は、淡水で充填した状態で逆止弁１０５と開閉弁１０５１を閉じる。淡水００２８の逆止弁１０５５も閉じる。電気分解ブロック１１で貯蔵する一次電気エネルギー量：Ｅｐｒｉｍ＝１０６ＫＷＨに相当する一次電気エネルギー（太陽光発電）を圧縮水素ガス１０５のパイプ内部に貯蔵する。【0049】
後述すように、太陽電池のような一次（電気）エネルギーブロック１６からの一次（電気）エネルギー１２９４の供給がとまっても、二次（火力発電）エネルギーブロック１７からの二次（電気）エネルギー１２９４によって、最低限電気分解ブロック１１の電気分解装置が稼働できる状態は維持する。そのように、開閉弁１０５１を調節する。【0050】
即ち、開閉弁１０５１を開いて（オープン）にして、圧縮水素ガス１０５を二次（火力発電）エネルギーブロック１７へ供給すると同時に淡水１０２５を補給して電気分解ブロック１１へ供給する。１７（＝０７：図４））で圧縮水素ガス１０５（＝００５：図４）を燃料、空気中の酸素（図示せず）を燃焼剤として燃焼させてタービン（０７：図４）を回転させる。その動力の一部を二次電気エネルギーとして取り出す。二次電気エネルギー量：Ｅｓｅｃは所定の時間貯蔵された一次電気エネルギーの約５０％程度である。
【0051】
なお、本発明において、本システムを起動させる前に外部から圧縮水素ガス（図示せず）を図５に示す圧縮水素ガス１０５用パイプに予め充填・貯蔵しておいても良い。その圧縮水素ガスの一部もしくは全部を取り出して二次（火力発電）エネルギーブロック１７で燃焼させて使用時の二次電気エネルギーを得ても良い。その場合には、使用した量の圧縮水素ガス１０５を一次（火力発電）エネルギーブロック１６からの一次（電気）エネルギーを補給する。
【0052】
〔実施例３〕の応用例の変形を説明する。前記したように（周知のように）、一次電気エネルギーに〔実施例３〕での一次電気エネルギー１６に用いた太陽光発電に限らず風力発電においても、それらが、天候条件や朝夜によって電気エネルギー１６が変動する。その一方で、需要電力も天候条件や朝夜によって変動する。
それ故、一次電気エネルギー貯蔵システムとしては、これら電気エネルギーの生産変動と需要変動を極力整合できることが非常に重要である。本実施例では、昼間の需要変動（午後２時頃がピーク）に合わせて、前記貯蔵体１０５の開閉弁１０５１を調節する手段で生産量（貯蔵体１０５からの水素ガス放出量）を需要変動に合わせることが出来る。
【0053】
特に、〔特許文献３〕に示したように、深水を電気分解して、生成される圧縮水素ガスを貯蔵体とするシステムでは電気分解ブロック１１自体に電気エネルギーを供給する必要がある。ところが、一次電気エネルギー１６が太陽光発電の場合には、夜間には一次電気エネルギー１６がゼロとなって発電しない懸念がある。【0054】
本発明では、この課題を解決するために、エネルギー貯蔵体１０５に貯蔵された後二次（火力発電）エネルギーブロック１７で発電される二次電気エネルギー１２９２を、その量が平坦量の部分と前記需要電気エネルギーの増加に極力対応する変動部分とからなるように、開閉弁１０５１を調節する。前記平坦量の二次電気エネルギー（図示せず）は、図１に示す電気分解用一次電気エネルギーとして電気分解装置にも利用される（図示せず）。その電気エネルギーは、図２の電気分解ブロック０１（図５の電気分解ブロック１１）における電解水０１４に流れを形成したり、円形電極０１１、０１２のいずれかを回転させたりする動力としても利用される。【実施例4】
〔実施例４〕は、温度差を利用するランキンサイクルによる発電に関る。【0055】
海水の温度差（温度差１５℃以上）を利用した地上設置のランキンサイクルによる発電はよく知られているが、深い海水をくみ上げるのに余分のポンプエネルギーを消費する。本発明においては、図６に示すように電気分解ブロック２００１で生成した圧縮水素ガスの圧縮酸素ガスの上昇流を利用して配管２００２において電気分解ブロック２００１の水もポンプの動力なしに、同時に汲み上げる。配管２００２は周囲の海水によって、海水の温度（１０℃程度）まで、冷却されている。従って、上昇する水も海水の温度まで冷却される。配管２００２では、水素の気液混合流と酸素の気液混合流を別々の配管を用いて上昇させ別々の気液分離手段２００３を用いて水を分離することができる。配管２００２に、酸素と水素とを別々に貯蔵しておき、必要な時に上昇流をつくることができる。あるいは、特開２００６−２１８３８５に記載されているように、水素貯蔵タンク２０１２に気液分離後の水素を貯蔵することもできる。電気分解ブロック２００１の動作とランキンサイクルブロック２００７の動作は、同期、非同期いずれでもよい。ランキンサイクルと水素貯蔵タンクの組み合わせには進歩性がある。ランキンサイクルは、高温側でアンモニアなどの作動媒体を蒸発させ、タービン、ピストンなどを動かし低温側でアンモニアなどの作動媒体を凝縮させるサイクルである。気液分離手段２００３で分離した水素と酸素を水素エネルギーブロック２００４（二次（火力発電）エネルギーブロックあるいは燃料電池）に供給する。ここで水素と酸素が反応して、排熱が生成され、水素エネルギーブロック２００４の高温排熱２００５はランキンサイクル２００７の高温側の熱交換器に供給され、ランキンサイクル２００７の高温側のアンモニアなどの作動媒体に熱を与え、蒸発させる。
気液分離手段２００３で分離したくみ上げた低温水２００６をランキンサイクルブロック２００７の低温側の熱交換器に供給し、アンモニアなどの作動媒体を凝縮させる。
ランキンサイクルブロック２００７の熱交換器に供給された水は、水素エネルギーブロック２００４で水素と酸素の反応で生じた水と一緒に、配管２００８を通って電気分解ブロック２００１に戻る。戻る途中に設置した水力タービン発電機２００９で電気エネルギーを得る。
ここで、水素エネルギーブロック２００４を省略し、生成された水素と酸素を外部に供給することもできる。この場合、ランキンサイクルブロック２００７の低温側熱交換器には、上昇した低温水２００４が供給されるが、ランキンサイクルブロック２００７の高温側の熱交換器には、地上の高温の海水、あるいは河川水、ダム水、工業用排水などが供給される。
この実施例において、大量の水を循環させることが重要である。大量の水を循環させることによって、電気分解ブロック２００１における高圧下の水素、酸素の電極からの離脱が促進され性能が向上すると同時に、水力タービン発電機２００９の発電量を増すことができる。大量の水を上昇させるためには特開平９−２９１３８５の地上配置における水電解装置の水循環装置に記載されているように、電気分解ブロック２００１に供給する電流を間欠的にすることが挙げられる。深水では、気泡が圧縮されて小さくなり上昇力が低下するので、電流制御が特に重要である。深水に設置した電気分解ブロック２００１の電流を、水圧、供給電力によって、最適に制御することには進歩性がある。
【0056】
一次電気エネルギーブロック２０１０の電力を電流制御ブロック２０１１経由で電気分解ブロック２００１に供給する。電流制御ブロック２０１１で水の上昇量が最大になるように、圧力、水流量、供給電力に応じて、電流の時間的変化を制御する。たとえば、電流をＯＮ，ＯＦＦ制御して気泡を上昇させる場合に、圧力が高い時は、気泡の径が小さいので、電流のＯＮ時間を長くし、気体の体積容積割合を大きくする。電流が多い場合には、気泡の数が多く、気体の体積容積割合が大きいので電流のＯＮ時間を短くする。これによって、上昇水量を最大にし、ランキンサイクルブロック２００７の発電量を最大にするとともに、水力タービン発電機２００９の発電量を最大にすることができる。すなわち、電解槽ブロック２００１に供給する電力、圧力に応じて、電流の時間的パターン（矩形パルス、正弦状、台形パルス、周波数変調等）を制御することによって、深水の圧力が高い状態でも、大量の水を上昇させることができる。【0057】
本発明の思想は、単に、本明細書、図面、請求範囲のスコープを超えて広く適用可能である。例えば、〔実施例１〕、〔実施例２〕、〔実施例３〕で説明した事項の一部は、〔実施例４〕でも適用できる。その逆の適用も出来る。即ち、本発明で説明した水（淡水）の循環過程で、例えば蒸発によって水量が減少した時の減少量は外部から補給すること、も可能である。
また、圧縮水素ガスの燃焼において、〔実施例１〕、〔実施例２〕、〔実施例３〕ではヘリウムガスで希釈した圧縮酸素ガスで、又〔実施例４〕では空気中の酸素ガスで説明した。しかし、それらは、相互で利用可能である。
また、図で説明した、同心円状の圧縮水素ガス、圧縮酸素ガス、水（淡水）の配列は、それぞれのパイプを合わせた装置全体の断面積を最小にしている。
また、図３で説明した、同心円状の電気分解装置はその陽極もしくは陰極を回転させることが出来る。これによって、実効的な攪拌・水流の発生が出来る。
【産業上の利用可能性】
【0058】
（１）高濃度アルカリ元素・塩素ガス・次亜塩素酸ガスなどが、海に拡散しない。従って、漁業補償問題や海水・海水域内での淡水の所属権利のような非技術的問題を解決もしくは極小化できる、可能性がある。（２）初期に外部から投入する電気分解用一次電気エネルギーが前記ポテンシャルエネルギーの循環の度の寄与で、全体の電気エネルギーが指数関数的に増加していくことを定量的に予測できる、可能性がある。
（３）初期に外部から投入する電気分解用一次電気エネルギー量を凌駕する二次電気エネルギー量を安いコストで外部へ供給できる、可能性がある。
（４）貯蔵する電気エネルギーが太陽電池であっても、夜間に電気エネルギーを供給す一方で需要が多い昼間は需要変動に対応した電気エネルギーを供給できる、可能性がある。
（５）需要が大きい昼間の電気エネルギーを供給できる、可能性がある。
（６）電気エネルギー貯蔵は貯蔵体を予め気体で充填しておくので需要に即応できる、可能性がある。
【符号の簡単な説明】
【0059】
０１ 電気分解ブロック（電解槽）０２ 二次（水力発電）エネルギーブロック
０３ 深海（深水）
０４ 海面（水面）
０５ 水深
０６ 一次（電気）エネルギーブロック
０７ 二次（火力発電）エネルギーブロック
０８ 海（海水）
００５ 圧縮水素ガス
００６ 圧縮酸素ガス
０１１ 電解槽陰極（圧縮水素ガス電極）
０１２ 電解槽陽極（圧縮酸素ガス電極）
０１３ 電解槽電極間隙
０１４ アルカリ電解水（流）
０１６ 回転軸
０１７ 陰極の電気端子
０１８ 陽極の電気端子
０２１ 水車
０２２ 羽根板
０２３ （水）発電機
０２４ 羽根板を回転させる水流
０２８ 電力ケーブル（制御線含む）
０２９ 帰路用排水（淡水）パイプ最外径 ２．５ｍ
０３０ ガスタービン
０３１ 汽力タービン
０３２ （火力・コンバインド）発電機
０４０ ガスタービン回転羽根
０４１ 汽力タービン回転羽根
０４２ コンバインド発電機ローター
０４３ 低温ヘリウムガス
０４４ 高温水蒸気
０４７ 回転軸
０４５ 高温ヘリウムガス
０４６ 低温ヘリウムガス
０５１ 電解槽電極高さ（厚み）：０．６ｍ
０５２ 電解槽高さ（厚み）：１．０ｍ
０８０ 圧縮水素ガスパイプ最外径：１０ｍ
０８１ 圧縮水素ガスパイプ最内径： ８ｍ
０８２ 圧縮酸素ガスパイプ最外径：３．５ｍ
０８３ 圧縮酸素ガスパイプ最内径：２．７ｍ
００２７ 排水（淡水流）
００２８ 排水（淡水流）
００２９ 排水（淡水流）
０１１１ 電解槽陰極端子
０１２１ 電解槽陽極端子
０２９１ 外部供給用一次電気エネルギー
０２９２ 外部供給用二次（火力）電気エネルギー
０２９３ 外部供給用ネット電気エネルギー
０２９４ 内部（電気分解用）供給ネット電気エネルギー
０２９５ 内部（電気分解用）供給用一次電気エネルギー
０２９６ 内部（電気分解用）供給用二次（火力）電気エネルギー
０２９７ 外部供給用二次（水力発電）電気エネルギー
０２９８ 電力加算スイッチ１
０２９９ 電力加算スイッチ２
００５１、００５５ 逆止弁（圧縮水素ガス）
００５２、００５４ 逆止弁（圧縮酸素ガス）
００５３ 逆止弁（淡水）
１１ 電気分解ブロック（貯蔵）
１２ 水供給通路（貯蔵）
１３ 深水（貯蔵）
１４ 水面（貯蔵）
１５ 深水深さ（貯蔵）
１６ 一次（電気）エネルギーブロック（貯蔵）
１７ 二次（火力発電）エネルギーブロック（貯蔵）
１８ 海もしくは淡水湖、貯水池（貯蔵）
１０５ 圧縮水素ガス（貯蔵体）
１０６ 圧縮酸素ガス（貯蔵）
１２７ 排水（貯蔵）
１０２７ 水補給体
１０２８ 補給水（貯蔵）
１０２９ 補給水（貯蔵）
１０５１ 開閉弁（貯蔵）
１０５２ 逆止弁（貯蔵）
１０５３ 逆止弁（貯蔵）
１０５４ 開閉弁（貯蔵）
１０５５ 逆止弁（貯蔵）
１２９１ 外部供給一次電気エネルギー（貯蔵）
１２９２ 外部供給二次電気エネルギー（貯蔵）
１２９３ 外部供給ネット電気エネルギー（貯蔵）
１２９４ 内部供給一次電気エネルギー（貯蔵）
１２９９ 電力加算スイッチ（貯蔵）
２００１ 電気分解ブロック
２００２ 配管（パイプ）
２００３ 気水分離手段
２００４ 水素エネルギーブロック
２００５ 高温排熱
２００６ 低温水
２００７ ランキンサイクルブロック
２００８ 配管（パイプ）
２００９ 水力タービン発電機
２０１０ 一次電気エネルギーブロック
２０１１ 電流制御ブロック
２０１２ 水素貯蔵タンク