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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-10
(45)【発行日】2023-08-21
(54)【発明の名称】エネルギ利用システム、および、炭素含有材料の製造方法
(51)【国際特許分類】
C25B 15/021 20210101AFI20230814BHJP
C25B 1/135 20210101ALI20230814BHJP
C25B 1/23 20210101ALI20230814BHJP
C25B 3/26 20210101ALI20230814BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20230814BHJP
C25B 9/67 20210101ALI20230814BHJP
【ＦＩ】
C25B15/021
C25B1/135
C25B1/23
C25B3/26
C25B9/00 Z
C25B9/67
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2023009245
(22)【出願日】2023-01-25
(65)【公開番号】P2023110890
(43)【公開日】2023-08-09
【審査請求日】2023-01-25
(31)【優先権主張番号】P 2022011716
(32)【優先日】2022-01-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022128063
(32)【優先日】2022-08-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】503027931
【氏名又は名称】学校法人同志社
(73)【特許権者】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】後藤 琢也
(72)【発明者】
【氏名】石川 正道
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 崇
(72)【発明者】
【氏名】川添 政宣
(72)【発明者】
【氏名】武田 信明
(72)【発明者】
【氏名】岸川 洋介
(72)【発明者】
【氏名】山内 昭佳
(72)【発明者】
【氏名】磯貝 智弘
【審査官】酒井 英夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０７４２０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００８３８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１３８９０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１６８４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５１３９１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２５Ｂ １／００－１５／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱媒体を取り込んで送り出すポンプ（３２、３２ａ）と、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを利用して前記熱媒体を加熱する加熱部（８０、１０、１３、３６、３６ａ）と、
前記熱媒体の熱を用いて電解液を加熱する電解還元装置（７０、７０ｘ、７０ｙ）と、
熱エネルギ回収部（２０、２３、３４、２０ａ、２４、３４ａ）と、
を有し、前記熱媒体が循環する循環回路（３０、３０ａ）を備え、
前記再生可能エネルギにより発電された電力を利用して駆動され、第１冷媒が循環するヒートポンプ（１０、１０ａ）を備え、
前記循環回路は、前記熱媒体の熱を貯蔵エネルギとして貯蔵する貯蔵部（３０、３０ａ）を有し、
前記加熱部は、前記ヒートポンプにより加熱された前記第１冷媒の熱によって、前記熱媒体を加熱し、
前記熱エネルギ回収部は、前記貯蔵エネルギを利用して発電するヒートエンジン（２０、２０ａ）であり、
前記電解還元装置（７０、７０ｘ、７０ｙ）は、前記ヒートエンジンにより発電された電力を利用して前記電解液に電圧を印加する、
エネルギ利用システム（１、１ａ、１ｂ）。
【請求項2】
前記ヒートポンプにより冷却された前記熱媒体の冷熱を利用して二酸化炭素ハイドレートを成長させ、前記二酸化炭素ハイドレートを分解することにより二酸化炭素を気体として回収する二酸化炭素ガス回収部（５５、５７）をさらに備えた、請求項１に記載のエネルギ利用システム。
【請求項3】
前記ヒートポンプは、圧縮機（１２）と、前記圧縮機と駆動軸（１７）を介して連結された第１膨張機（１５）と、を有しており、前記圧縮機の回転が、前記第１膨張機で回収された動力により補助される、
請求項１または２に記載のエネルギ利用システム。
【請求項4】
前記電解還元装置は、前記貯蔵エネルギを利用して前記電解液を加熱し、前記ヒートエンジンにより発電された電力を利用して前記電解液に電圧を印加することで、前記電解液を還元して炭素含有材料を得る第１電解還元装置（７０ｘ）と、前記貯蔵エネルギを利用して加熱された水を電気分解する第２電解還元装置（７０ｙ）と、の少なくともいずれかを有する、請求項１または２に記載のエネルギ利用システム。
【請求項5】
前記ヒートポンプの冷媒が、前記排熱により加熱される、請求項１または２に記載のエネルギ利用システム。
【請求項6】
前記貯蔵部は、第１貯蔵部（３５、３５ａ）と、第２貯蔵部（３７、３７ａ）を含み、前記第１貯蔵部の前記熱媒体が、前記ヒートポンプにより加熱された後に、前記第２貯蔵部に送られる、
請求項１または２に記載のエネルギ利用システム。
【請求項7】
前記第２貯蔵部に送られる前記熱媒体の温度は、２００℃以上になる、請求項６に記載のエネルギ利用システム。
【請求項8】
前記ヒートポンプの冷媒が、二酸化炭素、アルゴン、および、空気からなる群より選択される１種または２種以上である、請求項７に記載のエネルギ利用システム。
【請求項9】
前記第２貯蔵部に送られる前記熱媒体の温度は、２００℃未満である、請求項６に記載のエネルギ利用システム。
【請求項10】
前記ヒートポンプの冷媒が、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、および、二酸化炭素からなる群より選択される１種または２種以上を含み、前記ヒートエンジンの冷媒が、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、および、二酸化炭素からなる群より選択される１種または２種以上を含む、
請求項９に記載のエネルギ利用システム。
【請求項11】
前記ヒートポンプ、前記貯蔵部、前記ヒートエンジン、および、前記電解還元装置の制御を行う制御機器（１００）をさらに備え、前記制御機器は、前記貯蔵部に貯蔵された前記貯蔵エネルギおよび前記ヒートエンジンにより発電された電力が利用されるように制御を行う、
請求項１または２に記載のエネルギ利用システム。
【請求項12】
前記貯蔵部に貯蔵された前記貯蔵エネルギと、前記ヒートエンジンで発電された電力と、前記電解還元装置における前記電解液への電圧の印加により得られる材料と、の少なくともいずれかを、需要家の求めに応じて供給するために用いられる、請求項１または２に記載のエネルギ利用システム。
【請求項13】
循環回路（３０、３０ａ、２３０）を循環する熱媒体を、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを利用して加熱する工程と、加熱された前記熱媒体の熱を用いて電解液を加熱して電解還元を行う工程と、
を含み、
前記熱媒体は、前記再生可能エネルギにより発電された電力を利用して駆動され、第１冷媒が循環するヒートポンプサイクルにより加熱され、
前記ヒートポンプサイクルにより加熱された前記熱媒体の熱を貯蔵エネルギとして貯蔵する工程と、
前記貯蔵エネルギを利用してヒートエンジンサイクルにより発電する工程と、
を含み、
前記貯蔵エネルギを利用して前記電解液を加熱し、前記ヒートエンジンサイクルにより発電された電力を利用して前記電解液に電圧を印加して電解還元を行う、
炭素含有材料の製造方法。
【請求項14】
前記貯蔵エネルギを利用して加熱された水を電気分解する工程を含む、請求項１３に記載の炭素含有材料の製造方法。
【請求項15】
前記ヒートポンプサイクルの冷媒が前記排熱により加熱される工程をさらに含む、請求項１３または１４に記載の炭素含有材料の製造方法。
【請求項16】
前記熱媒体が、砂または岩石と空気とを含む混合流体、および、溶融塩からなる群より選択される１種または２種以上である、請求項１３または１４に記載の炭素含有材料の製造方法。
【請求項17】
前記熱媒体が、砂または岩石と空気とを含む混合流体、水、サーマルオイル、イオン液体、および、溶融塩からなる群より選択される１種または２種以上である、請求項１３または１４のいずれか１項に記載の炭素含有材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
エネルギ利用システム、および、炭素含有材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球環境を配慮し、例えば、温室効果ガスである二酸化炭素等を削減する観点から、この二酸化炭素を還元することにより、炭素化合物等としての再利用を図るカーボンリサイクルに係る技術の開発が進んでいる。
【0003】
例えば、特許文献１（特開２０１６－８９２３０号公報）によれば、二酸化炭素を分解して単なる炭素材料を得るに留まることなく、さらに進んで、二酸化炭素を原料としたダイヤモンド等の高付加価値の炭素材料を製造することを提案している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、地球環境を配慮して、温室効果ガスである二酸化炭素を削減させるために、二酸化炭素から炭素含有材料を製造するのであるから、その炭素含有材料を製造する際には、二酸化炭素等の温室効果ガスの増大を招くようなエネルギの使用が抑制されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第１観点に係るエネルギ利用システムは、ポンプと、加熱部と、電解還元装置と、熱エネルギ回収部と、を有する循環回路を備える。循環回路には、熱媒体が循環する。ポンプは、熱媒体を取り込んで送り出す。加熱部は、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを利用して熱媒体を加熱する。電解還元装置は、熱媒体の熱を用いて電解液を加熱する。
【0006】
ここで、再生可能エネルギとしては、例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス発電、地熱発電、潮汐発電、水素燃焼発電、および、アンモニア燃焼発電からなる群より選択される１種または２種以上により得られるエネルギであってよい。この再生可能エネルギは、電力会社が運用する主要な電力ネットワークを経て供給される電力等のようなエネルギと比較して、時間帯等に応じて得られるエネルギ量が一定でない不安定なものであってよい。
【0007】
ここで、排熱は、特に限定されず、例えば、火力発電所、原子力発電所、化学工場、精錬所、清掃工場、地熱、温泉水等において排出される熱を挙げることができる。
【0008】
このエネルギ利用システムによれば、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを利用して、熱媒体を加熱し、電解還元装置は、熱媒体の熱を用いて電解液を加熱する。これにより、二酸化炭素等の温室効果ガスの増大を招くようなエネルギの使用を抑制しつつ、電解液から還元された材料を得ることができる。
【0009】
例えば、二酸化炭素が供給された電解液を電解還元することにより二酸化炭素を削減させる場合には、電解還元に要する熱エネルギとして、二酸化炭素を排出してしまう工程を経て得られるエネルギではなく、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを用いているために、二酸化炭素の削減を、二酸化炭素の排出を抑制しながら行うことが可能になる。
【0010】
第２観点に係るエネルギ利用システムは、第１観点に係るエネルギ利用システムにおいて、熱媒体は、水である。加熱部は、ボイラである。
【0011】
このエネルギ利用システムでは、ボイラによって水を加熱して得られる蒸気を用いて、電解液を加熱することができる。
【0012】
第３観点に係るエネルギ利用システムは、第２観点に係るエネルギ利用システムにおいて、熱エネルギ回収部は、膨張機を有している。電解還元装置は、膨張機により発電された電力を利用して電解液に電圧を印加する。
【0013】
このエネルギ利用システムでは、蒸気の熱エネルギを膨張機において回収して、得られる電力を電解還元に利用することが可能になる。
【0014】
第４観点に係るエネルギ利用システムは、第１観点から第３観点のいずれかに係るエネルギ利用システムにおいて、電解還元装置は、貯留部を有している。貯留部は蓄熱媒体を貯留する。蓄熱媒体は、電解液を加熱する。蓄熱媒体は、循環回路を流れる熱媒体と熱的に接触することで加熱される。
【0015】
このエネルギ利用システムでは、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを蓄熱媒体に蓄熱させながら、電解液を加熱することが可能になる。
【0016】
なお、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギが不安定になることで循環回路を流れる熱媒体の温度が変動することがあっても、その温度変動を平準化させて、高品質な熱エネルギを利用することが可能となる。
【0017】
第５観点に係るエネルギ利用システムは、第１観点に係るエネルギ利用システムにおいて、再生可能エネルギにより発電された電力を利用して駆動され、第１冷媒が循環するヒートポンプをさらに備える。循環回路は、熱媒体の熱を貯蔵エネルギとして貯蔵する貯蔵部を有する。加熱部は、ヒートポンプにより加熱された第１冷媒の熱によって、熱媒体を加熱する。熱エネルギ回収部は、貯蔵エネルギを利用して発電するヒートエンジンである。電解還元装置は、ヒートエンジンにより発電された電力を利用して電解液に電圧を印加する。
【0018】
このエネルギ利用システムによれば、再生可能エネルギにより発電された電力を利用してヒートポンプを駆動させるため、ヒートポンプを駆動させることに伴う環境負荷を低減させることができる。そして、ヒートポンプにより加熱された熱媒体の熱が貯蔵エネルギとして貯蔵部に貯蔵される。このため、再生可能エネルギによる電力の供給が不安定なことがあっても、ヒートポンプにより加熱された熱媒体の熱を貯蔵エネルギとして貯蔵することで、不安定さを緩和させることができる。そして、電解還元装置が、貯蔵エネルギを熱エネルギとして利用して電解液を加熱し、貯蔵エネルギをヒートエンジンにより発電された電力エネルギとして利用して電解液に電圧を印加することで、電解液から還元された材料を得ることができる。ここで、電解液の加熱と電圧印加に用いられる貯蔵エネルギは、供給される再生可能エネルギそのものと比べて、ヒートポンプサイクルにより得られるエネルギとして貯蔵部に貯蔵されることで、供給を安定化させることが可能である。このため、電解還元における温度と印加電圧の調整を良好に行うことが可能であり、電解還元を効率的に進めることが可能になる。また、貯蔵エネルギのうち、電解液の加熱に用いられるエネルギを差し引いた残りの少なくとも一部のエネルギを、電解還元において必要な電力として利用することが可能になる。そして、二酸化炭素が供給された電解液を電解還元することにより二酸化炭素を削減させる場合に、電解還元に要する熱エネルギおよび電力エネルギとして、二酸化炭素を排出してしまう工程を経て得られるエネルギではなく、再生可能エネルギを用いたヒートポンプサイクルを経て得られるエネルギを用いている。これにより、二酸化炭素の削減を、二酸化炭素の排出を抑制しながら行うことが可能になる。
【0019】
第６観点に係るエネルギ利用システムは、第５観点に係るエネルギ利用システムにおいて、二酸化炭素ガス回収部をさらに備える。二酸化炭素ガス回収部は、ヒートポンプにより冷却された熱媒体の冷熱を利用して二酸化炭素ハイドレートを成長させる。二酸化炭素ガス回収部は、二酸化炭素ハイドレートを分解することにより二酸化炭素を気体として回収する。
【0020】
このエネルギ利用システムによれば、ヒートポンプによる熱媒体の加熱と同時に生じる冷熱を利用して、二酸化炭素を効率的に回収することが可能になる。
【0021】
第７観点に係るエネルギ利用システムは、第５観点または第６観点に係るエネルギ利用システムにおいて、ヒートポンプは、圧縮機と、圧縮機と駆動軸を介して連結された第１膨張機と、を有している。圧縮機の回転は、第１膨張機で回収された動力により補助される。
【0022】
このエネルギ利用システムによれば、第１膨張機で回収された動力により圧縮機の回転駆動が補助されるため、ヒートポンプの運転効率を高めることができる。
【0023】
第８観点に係るエネルギ利用システムは、第５観点から第７観点のいずれかに係るエネルギ利用システムにおいて、電解還元装置は、第１電解還元装置と第２電解還元装置との少なくともいずれかを有する。第１電解還元装置は、貯蔵エネルギを利用して電解液を加熱し、ヒートエンジンにより発電された電力を利用して電解液に電圧を印加することで、電解液を還元して炭素含有材料を得る。第２電解還元装置は、貯蔵エネルギを利用して加熱された水を電気分解する。
【0024】
このエネルギ利用システムによれば、貯蔵エネルギを利用して、炭素含有材料と、水素または酸素と、の少なくともいずれかを得ることが可能になる。
【0025】
第９観点に係るエネルギ利用システムは、第５観点から第８観点のいずれかに係るエネルギ利用システムにおいて、ヒートポンプの冷媒が、排熱により加熱される。
【0026】
このエネルギ利用システムによれば、環境負荷を低減させることができる。
【0027】
第１０観点に係るエネルギ利用システムは、第５観点から第９観点のいずれかに係るエネルギ利用システムにおいて、貯蔵部は、第１貯蔵部と、第２貯蔵部を含む。第１貯蔵部の熱媒体は、ヒートポンプにより加熱された後に、第２貯蔵部に送られる。
【0028】
このエネルギ利用システムによれば、第１貯蔵部における熱媒体と、第２貯蔵部における熱媒体と、の温度が異なる。このため、異なる温度領域を用いた加熱を行うことが可能となる。
【0029】
第１１観点に係るエネルギ利用システムは、第１０観点に係るエネルギ利用システムにおいて、第２貯蔵部に送られる熱媒体の温度は、２００℃以上になる。
【0030】
第１２観点に係るエネルギ利用システムは、第１１観点に係るエネルギ利用システムにおいて、ヒートポンプの冷媒が、二酸化炭素、アルゴン、および、空気からなる群より選択される１種または２種以上である。
【0031】
このエネルギ利用システムによれば、熱媒体を２００℃以上の温度領域まで加熱する際のヒートポンプの駆動を効率的に行うことができる。
【0032】
第１３観点に係るエネルギ利用システムは、第１０観点に係るエネルギ利用システムにおいて、第２貯蔵部に送られる熱媒体の温度は、２００℃未満である。
【0033】
第１４観点に係るエネルギ利用システムは、第１３観点に係るエネルギ利用システムにおいて、ヒートポンプの冷媒が、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、および、二酸化炭素からなる群より選択される１種または２種以上を含む。ヒートエンジンの冷媒が、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、および、二酸化炭素からなる群より選択される１種または２種以上を含む。
【0034】
このエネルギ利用システムによれば、熱媒体を２００℃未満の温度領域まで加熱する際のヒートポンプの駆動を効率的に行うことができる。
【0035】
第１５観点に係るエネルギ利用システムは、第５観点から第１４観点のいずれかに係るエネルギ利用システムにおいて、制御機器をさらに備える。制御機器は、ヒートポンプ、貯蔵部、ヒートエンジン、および、電解還元装置の制御を行う。制御機器は、貯蔵部に貯蔵された貯蔵エネルギおよびヒートエンジンにより発電された電力が利用されるように制御を行う。
【0036】
なお、制御機器は、さらに、ヒートポンプ、貯蔵部、ヒートエンジン、および、電解還元装置の少なくともいずれかの制御パラメータや状況について、管理および運用を行うものであってよい。
【0037】
このエネルギ利用システムによれば、熱や電力の量を把握しながら、熱や電力を使うことができるので、エネルギ利用システム全体の効率を高めることができる。特に、ヒートポンプと貯蔵部とヒートエンジンの状況を把握した制御機器が電解還元装置の制御を行うことで、電解還元の条件を詳細に制御しやすい。
【0038】
第１６観点に係るエネルギ利用システムは、第５観点から第１５観点のいずれかに係るエネルギ利用システムにおいて、貯蔵部に貯蔵された貯蔵エネルギと、ヒートエンジンで発電された電力と、電解還元装置における電解液への電圧の印加により得られる材料と、の少なくともいずれかを、需要家の求めに応じて供給するために用いられる。
【0039】
なお、このエネルギ利用システムは、需要家からの求めを通信回線を介して受け付ける受付部を備えていてもよい。
【0040】
このエネルギ利用システムによれば、熱、電力、材料のいずれかを望む需要家に対して、これらを供給することができる。
【0041】
第１７観点に係る炭素含有材料の製造方法は、循環回路を循環する熱媒体を、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを利用して加熱する工程と、加熱された熱媒体の熱を用いて電解液を加熱して電解還元を行う工程と、を含む。
【0042】
ここで、再生可能エネルギとしては、例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス発電、地熱発電、潮汐発電、水素燃焼発電、および、アンモニア燃焼発電からなる群より選択される１種または２種以上により得られるエネルギであってよい。この再生可能エネルギは、電力会社が運用する主要な電力ネットワークを経て供給される電力等のようなエネルギと比較して、時間帯等に応じて得られるエネルギ量が一定でない不安定なものであってよい。
【0043】
ここで、排熱は、特に限定されず、例えば、火力発電所、原子力発電所、化学工場、精錬所、清掃工場、地熱、温泉水等において排出される熱を挙げることができる。
【0044】
この炭素含有材料の製造方法によれば、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを利用して、熱媒体を加熱し、熱媒体の熱を用いて電解液を加熱することで電解還元を行う。これにより、二酸化炭素等の温室効果ガスの増大を招くようなエネルギの使用を抑制しつつ、電解液から還元された材料を得ることができる。
【0045】
例えば、二酸化炭素が供給された電解液を電解還元することにより二酸化炭素を削減させる場合には、電解還元に要する熱エネルギとして、二酸化炭素を排出してしまう工程を経て得られるエネルギではなく、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを用いているために、二酸化炭素の削減を、二酸化炭素の排出を抑制しながら行うことが可能になる。
【0046】
第１８観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第１７観点に係る炭素含有材料の製造方法において、熱媒体は、水である。水は、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを利用してボイラにおいて加熱される。
【0047】
この炭素含有材料の製造方法によれば、ボイラによって水を加熱して得られる蒸気を用いて、電解液を加熱することができる。
【0048】
第１９観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第１８観点に係る炭素含有材料の製造方法において、熱媒体の熱エネルギを膨張機において回収して発電する工程と、膨張機により発電された電力を利用して電解液に電圧を印加する工程と、をさらに含む。
【0049】
この炭素含有材料の製造方法によれば、蒸気の熱エネルギを膨張機において回収して、得られる電力を電解還元に利用することが可能になる。
【0050】
第２０観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第１７観点から第１９観点のいずれかに係る炭素含有材料の製造方法において、加熱された熱媒体の熱を用いて、貯留部に貯留している蓄熱媒体を加熱する。加熱された蓄熱媒体の熱を用いて、電解液を加熱する。
【0051】
この炭素含有材料の製造方法によれば、再生可能エネルギまたは排熱により得られるエネルギを蓄熱媒体に蓄熱させながら、電解液を加熱することが可能になる。
【0052】
第２１観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第１７観点に係る炭素含有材料の製造方法において、再生可能エネルギにより発電された電力を利用して駆動されるヒートポンプサイクルにより熱媒体を加熱する工程と、ヒートポンプサイクルにより加熱された熱媒体の熱を貯蔵エネルギとして貯蔵する工程と、貯蔵エネルギを利用してヒートエンジンサイクルにより発電する工程と、貯蔵エネルギを利用して電解液を加熱し、ヒートエンジンサイクルにより発電された電力を利用して電解液に電圧を印加して電解還元を行う工程と、を含む。
【0053】
この炭素含有材料の製造方法によれば、再生可能エネルギにより発電された電力を利用してヒートポンプを駆動させるため、ヒートポンプを駆動させることに伴う環境負荷を低減させることができる。そして、ヒートポンプにより加熱された熱媒体の熱が貯蔵エネルギとして貯蔵される。このため、再生可能エネルギによる電力の供給が不安定なことがあっても、ヒートポンプにより加熱された熱媒体の熱を貯蔵エネルギとして貯蔵することで、不安定さを緩和させることができる。そして、貯蔵エネルギを熱エネルギとして利用して電解液を加熱し、貯蔵エネルギをヒートエンジンにより発電された電力エネルギとして利用して電解液に電圧を印加することで、電解液を電解還元して、炭素含有材料を得ることができる。ここで、電解液の加熱と電圧印加に用いられる貯蔵エネルギは、供給される再生可能エネルギそのものと比べて、ヒートポンプサイクルにより得られるエネルギとして貯蔵されているため、供給を安定化させることが可能である。このため、電解還元における温度と印加電圧の調整を良好に行うことが可能であり、電解還元を効率的に進めることが可能になる。また、貯蔵エネルギのうち、電解液の加熱に用いられるエネルギを差し引いた残りの少なくとも一部のエネルギを、電解還元において必要な電力として利用することが可能になる。そして、二酸化炭素が供給された電解液を電解還元することにより二酸化炭素を削減させる場合に、電解還元に要する熱エネルギおよび電力エネルギとして、二酸化炭素を排出してしまう工程を経て得られるエネルギではなく、再生可能エネルギを用いたヒートポンプサイクルを経て得られるエネルギを用いている。これにより、二酸化炭素の削減を、二酸化炭素の排出を抑制しながら行うことが可能になる。
【0054】
第２２観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第２１観点に係る炭素含有材料の製造方法において、水を電気分解する工程を含む。当該水は、貯蔵エネルギの少なくとも一部を利用して加熱される。
【0055】
この炭素含有材料の製造方法によれば、貯蔵エネルギを利用して、水素または酸素を得ることが可能になる。
【0056】
第２３観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第２１観点または第２２観点に係る炭素含有材料の製造方法において、ヒートポンプサイクルの冷媒が排熱により加熱される工程をさらに含む。
【0057】
この炭素含有材料の製造方法によれば、環境負荷を低減させることができる。
【0058】
第２４観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第２１観点から第２３観点のいずれかに係る炭素含有材料の製造方法において、熱媒体が、砂または岩石と空気とを含む混合流体、および、溶融塩からなる群より選択される１種または２種以上である。
【0059】
この炭素含有材料の製造方法によれば、熱媒体の温度を高めて、高温の熱エネルギを貯蔵することが可能になる。
【0060】
第２５観点に係る炭素含有材料の製造方法は、第２１観点から第２３観点のいずれかに係る炭素含有材料の製造方法において、熱媒体が、砂または岩石と空気とを含む混合流体、水、サーマルオイル、イオン液体、および、溶融塩からなる群より選択される１種または２種以上である。
【0061】
この炭素含有材料の製造方法によれば、ヒートポンプサイクルにより加熱された熱媒体の熱の損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】第１実施形態に係るエネルギ利用システムの概略構成図である。
【図2】第２実施形態に係るエネルギ利用システムの概略構成図である。
【図3】第３実施形態に係るエネルギ利用システムの概略構成図である。
【図4】他の実施形態Ｄに係るエネルギ利用システムの概略構成図である。
【図5】マイクログリッドシステムで用いられるネットワークの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0063】
以下、本実施形態に係るエネルギ利用システムおよび材料の製造方法について、例を挙げつつ説明する。
【0064】
（１）第１実施形態
エネルギ利用システム１は、再生可能エネルギを利用して、熱エネルギと電力と有用物質を得てこれらを活用するシステムであって、図１に示すように、ヒートポンプ１０と、ヒートエンジン２０と、第１熱利用サイクル３０と、第２熱利用サイクル４０と、排ガス供給ライン５０と、電解還元装置７０と、を備えている。
エネルギ利用システム１は、再生可能エネルギを利用して、熱エネルギと電力と有用物質を得てこれらを活用するシステムであって、図１に示すように、ヒートポンプ１０と、ヒートエンジン２０と、第１熱利用サイクル３０と、第２熱利用サイクル４０と、排ガス供給ライン５０と、電解還元装置７０と、を備えている。
【0065】
（１－１）ヒートポンプ
ヒートポンプ１０は、第１冷媒が充填された第１冷媒回路１１を備えている。第１冷媒としては、例えば、二酸化炭素、アルゴン、空気等を用いることができる。第１冷媒回路１１は、第１圧縮機１２と、第１高温熱交換器１３と、第１膨張機１５と、第１低温熱交換器１６と、中間熱交換器１４と、を有している。第１圧縮機１２は、吸入した第１冷媒を圧縮し、第１高温熱交換器１３に送る。第１圧縮機１２では、例えば、第１冷媒が二酸化炭素である場合には、臨界圧力を超える圧力となるまで加圧される。第１圧縮機１２は、再生可能エネルギ供給部８０を介して供給される再生可能エネルギが動力源として用いられる。なお、ヒートポンプ１０の駆動制御には、再生可能エネルギ供給部８０を介して供給される再生可能エネルギのみが動力源として用いられてもよいし、当該再生可能エネルギと電力会社から供給される電力との両方が駆動源として用いられてもよい。なお、再生可能エネルギと電力会社から供給される電力との両方が用いられる場合には、再生可能エネルギの電力の方が、電力会社から供給される電力よりも多く用いられることが好ましい。
ヒートポンプ１０は、第１冷媒が充填された第１冷媒回路１１を備えている。第１冷媒としては、例えば、二酸化炭素、アルゴン、空気等を用いることができる。第１冷媒回路１１は、第１圧縮機１２と、第１高温熱交換器１３と、第１膨張機１５と、第１低温熱交換器１６と、中間熱交換器１４と、を有している。第１圧縮機１２は、吸入した第１冷媒を圧縮し、第１高温熱交換器１３に送る。第１圧縮機１２では、例えば、第１冷媒が二酸化炭素である場合には、臨界圧力を超える圧力となるまで加圧される。第１圧縮機１２は、再生可能エネルギ供給部８０を介して供給される再生可能エネルギが動力源として用いられる。なお、ヒートポンプ１０の駆動制御には、再生可能エネルギ供給部８０を介して供給される再生可能エネルギのみが動力源として用いられてもよいし、当該再生可能エネルギと電力会社から供給される電力との両方が駆動源として用いられてもよい。なお、再生可能エネルギと電力会社から供給される電力との両方が用いられる場合には、再生可能エネルギの電力の方が、電力会社から供給される電力よりも多く用いられることが好ましい。
【0066】
再生可能エネルギは、例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス発電、地熱発電、潮汐発電、水素燃焼発電、アンモニア燃焼発電等により得られるエネルギであり、なかでも、比較的定常的に発電を行うことが可能であり、排出される二酸化炭素の量も抑制される観点から、太陽光発電、風力発電、地熱発電が好ましい。また、第１圧縮機１２と第１膨張機１５とは、駆動軸１７を介して連結されている。第１圧縮機１２には、第１膨張機１５で回収された動力が駆動軸１７を介して伝達され、第１圧縮機１２の駆動力が補助される。第１高温熱交換器１３は、第１高温熱交換器１３を流れる第１冷媒と、第１熱利用サイクル３０の第１高温利用熱交換部３６を流れる第１熱媒体と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、第１熱媒体を加熱し、第１冷媒を冷却させる。第１高温熱交換器１３を通過した第１冷媒は、中間熱交換部１４ａに送られ、中間熱交換器１４を流れる第１冷媒と、互いに混ざり合うことなく熱交換される。中間熱交換部１４ａを通過した第１冷媒は、第１膨張機１５において減圧され、第１低温熱交換器１６に送られる。なお、第１圧縮機１２で圧縮され第１膨張機１５で減圧されることで第１冷媒回路１１を循環する第１冷媒の圧力は、例えば、第１冷媒が二酸化炭素である場合には２ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下である。第１圧縮機１２で圧縮された第１冷媒の圧力は、例えば、２５ＭＰａであってもよい。また、第１膨張機１５で減圧された第１冷媒の圧力は、例えば、３ＭＰａでもよい。第１低温熱交換器１６は、第１低温熱交換器１６を流れる第１冷媒と、第２熱利用サイクル４０の第２低温利用熱交換部４３を流れる第２熱媒体と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、第２熱媒体を冷却し、第１冷媒を加熱させる。第１低温熱交換器１６を通過した第１冷媒は、中間熱交換器１４に送られる。中間熱交換器１４では、上述の通り、中間熱交換器１４を流れる第１冷媒が、中間熱交換部１４ａを流れる第１冷媒により加熱される。中間熱交換器１４を通過した第１冷媒は、第１圧縮機１２に吸入される。
【0067】
（１－２）ヒートエンジン
ヒートエンジン２０は、第２冷媒が充填された第２冷媒回路２１を備えている。第２冷媒としては、例えば、二酸化炭素、水、アルゴン、空気等を用いることができる。第２冷媒回路２１は、第２圧縮機２２と、第２高温熱交換部２３と、第２膨張機２４と、インジェクション流路２５と、第２低温熱交換器２６と、を有している。第２圧縮機２２は、吸入した第２冷媒を圧縮し、第２高温熱交換部２３に送る。第２圧縮機２２では、例えば、第２冷媒が二酸化炭素である場合には、臨界圧力を超える圧力となるまで加圧される。第２高温熱交換部２３は、第２高温熱交換部２３を流れる第２冷媒と、第１熱利用サイクル３０の第１低温利用熱交換器３４を流れる第１熱媒体と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、第２冷媒を加熱し、第１熱媒体を冷却させる。第２高温熱交換部２３を通過した第２冷媒は、第２膨張機２４に送られる。第２膨張機２４に送られた第２冷媒は、中間圧力まで減圧され、一部が、分岐して第２圧縮機２２に吸入され、残りの一部が低圧まで減圧され、第２低温熱交換器２６に送られる。なお、第２膨張機２４は、第２冷媒を減圧する際に回収されるエネルギを用いて発電を行う。この第２膨張機２４で発電された電力は、ヒートポンプ１０の第１圧縮機１２の動力源、電解還元装置７０で印加する電圧のための電源等として用いることができる。なお、第２膨張機２４は、第２圧縮機２２に対して動力を伝達させるために、駆動軸を介して第２圧縮機２２と連結されていてもよい。第２低温熱交換器２６は、第２低温熱交換器２６を流れる第２冷媒と、冷熱貯蔵タンクから供給されて冷却流路９１を流れる流体と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、当該流体を加熱し、第２冷媒を冷却させる。なお、当該流体は、特に限定されず、例えば、第２熱利用サイクル４０の第２高温タンク４８に貯留されている第２熱媒体であってもよい。第２低温熱交換器２６を通過した第２冷媒は、第２圧縮機２２に送られる。なお、第２圧縮機２２には、中間圧力部分に向けて、第２膨張機２４で減圧された第２冷媒がインジェクションされる。
ヒートエンジン２０は、第２冷媒が充填された第２冷媒回路２１を備えている。第２冷媒としては、例えば、二酸化炭素、水、アルゴン、空気等を用いることができる。第２冷媒回路２１は、第２圧縮機２２と、第２高温熱交換部２３と、第２膨張機２４と、インジェクション流路２５と、第２低温熱交換器２６と、を有している。第２圧縮機２２は、吸入した第２冷媒を圧縮し、第２高温熱交換部２３に送る。第２圧縮機２２では、例えば、第２冷媒が二酸化炭素である場合には、臨界圧力を超える圧力となるまで加圧される。第２高温熱交換部２３は、第２高温熱交換部２３を流れる第２冷媒と、第１熱利用サイクル３０の第１低温利用熱交換器３４を流れる第１熱媒体と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、第２冷媒を加熱し、第１熱媒体を冷却させる。第２高温熱交換部２３を通過した第２冷媒は、第２膨張機２４に送られる。第２膨張機２４に送られた第２冷媒は、中間圧力まで減圧され、一部が、分岐して第２圧縮機２２に吸入され、残りの一部が低圧まで減圧され、第２低温熱交換器２６に送られる。なお、第２膨張機２４は、第２冷媒を減圧する際に回収されるエネルギを用いて発電を行う。この第２膨張機２４で発電された電力は、ヒートポンプ１０の第１圧縮機１２の動力源、電解還元装置７０で印加する電圧のための電源等として用いることができる。なお、第２膨張機２４は、第２圧縮機２２に対して動力を伝達させるために、駆動軸を介して第２圧縮機２２と連結されていてもよい。第２低温熱交換器２６は、第２低温熱交換器２６を流れる第２冷媒と、冷熱貯蔵タンクから供給されて冷却流路９１を流れる流体と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、当該流体を加熱し、第２冷媒を冷却させる。なお、当該流体は、特に限定されず、例えば、第２熱利用サイクル４０の第２高温タンク４８に貯留されている第２熱媒体であってもよい。第２低温熱交換器２６を通過した第２冷媒は、第２圧縮機２２に送られる。なお、第２圧縮機２２には、中間圧力部分に向けて、第２膨張機２４で減圧された第２冷媒がインジェクションされる。
【0068】
（１－３）第１熱利用サイクル
第１熱利用サイクル３０は、第１熱媒体が充填された第１熱利用回路３１を備えている。第１熱媒体としては、例えば、砂または岩石と空気とを含む混合流体、溶融塩等を用いることができる。第１熱利用回路３１は、第１熱媒体ポンプ３２と、電解還元温調部３３と、第１低温利用熱交換器３４と、第１低温タンク３５と、第１高温利用熱交換部３６と、第１高温タンク３７と、を有している。第１熱媒体ポンプ３２は、第１熱媒体を第１熱利用サイクル３０に循環させる流れを生じさせる。第１熱媒体ポンプ３２を通過した第１熱媒体は、電解還元温調部３３に送られる。電解還元温調部３３に送られた第１熱媒体は、電解還元される電解液を加熱等して、電解液の温度を調整する。電解還元温調部３３を通過した第１熱媒体は、第１低温利用熱交換器３４に送られる。第１低温利用熱交換器３４は、第１低温利用熱交換器３４を流れる第１熱媒体と、ヒートエンジン２０の第２高温熱交換部２３を流れる第２冷媒と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、第１熱媒体を冷却し、第２冷媒を加熱させる。第１低温利用熱交換器３４を通過した第１熱媒体は、第１低温タンク３５に送られる。第１低温タンク３５に貯留される第１熱媒体の温度は、２００℃以上であり、２５０℃以上３５０℃以下であることが好ましく、例えば、３００℃である。第１低温タンク３５を通過した第１熱媒体は、第１高温利用熱交換部３６に送られる。第１高温利用熱交換部３６を流れる第１熱媒体は、ヒートポンプ１０の第１高温熱交換器１３を流れる第１冷媒と熱交換し、加熱される。第１高温利用熱交換部３６を通過した第１熱媒体は、第１高温タンク３７に送られる。第１高温タンク３７に貯留される第１熱媒体の温度は、２００℃以上であり、５００℃以上７００℃以下であることが好ましく、例えば、６００℃である。第１高温タンク３７を通過した第１熱媒体は、第１熱媒体ポンプ３２に送られる。なお、第１低温タンク３５と第１高温タンク３７とは、いずれも断熱材によって周囲から覆われていることが好ましい。
第１熱利用サイクル３０は、第１熱媒体が充填された第１熱利用回路３１を備えている。第１熱媒体としては、例えば、砂または岩石と空気とを含む混合流体、溶融塩等を用いることができる。第１熱利用回路３１は、第１熱媒体ポンプ３２と、電解還元温調部３３と、第１低温利用熱交換器３４と、第１低温タンク３５と、第１高温利用熱交換部３６と、第１高温タンク３７と、を有している。第１熱媒体ポンプ３２は、第１熱媒体を第１熱利用サイクル３０に循環させる流れを生じさせる。第１熱媒体ポンプ３２を通過した第１熱媒体は、電解還元温調部３３に送られる。電解還元温調部３３に送られた第１熱媒体は、電解還元される電解液を加熱等して、電解液の温度を調整する。電解還元温調部３３を通過した第１熱媒体は、第１低温利用熱交換器３４に送られる。第１低温利用熱交換器３４は、第１低温利用熱交換器３４を流れる第１熱媒体と、ヒートエンジン２０の第２高温熱交換部２３を流れる第２冷媒と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、第１熱媒体を冷却し、第２冷媒を加熱させる。第１低温利用熱交換器３４を通過した第１熱媒体は、第１低温タンク３５に送られる。第１低温タンク３５に貯留される第１熱媒体の温度は、２００℃以上であり、２５０℃以上３５０℃以下であることが好ましく、例えば、３００℃である。第１低温タンク３５を通過した第１熱媒体は、第１高温利用熱交換部３６に送られる。第１高温利用熱交換部３６を流れる第１熱媒体は、ヒートポンプ１０の第１高温熱交換器１３を流れる第１冷媒と熱交換し、加熱される。第１高温利用熱交換部３６を通過した第１熱媒体は、第１高温タンク３７に送られる。第１高温タンク３７に貯留される第１熱媒体の温度は、２００℃以上であり、５００℃以上７００℃以下であることが好ましく、例えば、６００℃である。第１高温タンク３７を通過した第１熱媒体は、第１熱媒体ポンプ３２に送られる。なお、第１低温タンク３５と第１高温タンク３７とは、いずれも断熱材によって周囲から覆われていることが好ましい。
【0069】
（１－４）第２熱利用サイクル
第２熱利用サイクル４０は、第２熱媒体が充填された第２熱利用回路４１を備えている。第２熱媒体としては、例えば、エチレングリコール等の不凍液または水等を用いることができる。第２熱利用回路４１は、第２熱媒体ポンプ４２と、第２低温利用熱交換部４３と、第２低温タンク４４と、冷熱利用部４５と、第２高温利用熱交換器４６と、温熱利用部４７と、第２高温タンク４８と、を有している。第２熱媒体ポンプ４２は、第２熱媒体を第２熱利用サイクル４０に循環させる流れを生じさせる。第２熱媒体ポンプ４２を通過した第２熱媒体は、第２低温利用熱交換部４３に送られる。第２低温利用熱交換部４３に送られた第２熱媒体は、第１低温熱交換器１６を流れる第１冷媒との間で互いに混ざり合うことなく熱交換することで、冷却される。第２低温利用熱交換部４３を通過した第２熱媒体は、第２低温タンク４４に送られる。第２低温タンク４４に貯留される第２熱媒体の温度は、例えば、０℃以上５℃以下であり、０℃であることが好ましい。第２低温タンク４４を通過した第２熱媒体は、冷熱利用部４５に送られる。冷熱利用部４５は、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するために回収タンク５５の成長槽５５ａを冷却する。具体的には、回収タンク５５の成長槽５５ａは、冷却されることにより、二酸化炭素をハイドレートの形で固定化させるための氷成長タンクとして機能する。冷熱利用部４５において回収タンク５５の成長槽５５ａを冷却した第２熱媒体は、第２高温利用熱交換器４６に送られる。第２高温利用熱交換器４６は、第２高温利用熱交換器４６を流れる第２熱媒体と、排ガス供給ライン５０の排ガス冷却部５２を流れる排ガスと、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行い、第２熱媒体は加熱され、排ガスは冷却される。第２高温利用熱交換器４６を通過した第２熱媒体は、温熱利用部４７に送られる。温熱利用部４７は、成長した二酸化炭素ハイドレート９３を気化させるために気化タンク５７の気化槽５７ａを温める。温熱利用部４７を通過した第２熱媒体は、第２高温タンク４８に送られる。第２高温タンク４８に貯留される第２熱媒体の温度は、例えば、３０℃以上７０℃以下であり、５０℃であってよい。第２高温タンク４８の第２熱媒体は、再度、第２熱媒体ポンプ４２に送られる。
第２熱利用サイクル４０は、第２熱媒体が充填された第２熱利用回路４１を備えている。第２熱媒体としては、例えば、エチレングリコール等の不凍液または水等を用いることができる。第２熱利用回路４１は、第２熱媒体ポンプ４２と、第２低温利用熱交換部４３と、第２低温タンク４４と、冷熱利用部４５と、第２高温利用熱交換器４６と、温熱利用部４７と、第２高温タンク４８と、を有している。第２熱媒体ポンプ４２は、第２熱媒体を第２熱利用サイクル４０に循環させる流れを生じさせる。第２熱媒体ポンプ４２を通過した第２熱媒体は、第２低温利用熱交換部４３に送られる。第２低温利用熱交換部４３に送られた第２熱媒体は、第１低温熱交換器１６を流れる第１冷媒との間で互いに混ざり合うことなく熱交換することで、冷却される。第２低温利用熱交換部４３を通過した第２熱媒体は、第２低温タンク４４に送られる。第２低温タンク４４に貯留される第２熱媒体の温度は、例えば、０℃以上５℃以下であり、０℃であることが好ましい。第２低温タンク４４を通過した第２熱媒体は、冷熱利用部４５に送られる。冷熱利用部４５は、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するために回収タンク５５の成長槽５５ａを冷却する。具体的には、回収タンク５５の成長槽５５ａは、冷却されることにより、二酸化炭素をハイドレートの形で固定化させるための氷成長タンクとして機能する。冷熱利用部４５において回収タンク５５の成長槽５５ａを冷却した第２熱媒体は、第２高温利用熱交換器４６に送られる。第２高温利用熱交換器４６は、第２高温利用熱交換器４６を流れる第２熱媒体と、排ガス供給ライン５０の排ガス冷却部５２を流れる排ガスと、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行い、第２熱媒体は加熱され、排ガスは冷却される。第２高温利用熱交換器４６を通過した第２熱媒体は、温熱利用部４７に送られる。温熱利用部４７は、成長した二酸化炭素ハイドレート９３を気化させるために気化タンク５７の気化槽５７ａを温める。温熱利用部４７を通過した第２熱媒体は、第２高温タンク４８に送られる。第２高温タンク４８に貯留される第２熱媒体の温度は、例えば、３０℃以上７０℃以下であり、５０℃であってよい。第２高温タンク４８の第２熱媒体は、再度、第２熱媒体ポンプ４２に送られる。
【0070】
（１－５）排ガス供給ライン
排ガス供給ライン５０は、工場等で用いられた燃焼ガス等の高温で二酸化炭素を多く含む排ガスを対象として、二酸化炭素の回収と排熱の回収を行うための流路である排ガス流路５１を備えている。ここで用いられる排ガスは、例えば、０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で４０℃以上８０℃以下のガスであってもよく、０．１ＭＰａで６０℃のガスであってもよい。排ガス流路５１は、排ガス冷却部５２と、排ガス圧縮機５３と、発電機５４と、回収タンク５５と、ハイドレート供給路５６と、気化タンク５７と、ガス供給路５８と、を有している。排ガス冷却部５２を流れる排ガスは、第２熱利用サイクル４０の第２高温利用熱交換器４６を流れる第２熱媒体との間で互いに混ざり合うことなく熱交換することで、冷却され、排ガス圧縮機５３に送られる。排ガス圧縮機５３は、排ガスを圧縮し、氷成長タンクとしての回収タンク５５の成長槽５５ａに供給する。なお、排ガス圧縮機５３で圧縮されて回収タンク５５の成長槽５５ａに供給された排ガスの圧力は、例えば、１．０ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下であってよく、１．５ＭＰａであってよい。回収タンク５５の成長槽５５ａでハイドレートとなることなく溢れた排ガスは、発電機５４に送られる。発電機５４では、エネルギが回収され、発電されることで、電力が得られる。この発電機５４で発電された電力は、ヒートポンプ１０の第１圧縮機１２の動力源、電解還元装置７０で印加する電圧のための電源等として用いることができる。ハイドレート供給路５６は、回収タンク５５の成長槽５５ａにおいて成長した二酸化炭素ハイドレート９３を、気化タンク５７の気化槽５７ａに送るための流路である。ハイドレート供給路５６は、開閉弁５６ａを有しており、開閉弁５６ａが開状態の場合に二酸化炭素ハイドレート９３を回収タンク５５から気化タンク５７に送る。気化タンク５７の気化槽５７ａで暖められた二酸化炭素ハイドレート９３は、気化することで、二酸化炭素ガスとなる。なお、気化タンク５７の気化槽５７ａにおける排ガスの圧力は、例えば、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下であってよく、０．２ＭＰａであってよい。この二酸化炭素ガスは、ガス供給路５８を介して、電解還元装置７０の電解槽７１に送られる。なお、ガス供給路５８は、開閉弁５８ａを有しており、開閉弁５８ａが開状態の場合に二酸化炭素ガスを通過させる。
排ガス供給ライン５０は、工場等で用いられた燃焼ガス等の高温で二酸化炭素を多く含む排ガスを対象として、二酸化炭素の回収と排熱の回収を行うための流路である排ガス流路５１を備えている。ここで用いられる排ガスは、例えば、０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で４０℃以上８０℃以下のガスであってもよく、０．１ＭＰａで６０℃のガスであってもよい。排ガス流路５１は、排ガス冷却部５２と、排ガス圧縮機５３と、発電機５４と、回収タンク５５と、ハイドレート供給路５６と、気化タンク５７と、ガス供給路５８と、を有している。排ガス冷却部５２を流れる排ガスは、第２熱利用サイクル４０の第２高温利用熱交換器４６を流れる第２熱媒体との間で互いに混ざり合うことなく熱交換することで、冷却され、排ガス圧縮機５３に送られる。排ガス圧縮機５３は、排ガスを圧縮し、氷成長タンクとしての回収タンク５５の成長槽５５ａに供給する。なお、排ガス圧縮機５３で圧縮されて回収タンク５５の成長槽５５ａに供給された排ガスの圧力は、例えば、１．０ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下であってよく、１．５ＭＰａであってよい。回収タンク５５の成長槽５５ａでハイドレートとなることなく溢れた排ガスは、発電機５４に送られる。発電機５４では、エネルギが回収され、発電されることで、電力が得られる。この発電機５４で発電された電力は、ヒートポンプ１０の第１圧縮機１２の動力源、電解還元装置７０で印加する電圧のための電源等として用いることができる。ハイドレート供給路５６は、回収タンク５５の成長槽５５ａにおいて成長した二酸化炭素ハイドレート９３を、気化タンク５７の気化槽５７ａに送るための流路である。ハイドレート供給路５６は、開閉弁５６ａを有しており、開閉弁５６ａが開状態の場合に二酸化炭素ハイドレート９３を回収タンク５５から気化タンク５７に送る。気化タンク５７の気化槽５７ａで暖められた二酸化炭素ハイドレート９３は、気化することで、二酸化炭素ガスとなる。なお、気化タンク５７の気化槽５７ａにおける排ガスの圧力は、例えば、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下であってよく、０．２ＭＰａであってよい。この二酸化炭素ガスは、ガス供給路５８を介して、電解還元装置７０の電解槽７１に送られる。なお、ガス供給路５８は、開閉弁５８ａを有しており、開閉弁５８ａが開状態の場合に二酸化炭素ガスを通過させる。
【0071】
（１－６）電解還元装置
電解還元装置７０は、電解液を電解還元することにより、炭素含有材料と、酸素と、を得る装置である。電解還元装置７０は、電解液が充填された電解槽７１を有している。電解液は、電解還元により得ようとする有用物質の種類に応じたものを用いることができる。このような電解液としては、例えば、炭酸イオン、二酸化炭素、水、および、窒素からなる群より選択される１種または２種以上を含むものであることが好ましい。電解液は、より具体的には、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の水酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の酸化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物の酸化物、パーフルオロイオン液体等を含むものとすることができる。より具体的には、電解液は、LiNO3、NaNO3、KNO3、Li2CO3、LiOH、LiBF4、LiPF6、LiAsF6等を含むものとすることができる。そして、この電解液には、ガス供給路５８を介して供給される二酸化炭素ガスが供給される。なお、この電解液は、二酸化炭素ガスが溶け込んだものであってもよいし、炭酸イオンを有するものとなっていてもよいし、二酸化炭素ガスが溶け込みつつ炭酸イオンを有するものとなっていてもよい。この電解槽７１の電解液は、第１熱利用サイクル３０の電解還元温調部３３により加熱されるため、電解還元の効率を高めることが可能になる。さらに、この電解槽７１の電解液は、陰極と陽極が接しており、これらの間に電圧が印加されることにより、電解還元が行われる。なお、ここでの電解還元の電圧印加に用いられる電力は、第２膨張機２４や発電機５４により得られた電力であることが好ましい。これにより、陰極では還元された有用材料である炭素含有材料が析出し、陽極では酸化された酸素ガスが生じる。酸素ガスは、開閉弁７２ａの設けられた酸素回収路７２を経て回収される。なお、炭素含有材料は、特に限定されず、電解液や電極材料等の諸条件を変更させることで、例えば、一酸化炭素、金属カーバイド、有機化合物、ダイヤモンド、グラファイト、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、および、グラフェンからなる群より選択される１種または２種以上を得ることができる。なお、ここでの有機化合物としては、例えば、メタン、メタノール、エタン、エチレン、アセチレン、エタノール、ギ酸、ホルムアルデヒド、シュウ酸、酢酸、プロパン、プロピレン、プロパノール、ブタン、ブテン、ブタノール、アセトン、ベンゼン、トルエン、および、キシレンからなる群より選択される１種または２種以上が挙げられる。
電解還元装置７０は、電解液を電解還元することにより、炭素含有材料と、酸素と、を得る装置である。電解還元装置７０は、電解液が充填された電解槽７１を有している。電解液は、電解還元により得ようとする有用物質の種類に応じたものを用いることができる。このような電解液としては、例えば、炭酸イオン、二酸化炭素、水、および、窒素からなる群より選択される１種または２種以上を含むものであることが好ましい。電解液は、より具体的には、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の水酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の酸化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物の酸化物、パーフルオロイオン液体等を含むものとすることができる。より具体的には、電解液は、LiNO3、NaNO3、KNO3、Li2CO3、LiOH、LiBF4、LiPF6、LiAsF6等を含むものとすることができる。そして、この電解液には、ガス供給路５８を介して供給される二酸化炭素ガスが供給される。なお、この電解液は、二酸化炭素ガスが溶け込んだものであってもよいし、炭酸イオンを有するものとなっていてもよいし、二酸化炭素ガスが溶け込みつつ炭酸イオンを有するものとなっていてもよい。この電解槽７１の電解液は、第１熱利用サイクル３０の電解還元温調部３３により加熱されるため、電解還元の効率を高めることが可能になる。さらに、この電解槽７１の電解液は、陰極と陽極が接しており、これらの間に電圧が印加されることにより、電解還元が行われる。なお、ここでの電解還元の電圧印加に用いられる電力は、第２膨張機２４や発電機５４により得られた電力であることが好ましい。これにより、陰極では還元された有用材料である炭素含有材料が析出し、陽極では酸化された酸素ガスが生じる。酸素ガスは、開閉弁７２ａの設けられた酸素回収路７２を経て回収される。なお、炭素含有材料は、特に限定されず、電解液や電極材料等の諸条件を変更させることで、例えば、一酸化炭素、金属カーバイド、有機化合物、ダイヤモンド、グラファイト、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、および、グラフェンからなる群より選択される１種または２種以上を得ることができる。なお、ここでの有機化合物としては、例えば、メタン、メタノール、エタン、エチレン、アセチレン、エタノール、ギ酸、ホルムアルデヒド、シュウ酸、酢酸、プロパン、プロピレン、プロパノール、ブタン、ブテン、ブタノール、アセトン、ベンゼン、トルエン、および、キシレンからなる群より選択される１種または２種以上が挙げられる。
【0072】
（１－７）第１実施形態の特徴
上記エネルギ利用システム１によれば、ヒートポンプ１０が、再生可能エネルギにより駆動される。この再生可能エネルギは、一般的な電力会社より提供される電力と比較して、時間帯等に応じて得られる電力が一定でなく、供給量が不安定になるおそれがある。しかし、ヒートポンプ１０が、再生可能エネルギを、第１熱利用サイクル３０において蓄える熱および第２熱利用サイクル４０において蓄える冷熱に変換することで、再生可能エネルギを十分に有効利用することが可能になっている。
上記エネルギ利用システム１によれば、ヒートポンプ１０が、再生可能エネルギにより駆動される。この再生可能エネルギは、一般的な電力会社より提供される電力と比較して、時間帯等に応じて得られる電力が一定でなく、供給量が不安定になるおそれがある。しかし、ヒートポンプ１０が、再生可能エネルギを、第１熱利用サイクル３０において蓄える熱および第２熱利用サイクル４０において蓄える冷熱に変換することで、再生可能エネルギを十分に有効利用することが可能になっている。
【0073】
また、エネルギ利用システム１によれば、ヒートポンプ１０が第１熱利用サイクル３０に蓄えた熱を、第２冷媒の加熱に用いることで、第２膨張機２４において動力回収することで発電することが可能になっている。そして、第２膨張機２４で得られた電力を、電解還元装置７０における電圧印加において用いることが可能になっている。
【0074】
また、エネルギ利用システム１によれば、ヒートポンプ１０が第１熱利用サイクル３０に蓄えた熱を、電解還元装置７０の電解液の加熱に用いることで、電解還元を効率化させることが可能になっている。
【0075】
しかも、電解還元装置７０では、排ガスに由来する二酸化炭素を用いて有用材料を得ることが可能になっている。
【0076】
以上により、排ガスによる環境負荷を低減させつつ、再生可能エネルギを有効利用しつつ、排ガスに由来する有用物質を効率的に得ることが可能になっている。
【0077】
（２）第２実施形態
上記第１実施形態のエネルギ利用システム１では、電解還元装置が１つだけ用いられている場合を例に挙げて説明した。
上記第１実施形態のエネルギ利用システム１では、電解還元装置が１つだけ用いられている場合を例に挙げて説明した。
【0078】
これに対して、エネルギ利用システムとしては、例えば、図２に示すように、電解還元装置が２つ用いられ、互いに種類の異なる電解液が電解還元されるエネルギ利用システム１ａであってもよい。
【0079】
以下では、第２実施形態のエネルギ利用システム１ａについて、第１実施形態のエネルギ利用システム１とは異なるところを中心に説明する。
【0080】
エネルギ利用システム１ａは、再生可能エネルギと排熱エネルギを利用して、熱エネルギと電力と有用物質を得てこれらを活用するシステムであって、図２に示すように、ヒートポンプ１０ａと、ヒートエンジン２０ａと、熱利用サイクル３０ａと、排ガス供給ライン５０ｘと、第１電解還元装置７０ｘと、第２電解還元装置７０ｙと、を備えている。
【0081】
（２－１）ヒートポンプ
ヒートポンプ１０ａは、第１冷媒が充填された第１冷媒回路１１ａを備えている。第１冷媒としては、例えば、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、二酸化炭素等を用いることができる。第１冷媒回路１１ａは、第１圧縮機１２と、第１高温熱交換器１３と、膨張弁１５ｘと、第１低温熱交換器１６と、中間熱交換器１４と、を有している。なお、上記第１実施形態における駆動軸１７は設けられておらず、膨張弁１５ｘでは動力回収は行われない。第１低温熱交換器１６では、第１低温熱交換器１６を流れる第１冷媒と、排ガス供給ライン５０ｘを流れる排ガスと、の間で熱交換を行わせ、第１冷媒を加熱し、排ガスを冷却させる。なお、排ガス供給ライン５０ｘは、工場等で用いられた燃焼ガス等の８０℃等の高温で二酸化炭素を多く含む排ガスが用いられる。
ヒートポンプ１０ａは、第１冷媒が充填された第１冷媒回路１１ａを備えている。第１冷媒としては、例えば、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、二酸化炭素等を用いることができる。第１冷媒回路１１ａは、第１圧縮機１２と、第１高温熱交換器１３と、膨張弁１５ｘと、第１低温熱交換器１６と、中間熱交換器１４と、を有している。なお、上記第１実施形態における駆動軸１７は設けられておらず、膨張弁１５ｘでは動力回収は行われない。第１低温熱交換器１６では、第１低温熱交換器１６を流れる第１冷媒と、排ガス供給ライン５０ｘを流れる排ガスと、の間で熱交換を行わせ、第１冷媒を加熱し、排ガスを冷却させる。なお、排ガス供給ライン５０ｘは、工場等で用いられた燃焼ガス等の８０℃等の高温で二酸化炭素を多く含む排ガスが用いられる。
【0082】
（２－２）ヒートエンジン
ヒートエンジン２０ａは、第２冷媒が充填された第２冷媒回路２１ａを備えている。第２冷媒としては、例えば、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、二酸化炭素等を用いることができる。第２冷媒回路２１ａは、第２ポンプ２２ｘと、第２高温熱交換部２３と、第２膨張機２４と、第２低温熱交換器２６と、第２中間熱交換器２８と、を有している。第２ポンプ２２ｘは、第２冷媒回路２１ａにおける第２冷媒の流れを形成する。第２中間熱交換器２８では、第２中間熱交換器２８を流れる第２冷媒と、第２ポンプ２２ｘから第２高温熱交換部２３に向かう第２中間熱交換部２８ａを流れる第２冷媒と、の間で互いに混ざり合わせることなく熱交換を行わせる。第２低温熱交換器２６は、第２低温熱交換器２６を流れる第２冷媒と、屋外から供給され空気通過部９２を流れる空気と、の間で熱交換を行わせる。なお、第２冷媒回路２１ａは、上記第１実施形態における第２圧縮機２２およびインジェクション流路２５は設けられていない。
ヒートエンジン２０ａは、第２冷媒が充填された第２冷媒回路２１ａを備えている。第２冷媒としては、例えば、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２、Ｒ４１０ａ、Ｒ２４５ｆａ、水、二酸化炭素等を用いることができる。第２冷媒回路２１ａは、第２ポンプ２２ｘと、第２高温熱交換部２３と、第２膨張機２４と、第２低温熱交換器２６と、第２中間熱交換器２８と、を有している。第２ポンプ２２ｘは、第２冷媒回路２１ａにおける第２冷媒の流れを形成する。第２中間熱交換器２８では、第２中間熱交換器２８を流れる第２冷媒と、第２ポンプ２２ｘから第２高温熱交換部２３に向かう第２中間熱交換部２８ａを流れる第２冷媒と、の間で互いに混ざり合わせることなく熱交換を行わせる。第２低温熱交換器２６は、第２低温熱交換器２６を流れる第２冷媒と、屋外から供給され空気通過部９２を流れる空気と、の間で熱交換を行わせる。なお、第２冷媒回路２１ａは、上記第１実施形態における第２圧縮機２２およびインジェクション流路２５は設けられていない。
【0083】
（２－３）熱利用サイクル
熱利用サイクル３０ａは、熱媒体が充填された熱利用回路３１ａを備えている。当該熱媒体としては、例えば、砂または岩石と空気とを含む混合流体、水、サーマルオイル、イオン液体、溶融塩等を用いることができる。熱利用回路３１ａは、熱媒体ポンプ３２ａと、第１電解還元温調部３３ｘと、第２電解還元温調部３３ｙと、低温利用熱交換器３４ａと、加圧ライン３８と、低温タンク３５ａと、高温利用熱交換部３６ａと、高温タンク３７ａと、を有している。熱媒体ポンプ３２ａは、熱媒体を熱利用サイクル３０ａに循環させる流れを生じさせる。熱媒体ポンプ３２ａを通過した熱媒体は、第１電解還元温調部３３ｘに送られる。第１電解還元温調部３３ｘに送られた熱媒体は、第１電解還元装置７０ｘにおいて電解還元される電解液を加熱等して、電解液の温度を調整する。第１電解還元温調部３３ｘを通過した熱媒体は、第２電解還元温調部３３ｙに送られる。第２電解還元温調部３３ｙに送られた熱媒体は、第２電解還元装置７０ｙにおいて電解還元される電解液を加熱等して、電解液の温度を調整する。第２電解還元温調部３３ｙを通過した熱媒体は、低温利用熱交換器３４ａに送られる。なお、第２電解還元温調部３３ｙと低温利用熱交換器３４ａとの間には、当該熱媒体を熱利用回路３１ａ内に加圧注入させる加圧ライン３８が接続されている。加圧ライン３８には、開閉制御可能な開閉弁３８ａが設けられている。加圧ライン３８によって熱利用回路３１ａ内を循環する熱媒体が加圧されることにより、高温下においても熱媒体が気化することが抑制される。例えば、熱媒体として水を用いる場合においては、１００℃を超えても気化することが抑制される。低温利用熱交換器３４ａは、低温利用熱交換器３４ａを流れる熱媒体と、ヒートエンジン２０の第２高温熱交換部２３を流れる第２冷媒と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、熱媒体を加熱し、第２冷媒を冷却させる。低温利用熱交換器３４ａを通過した熱媒体は、低温タンク３５ａに送られる。低温タンク３５ａに貯留される熱媒体の温度は、８０℃以上１００℃未満であり、例えば、９０℃である。低温タンク３５ａを通過した熱媒体は、高温利用熱交換部３６ａに送られる。高温利用熱交換部３６ａを流れる熱媒体は、ヒートポンプ１０の第１高温熱交換器１３を流れる第１冷媒との間で互いに混ざり合うことなく熱交換し、加熱される。高温利用熱交換部３６ａを通過した熱媒体は、高温タンク３７ａに送られる。高温タンク３７ａに貯留される熱媒体の温度は、１００℃以上２００℃以下であり、例えば、１２０℃である。高温タンク３７ａを通過した熱媒体は、熱媒体ポンプ３２ａに送られる。なお、低温タンク３５ａと高温タンク３７ａとは、いずれも断熱材によって周囲から覆われていることが好ましい。
熱利用サイクル３０ａは、熱媒体が充填された熱利用回路３１ａを備えている。当該熱媒体としては、例えば、砂または岩石と空気とを含む混合流体、水、サーマルオイル、イオン液体、溶融塩等を用いることができる。熱利用回路３１ａは、熱媒体ポンプ３２ａと、第１電解還元温調部３３ｘと、第２電解還元温調部３３ｙと、低温利用熱交換器３４ａと、加圧ライン３８と、低温タンク３５ａと、高温利用熱交換部３６ａと、高温タンク３７ａと、を有している。熱媒体ポンプ３２ａは、熱媒体を熱利用サイクル３０ａに循環させる流れを生じさせる。熱媒体ポンプ３２ａを通過した熱媒体は、第１電解還元温調部３３ｘに送られる。第１電解還元温調部３３ｘに送られた熱媒体は、第１電解還元装置７０ｘにおいて電解還元される電解液を加熱等して、電解液の温度を調整する。第１電解還元温調部３３ｘを通過した熱媒体は、第２電解還元温調部３３ｙに送られる。第２電解還元温調部３３ｙに送られた熱媒体は、第２電解還元装置７０ｙにおいて電解還元される電解液を加熱等して、電解液の温度を調整する。第２電解還元温調部３３ｙを通過した熱媒体は、低温利用熱交換器３４ａに送られる。なお、第２電解還元温調部３３ｙと低温利用熱交換器３４ａとの間には、当該熱媒体を熱利用回路３１ａ内に加圧注入させる加圧ライン３８が接続されている。加圧ライン３８には、開閉制御可能な開閉弁３８ａが設けられている。加圧ライン３８によって熱利用回路３１ａ内を循環する熱媒体が加圧されることにより、高温下においても熱媒体が気化することが抑制される。例えば、熱媒体として水を用いる場合においては、１００℃を超えても気化することが抑制される。低温利用熱交換器３４ａは、低温利用熱交換器３４ａを流れる熱媒体と、ヒートエンジン２０の第２高温熱交換部２３を流れる第２冷媒と、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせることで、熱媒体を加熱し、第２冷媒を冷却させる。低温利用熱交換器３４ａを通過した熱媒体は、低温タンク３５ａに送られる。低温タンク３５ａに貯留される熱媒体の温度は、８０℃以上１００℃未満であり、例えば、９０℃である。低温タンク３５ａを通過した熱媒体は、高温利用熱交換部３６ａに送られる。高温利用熱交換部３６ａを流れる熱媒体は、ヒートポンプ１０の第１高温熱交換器１３を流れる第１冷媒との間で互いに混ざり合うことなく熱交換し、加熱される。高温利用熱交換部３６ａを通過した熱媒体は、高温タンク３７ａに送られる。高温タンク３７ａに貯留される熱媒体の温度は、１００℃以上２００℃以下であり、例えば、１２０℃である。高温タンク３７ａを通過した熱媒体は、熱媒体ポンプ３２ａに送られる。なお、低温タンク３５ａと高温タンク３７ａとは、いずれも断熱材によって周囲から覆われていることが好ましい。
【0084】
（２－４）第１電解還元装置
第１電解還元装置７０ｘは、電解液を電解還元することにより、炭素含有材料と、酸素と、を得る装置である。第１電解還元装置７０ｘは、電解液が充填された電解槽７１ｘを有している。電解液は、電解還元により得ようとする有用物質の種類に応じたものを用いることができ、例えば、イミダゾリウム系イオン液体、芳香族系イオン液体、ピロリジニウム系イオン液体、アンモニウム系イオン液体、ピペリジニウム系イオン液体、および、四級ホスホニウム系イオン液体からなる群より選択される１種または２種以上とすることができる。そして、この電解槽７１ｘには、第１供給路７３を介して二酸化炭素ガスが供給される。なお、この電解液は、二酸化炭素ガスが溶け込んだものであってもよいし、炭酸イオンを有するものとなっていてもよいし、二酸化炭素ガスが溶け込みつつ炭酸イオンを有するものとなっていてもよい。なお、第１供給路７３には、開閉制御可能な開閉弁７３ａが設けられている。また、第１供給路７３に供給されるガスは、工場等の排ガスに含まれる二酸化炭素であることが好ましく、二酸化炭素ガスを含む排ガスであってもよい。この電解槽７１ｘの電解液は、熱利用サイクル３０ａの第１電解還元温調部３３ｘにより加熱されるため、電解還元の効率を高めることが可能になる。さらに、この電解槽７１ｘの電解液は、陰極と陽極が接しており、これらの間に電圧が印加されることにより、電解還元が行われる。なお、ここでの電解還元の電圧印加に用いられる電力は、第２膨張機２４により得られた電力であることが好ましい。これにより、陰極では還元された有用材料である炭素含有材料が析出し、陽極では酸化された酸素ガスが生じる。酸素ガスは、開閉弁７２ａの設けられた酸素回収路７２を経て回収される。なお、炭素含有材料は、特に限定されず、電解液や電極材料等の諸条件を変更させることで、例えば、一酸化炭素、金属カーバイド、有機化合物、ダイヤモンド、グラファイト、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、および、グラフェンからなる群より選択される１種または２種以上を得ることができる。なお、ここでの有機化合物としては、例えば、メタン、メタノール、エタン、エチレン、アセチレン、エタノール、ギ酸、ホルムアルデヒド、シュウ酸、酢酸、プロパン、プロピレン、プロパノール、ブタン、ブテン、ブタノール、アセトン、ベンゼン、トルエン、および、キシレンからなる群より選択される１種または２種以上が挙げられる。
第１電解還元装置７０ｘは、電解液を電解還元することにより、炭素含有材料と、酸素と、を得る装置である。第１電解還元装置７０ｘは、電解液が充填された電解槽７１ｘを有している。電解液は、電解還元により得ようとする有用物質の種類に応じたものを用いることができ、例えば、イミダゾリウム系イオン液体、芳香族系イオン液体、ピロリジニウム系イオン液体、アンモニウム系イオン液体、ピペリジニウム系イオン液体、および、四級ホスホニウム系イオン液体からなる群より選択される１種または２種以上とすることができる。そして、この電解槽７１ｘには、第１供給路７３を介して二酸化炭素ガスが供給される。なお、この電解液は、二酸化炭素ガスが溶け込んだものであってもよいし、炭酸イオンを有するものとなっていてもよいし、二酸化炭素ガスが溶け込みつつ炭酸イオンを有するものとなっていてもよい。なお、第１供給路７３には、開閉制御可能な開閉弁７３ａが設けられている。また、第１供給路７３に供給されるガスは、工場等の排ガスに含まれる二酸化炭素であることが好ましく、二酸化炭素ガスを含む排ガスであってもよい。この電解槽７１ｘの電解液は、熱利用サイクル３０ａの第１電解還元温調部３３ｘにより加熱されるため、電解還元の効率を高めることが可能になる。さらに、この電解槽７１ｘの電解液は、陰極と陽極が接しており、これらの間に電圧が印加されることにより、電解還元が行われる。なお、ここでの電解還元の電圧印加に用いられる電力は、第２膨張機２４により得られた電力であることが好ましい。これにより、陰極では還元された有用材料である炭素含有材料が析出し、陽極では酸化された酸素ガスが生じる。酸素ガスは、開閉弁７２ａの設けられた酸素回収路７２を経て回収される。なお、炭素含有材料は、特に限定されず、電解液や電極材料等の諸条件を変更させることで、例えば、一酸化炭素、金属カーバイド、有機化合物、ダイヤモンド、グラファイト、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、および、グラフェンからなる群より選択される１種または２種以上を得ることができる。なお、ここでの有機化合物としては、例えば、メタン、メタノール、エタン、エチレン、アセチレン、エタノール、ギ酸、ホルムアルデヒド、シュウ酸、酢酸、プロパン、プロピレン、プロパノール、ブタン、ブテン、ブタノール、アセトン、ベンゼン、トルエン、および、キシレンからなる群より選択される１種または２種以上が挙げられる。
【0085】
（２－５）第２電解還元装置
第２電解還元装置７０ｙは、水を電解還元することにより、水素と酸素を得る装置である。第２電解還元装置７０ｙは、水が充填された電解槽７１ｙを有している。そして、この電解槽７１ｙには、第２供給路７４を介して水が供給される。なお、第２供給路７４には、開閉制御可能な開閉弁７４ａが設けられている。この電解槽７１ｙの電解液は、熱利用サイクル３０ａの第２電解還元温調部３３ｙにより加熱されるため、電解還元の効率を高めることが可能になる。さらに、この電解槽７１ｙの電解液は、陰極と陽極が接しており、これらの間に電圧が印加されることにより、電解還元が行われる。なお、ここでの電解還元の電圧印加に用いられる電力は、第２膨張機２４により得られた電力であることが好ましい。これにより、陰極では還元された水素ガスが生じ、陽極では酸化された酸素ガスが生じる。水素ガスは、開閉弁７６ａの設けられた水素回収路７６を経て回収される。酸素ガスは、開閉弁７５ａの設けられた酸素回収路７５を経て回収される。
第２電解還元装置７０ｙは、水を電解還元することにより、水素と酸素を得る装置である。第２電解還元装置７０ｙは、水が充填された電解槽７１ｙを有している。そして、この電解槽７１ｙには、第２供給路７４を介して水が供給される。なお、第２供給路７４には、開閉制御可能な開閉弁７４ａが設けられている。この電解槽７１ｙの電解液は、熱利用サイクル３０ａの第２電解還元温調部３３ｙにより加熱されるため、電解還元の効率を高めることが可能になる。さらに、この電解槽７１ｙの電解液は、陰極と陽極が接しており、これらの間に電圧が印加されることにより、電解還元が行われる。なお、ここでの電解還元の電圧印加に用いられる電力は、第２膨張機２４により得られた電力であることが好ましい。これにより、陰極では還元された水素ガスが生じ、陽極では酸化された酸素ガスが生じる。水素ガスは、開閉弁７６ａの設けられた水素回収路７６を経て回収される。酸素ガスは、開閉弁７５ａの設けられた酸素回収路７５を経て回収される。
【0086】
（２－６）第２実施形態の特徴
上記エネルギ利用システム１ａにおいても、第１実施形態のエネルギ利用システム１と同様に、ヒートポンプ１０ａが再生可能エネルギを熱利用サイクル３０ａにおいて蓄えられる熱に変換することで、再生可能エネルギを十分に有効利用することが可能になっている。
上記エネルギ利用システム１ａにおいても、第１実施形態のエネルギ利用システム１と同様に、ヒートポンプ１０ａが再生可能エネルギを熱利用サイクル３０ａにおいて蓄えられる熱に変換することで、再生可能エネルギを十分に有効利用することが可能になっている。
【0087】
また、エネルギ利用システム１ａによれば、ヒートポンプ１０ａが熱利用サイクル３０ａに蓄えた熱を、第２冷媒の加熱に用いることで、第２膨張機２４において動力回収することで発電することが可能になっている。そして、第２膨張機２４で得られた電力を、第１電解還元装置７０ｘと第２電解還元装置７０ｙにおける電圧印加において用いることが可能になっている。
【0088】
また、エネルギ利用システム１ａによれば、ヒートポンプ１０ａが熱利用サイクル３０ａに蓄えた熱を、第１電解還元装置７０ｘと第２電解還元装置７０ｙの電解液の加熱に用いることで、電解還元を効率化させることが可能になっている。
【0089】
しかも、第１電解還元装置７０ｘでは、排ガスに由来する二酸化炭素を用いて有用材料を得ることが可能になっている。また、第２電解還元装置７０ｙでは、水素と酸素を得ることが可能になっている。
【0090】
以上により、排ガスによる環境負荷を低減させつつ、再生可能エネルギを有効利用しつつ、排ガスに由来する有用物質や他のガス等を効率的に得ることが可能になっている。
【0091】
（３）第３実施形態
エネルギ利用システム２０１は、再生可能エネルギまたは排熱を利用して、有用物質を得てこれらを活用するシステムであって、図３に示すように、循環回路２３０を備えている。循環回路２３０は、ポンプ２３２と、排熱ボイラ２３６と、電解還元装置７０と、発電機２２０と、凝縮器２３５と、これらを接続する循環流路２３１と、を備えている。循環回路２３０は、内部に水が充填されている。循環回路２３０では、水が、液体状態と蒸気状態とに相変化しながら循環する。
エネルギ利用システム２０１は、再生可能エネルギまたは排熱を利用して、有用物質を得てこれらを活用するシステムであって、図３に示すように、循環回路２３０を備えている。循環回路２３０は、ポンプ２３２と、排熱ボイラ２３６と、電解還元装置７０と、発電機２２０と、凝縮器２３５と、これらを接続する循環流路２３１と、を備えている。循環回路２３０は、内部に水が充填されている。循環回路２３０では、水が、液体状態と蒸気状態とに相変化しながら循環する。
【0092】
（３－１）ポンプ
ポンプ２３２は、凝縮器２３５において凝縮することで液化した水を吸い込んで、排熱ボイラ２３６の水流路２３６ａに向けて送り出す。ここで、ポンプ２３２が吸い込む水の温度は、例えば、３０℃以上７０℃以下であってよく、５０℃であることが好ましい。ポンプ２３２が吸い込む水の圧力は、例えば、０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下であってよく、０．０２ＭＰａ以上０．０３ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、大気圧は０．１ＭＰａである。
ポンプ２３２は、凝縮器２３５において凝縮することで液化した水を吸い込んで、排熱ボイラ２３６の水流路２３６ａに向けて送り出す。ここで、ポンプ２３２が吸い込む水の温度は、例えば、３０℃以上７０℃以下であってよく、５０℃であることが好ましい。ポンプ２３２が吸い込む水の圧力は、例えば、０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下であってよく、０．０２ＭＰａ以上０．０３ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、大気圧は０．１ＭＰａである。
【0093】
ポンプ２３２による水の流量は、例えば、０．３ｋｇ／ｓ以上０．８ｋｇ／ｓ以下であってよく、０．４５ｋｇ／ｓ以上０．６５ｋｇ／ｓ以下であることが好ましい。
【0094】
なお、ポンプ２３２の駆動源は、特に限定されず、例えば、発電機２２０において得られる電気エネルギを駆動源として用いてもよいし、再生可能エネルギを用いてもよい。
【0095】
（３－２）排熱ボイラ
排熱ボイラ２３６は、ポンプ２３２から送り出されて循環回路２３０を流れてきた水と、排ガスと、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせ、水を蒸気に変える。排熱ボイラ２３６は、水が流れる水流路２３６ａと、排ガスが流れる排ガス流路２８０ａと、を互いに熱交換が可能となるように有している。なお、本実施形態では、より高温の蒸気を取り出すことができるように、水と排ガスとは互いに対向する方向に流れている。
排熱ボイラ２３６は、ポンプ２３２から送り出されて循環回路２３０を流れてきた水と、排ガスと、の間で互いに混ざり合うことなく熱交換を行わせ、水を蒸気に変える。排熱ボイラ２３６は、水が流れる水流路２３６ａと、排ガスが流れる排ガス流路２８０ａと、を互いに熱交換が可能となるように有している。なお、本実施形態では、より高温の蒸気を取り出すことができるように、水と排ガスとは互いに対向する方向に流れている。
【0096】
ここで、排ガス流路２８０ａに流入する排ガスの温度は、例えば、７００℃以上９００℃以下であってよく、８００℃であることが好ましい。排ガス流路２８０ａは、排ガスが流れる排ガス管２８０のうち、排熱ボイラ２３６の内部を流れる流路である。排ガス管２８０は、例えば、火力発電所、原子力発電所、化学工場、精錬所、清掃工場等において排出される高温の排ガスを排熱ボイラ２３６に導く管である。排ガス流量は、例えば、２．５ｋｇ／ｓ以上３．５ｋｇ／ｓ以下であってよい。なお、排ガス流路２８０ａを通過した排ガスの温度は、例えば、１００℃以上２５０℃以下である。
【0097】
水流路２３６ａに流入する水は、排ガス流路２８０ａを流れる排ガスの熱によって加熱され、蒸気となる。水流路２３６ａを流れ出る蒸気の温度は、例えば、５００℃以上８００℃以下であってよく、６３０℃以上６７０℃以下であることが好ましい。また、水流路２３６ａを流れ出る蒸気の圧力は、例えば、０．６ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下であってよく、０．７ＭＰａ以上１．２ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、排熱ボイラ２３６は、過冷却状態の水が流れる過冷却熱交換部と、気液二相状態の水が流れる気液共存熱交換部と、過熱状態の水が流れる過熱熱交換部と、が連結されて構成されている。これらの過冷却熱交換部と気液共存熱交換部と過熱熱交換部の長さは、水が蒸発する温度の目標値に基づいて概ね設計される。そして、ポンプ２３２の流量と排ガス管２８０を流れる排ガスの流量を制御する図示しない流量調節手段とのいずれかまたは両方を制御することにより、水流路２３６ａを流れる水の蒸気の温度が目標値となるように制御される。
【0098】
排熱ボイラ２３６の水流路２３６ａを通過した蒸気は、電解還元装置７０の熱貯蔵タンク２３３ｘの内部を通過する蓄熱流路２３３に送られる。
【0099】
（３－３）電解還元装置
電解還元装置７０は、上記第１実施形態と同様に、電解液を電解還元することにより、炭素含有材料と、酸素と、を得る装置である。電解還元装置７０は、電解液が充填された電解槽７１を有している。電解液は、電解還元により得ようとする有用物質の種類に応じたものを用いることができる。このような電解液としては、例えば、炭酸イオン、二酸化炭素、水、および、窒素からなる群より選択される１種または２種以上を含むものであることが好ましい。電解液は、より具体的には、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の水酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の酸化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物の酸化物、パーフルオロイオン液体等を含むものとすることができる。より具体的には、電解液は、LiNO3、NaNO3、KNO3、Li2CO3、LiOH、LiBF4、LiPF6、LiAsF6等を含むものとすることができる。そして、この電解液には、ガス供給路５８を介して供給される二酸化炭素ガスが供給される。なお、この電解液は、二酸化炭素ガスが溶け込んだものであってもよいし、炭酸イオンを有するものとなっていてもよいし、二酸化炭素ガスが溶け込みつつ炭酸イオンを有するものとなっていてもよい。なお、二酸化炭素ガスの電解槽７１への供給方法については、特に限定されず、例えば、工場等で用いられた燃焼ガス等の二酸化炭素を多く含むガスを用いてもよいし、上記実施形態における排ガス供給ライン５０と同様の構成を用いてもよい。
電解還元装置７０は、上記第１実施形態と同様に、電解液を電解還元することにより、炭素含有材料と、酸素と、を得る装置である。電解還元装置７０は、電解液が充填された電解槽７１を有している。電解液は、電解還元により得ようとする有用物質の種類に応じたものを用いることができる。このような電解液としては、例えば、炭酸イオン、二酸化炭素、水、および、窒素からなる群より選択される１種または２種以上を含むものであることが好ましい。電解液は、より具体的には、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の硝酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の炭酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の水酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の四フッ化ホウ酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化リン酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物の六フッ化砒酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物の酸化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物の酸化物、パーフルオロイオン液体等を含むものとすることができる。より具体的には、電解液は、LiNO3、NaNO3、KNO3、Li2CO3、LiOH、LiBF4、LiPF6、LiAsF6等を含むものとすることができる。そして、この電解液には、ガス供給路５８を介して供給される二酸化炭素ガスが供給される。なお、この電解液は、二酸化炭素ガスが溶け込んだものであってもよいし、炭酸イオンを有するものとなっていてもよいし、二酸化炭素ガスが溶け込みつつ炭酸イオンを有するものとなっていてもよい。なお、二酸化炭素ガスの電解槽７１への供給方法については、特に限定されず、例えば、工場等で用いられた燃焼ガス等の二酸化炭素を多く含むガスを用いてもよいし、上記実施形態における排ガス供給ライン５０と同様の構成を用いてもよい。
【0100】
電解還元装置７０は、電解槽７１を周囲から覆う熱貯蔵タンク２３３ｘを有している。熱貯蔵タンク２３３ｘの内部には、蓄熱媒体が充填されている。この電解槽７１の電解液は、熱貯蔵タンク２３３ｘに充填されている蓄熱媒体の熱によって加熱される。これにより、電解還元の効率を高めることが可能になる。熱貯蔵タンク２３３ｘは、図示しない断熱材によって周囲から覆われていることが好ましい。熱貯蔵タンク２３３ｘの内部には、蓄熱媒体と混ざり合わないように蒸気が流れる蓄熱流路２３３が設けられている。熱貯蔵タンク２３３ｘの蓄熱媒体は、蓄熱流路２３３を流れる蒸気の熱によって加熱される。熱貯蔵タンク２３３ｘには、十分な量の蓄熱媒体が充填されており、蓄熱流路２３３を流れる蒸気から得た熱を長時間保持する。これにより、電解槽７１の電解液の温度が長時間同程度に維持される。
【0101】
電解槽７１の電解液は、陰極と陽極が接しており、これらの間に電圧が印加されることにより、電解還元が行われる。電解還元の電圧印加に用いられる電力は、発電機２２０により得られた電力が用いられる。これにより、陰極では還元された有用材料である炭素含有材料が析出し、陽極では酸化された酸素ガスが生じる。酸素ガスは、開閉弁７２ａの設けられた酸素回収路７２を経て回収される。なお、炭素含有材料は、特に限定されず、電解液や電極材料等の諸条件を変更させることで、例えば、一酸化炭素、金属カーバイド、有機化合物、ダイヤモンド、グラファイト、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、および、グラフェンからなる群より選択される１種または２種以上を得ることができる。
【0102】
電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気の温度は、例えば、４００℃以上７５０℃以下であってよく、６００℃以上６６０℃以下であることが好ましい。また、電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気の圧力は、例えば、０．５ＭＰａ以上０．１．２ＭＰａ以下であってよく、０．６ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下であることが好ましい。
【0103】
電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気は、発電機２２０に送られる。
【0104】
（３－４）発電機
発電機２２０は、電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気が流入して通過する際に回転駆動する膨張機２３４を有している。発電機２２０は、膨張機２３４において蒸気が減圧される際に膨張機２３４が回収するエネルギを用いて発電を行う。具体的には、膨張機２３４において蒸気を減圧させる際に回転駆動が生じることで、発電が行われる。
発電機２２０は、電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気が流入して通過する際に回転駆動する膨張機２３４を有している。発電機２２０は、膨張機２３４において蒸気が減圧される際に膨張機２３４が回収するエネルギを用いて発電を行う。具体的には、膨張機２３４において蒸気を減圧させる際に回転駆動が生じることで、発電が行われる。
【0105】
発電機２２０で得られた電気エネルギは、電解還元装置７０における印加電圧の電源として使用される。
【0106】
膨張機２３４を通過した蒸気の温度は、例えば、３０℃以上７０℃以下であってよく、５０℃であることが好ましい。また、膨張機２３４を通過した蒸気の圧力は、例えば、０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下であってよく、０．０２ＭＰａ以上０．０３ＭＰａ以下であることが好ましい。
【0107】
膨張機２３４を通過した蒸気は、凝縮器２３５に送られる。
【0108】
（３－５）凝縮器
凝縮器２３５では、外部の冷熱源から供給される冷却媒体によって蒸気が冷却され、蒸気が凝縮する。
凝縮器２３５では、外部の冷熱源から供給される冷却媒体によって蒸気が冷却され、蒸気が凝縮する。
【0109】
凝縮器２３５は、蒸気や水と混ざり合うことなく蒸気や水と熱交換を行う冷却媒体が流れる冷却媒体流路２９５ａを有している。冷却媒体管２９５は、冷熱源から冷却媒体を凝縮器２３５に導く管である。冷却媒体流路２９５ａは、冷却媒体管２９５の一部を構成している。冷熱源としては特に限定されないが、例えば、水であってもよいし、冷媒であってもよい。冷却媒体流路２９５ａを流れ出る冷却媒体の熱は、例えば、温泉や温水プールでの温水を得るために用いてもよい。
【0110】
凝縮器２３５を通過した水は、ポンプ２３２に取り込まれる。
【0111】
（３－６）第３実施形態の特徴
第３実施形態のエネルギ利用システム２０１によれば、循環回路２３０を循環する水が、排熱ボイラ２３６に供給される排ガスの有する熱を用いて加熱される。そして、排熱ボイラ２３６において加熱された高温蒸気によって、電解還元装置７０の熱貯蔵タンク２３３ｘにおける蓄熱媒体が加熱される。このため、電解還元装置７０の電解槽７１における電解液が加熱され、電解還元を効率的に行うことが可能になる。これにより、電解液を電解還元するための熱エネルギを、火力発電等によって不要になった排ガス等の熱エネルギを用いて確保することができるため、排ガスの熱エネルギを有効利用することができ、電解還元に必要な熱エネルギを新たに得る必要がない。
第３実施形態のエネルギ利用システム２０１によれば、循環回路２３０を循環する水が、排熱ボイラ２３６に供給される排ガスの有する熱を用いて加熱される。そして、排熱ボイラ２３６において加熱された高温蒸気によって、電解還元装置７０の熱貯蔵タンク２３３ｘにおける蓄熱媒体が加熱される。このため、電解還元装置７０の電解槽７１における電解液が加熱され、電解還元を効率的に行うことが可能になる。これにより、電解液を電解還元するための熱エネルギを、火力発電等によって不要になった排ガス等の熱エネルギを用いて確保することができるため、排ガスの熱エネルギを有効利用することができ、電解還元に必要な熱エネルギを新たに得る必要がない。
【0112】
また、発電機２２０では、蒸気が有する熱エネルギを回収して、電気エネルギを得ている。このため、排ガスから蒸気が得た熱エネルギのうち、電解液を加熱するための蓄熱媒体の加熱に用いられなかった熱エネルギを回収し、電気エネルギを得ることが可能になる。そして、電解還元装置７０における電解液への電圧印加は、発電機２２０で得られた電気エネルギを用いて行われる。
【0113】
これにより、電解還元を行うために必要な熱エネルギと電気エネルギを新たに得る必要がないため、新たに二酸化炭素を排出してしまうことを抑制しつつ、炭素等の有用材料と酸素を得ることが可能になる。
【0114】
（４）他の実施形態
（４－１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、二酸化炭素または炭酸イオンを含んだ電解液を電解還元する場合について例に挙げて説明した。
（４－１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、二酸化炭素または炭酸イオンを含んだ電解液を電解還元する場合について例に挙げて説明した。
【0115】
これに対して、電解液には、水や窒素等を単独でまたは追加で含まれていてもよい。
【0116】
二酸化炭素に加えて水が電解液に含まれている場合には、電解還元により各種有機化合物を得ることが可能になる。また、窒素が電解液にさらに含まれている場合には、アミン等を得ることも可能になる。
【0117】
また、水が含まれておらず窒素のみが含まれた電解液では、窒化炭素を得ることも可能になる。このような窒化炭素としては、六方晶窒化炭素（β－Ｃ３Ｎ４）；グラファイト状窒化炭素（ｇ－Ｃ３Ｎ４）；（Ｃ５９Ｎ）２、Ｃ５８Ｎ２、Ｃ５７Ｎ３、Ｃ４８Ｎ１２等のアザフラーレン；Ｃ６０（ＣＮ）２ｎ（ここでｎは１～９）で示されるシアノフラーレン；ＮＣＣＮ、ＣＮＣＮ等のシアノゲン等が挙げられる。
【0118】
（４－２）他の実施形態Ｂ
上記第２実施形態では、炭素を含む化合物と水素と酸素が得られる場合を例に挙げて説明した。
上記第２実施形態では、炭素を含む化合物と水素と酸素が得られる場合を例に挙げて説明した。
【0119】
ここで、第１電解還元装置７０ｘにおける電解還元によって、炭素を含む化合物として一酸化炭素が得られるように電解液と電極を変更してもよい。この場合には、第１電解還元装置７０ｘから一酸化炭素が得られ、第２電解還元装置７０ｙから水素と酸素が得られる。これにより、これら一酸化炭素と水素と酸素を用いることにより、様々な種類の有機化合物の合成を容易に行うことが可能になる。
【0120】
（４－３）他の実施形態Ｃ
上記第１実施形態では、ヒートポンプ１０の第１低温熱交換器１６において得られる冷熱を用いて、二酸化炭素ハイドレートを得る場合を例に挙げて説明した。
上記第１実施形態では、ヒートポンプ１０の第１低温熱交換器１６において得られる冷熱を用いて、二酸化炭素ハイドレートを得る場合を例に挙げて説明した。
【0121】
これに対して、ヒートポンプ１０の第１低温熱交換器１６において得られる冷熱の用い方は、特に限定されず、冷却保存されるべき物を冷やすための冷蔵庫、対象空間の温度を低下させる冷房運転が可能な空調装置、または、冷却対象の冷却に用いられる水等のブラインの冷却等において用いられてもよい。
【0122】
（４－４）他の実施形態Ｄ
上記第１実施形態では、再生可能エネルギをヒートポンプ１０において熱エネルギに変換させて蓄えるために、第１圧縮機１２から吐出された第１冷媒を、第１高温熱交換器１３において放熱させることで第１高温タンク３７に送られる第１熱媒体を加熱し、第１膨張機１５において減圧させ、第１低温熱交換器１６において吸熱させることにより第２低温タンク４４に送られる第２熱媒体を冷却させ、また、工場等から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素を分離回収する、という各処理が適宜行われるエネルギ利用システム１を例に挙げて説明した。
上記第１実施形態では、再生可能エネルギをヒートポンプ１０において熱エネルギに変換させて蓄えるために、第１圧縮機１２から吐出された第１冷媒を、第１高温熱交換器１３において放熱させることで第１高温タンク３７に送られる第１熱媒体を加熱し、第１膨張機１５において減圧させ、第１低温熱交換器１６において吸熱させることにより第２低温タンク４４に送られる第２熱媒体を冷却させ、また、工場等から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素を分離回収する、という各処理が適宜行われるエネルギ利用システム１を例に挙げて説明した。
【0123】
これに対して、エネルギ利用システムとしては、例えば、図４に示すように、排ガス供給ライン５０が、冷却流路９１を含んでおり大気が流れる分岐流路１９１と、第１切換弁１９１ａと、第２切換弁１９１ｂと、を有しているエネルギ利用システム１ｂであってもよい。
【0124】
この分岐流路１９１は、上流端１９１ｘから大気を取り込んで、第２冷媒回路２１の第２低温熱交換器２６を通過する冷却流路９１を通過させた後に、排ガス流路５１に合流する流路である。なお、第１切換弁１９１ａは、排ガス流路５１の上流部分である上流側排ガス流路５１ａと、排ガス流路５１の下流部分である下流側排ガス流路５１ｂと、を接続する状態と、下流側排ガス流路５１ｂと分岐流路１９１とを接続する状態と、を切り換える切換弁であり、例えば、三方弁により構成される。第２切換弁１９１ｂは、排ガス圧縮機５３の下流側部分と回収タンク５５とを接続する状態と、排ガス圧縮機５３の下流側部分と大気中に開放されている下流端１９１ｙとを接続する状態と、を切り換える切換弁であり、例えば、三方弁により構成される。
【0125】
このエネルギ利用システム１ｂでは、例えば、第１運転と第２運転が切り換えて行われてもよい。
【0126】
第１運転では、ヒートエンジン２０と電解還元装置７０を可動させることなく、第１切換弁１９１ａについて上流側排ガス流路５１ａと下流側排ガス流路５１ｂとを接続する状態に切り換えておき、第２切換弁１９１ｂについて排ガス圧縮機５３の下流側部分と回収タンク５５とを接続する状態に切り換えておき、二酸化炭素ハイドレート９３を気化させるための気化タンク５７の気化槽５７ａの加熱も行うことなく、再生可能エネルギ供給部８０から供給されるエネルギを用いてヒートポンプ１０を可動させつつ、第１熱媒体ポンプ３２を駆動させて第１熱利用サイクル３０に熱を蓄えつつ、しかも、第２熱媒体ポンプ４２を駆動させて第２熱利用サイクル４０を可動させて冷熱利用部４５に冷熱を供給し、排ガス圧縮機５３を駆動させることにより排ガス供給ライン５０の排ガス流路５１に二酸化炭素を流すことで、回収タンク５５の成長槽５５ａにおいて二酸化炭素を冷却して分離回収する。なお、第１運転では、ハイドレート供給路５６の開閉弁５６ａは閉じられており、二酸化炭素ハイドレート９３になることができなかった二酸化炭素を含む排ガスは、発電機５４に送られてエネルギが回収される。そして、二酸化炭素ハイドレート９３が十分に成長した場合には、第１運転を終了し、ハイドレート供給路５６の開閉弁５６ａを開けることで、二酸化炭素ハイドレート９３を気化タンク５７に移動させ、第２運転を開始させる。
【0127】
第２運転では、第１切換弁１９１ａについて下流側排ガス流路５１ｂと分岐流路１９１とを接続する状態に切り換え、第２切換弁１９１ｂについて排ガス圧縮機５３の下流側部分と大気中に開放されている下流端１９１ｙとを接続する状態に切り換えて、排ガス圧縮機５３を駆動させ、第２熱利用サイクル４０を可動させ、ガス供給路５８の開閉弁５８ａを開状態に制御し、第１熱媒体ポンプ３２を可動させ、ヒートエンジン２０と電解還元装置７０を可動させる。これにより、分岐流路１９１の上流端１９１ｘから分岐流路１９１内に取り込まれた空気は、可動しているヒートエンジン２０の第２低温熱交換器２６を流れる第２冷媒と、冷却流路９１において熱交換を行い、加熱される。この冷却流路９１で加熱された空気は、排ガス流路５１を通過して、第２高温利用熱交換器４６において第２熱媒体と熱交換を行うことで、第２熱媒体を加熱する。このようにして、第２熱利用サイクル４０における温熱利用部４７には、ヒートエンジン２０の排熱を用いて加熱された第２熱媒体が送られることで、気化タンク５７の気化槽５７ａが暖められる。なお、第２高温利用熱交換器４６において第２熱媒体を加熱した後の排ガス流路５１を流れる空気は、排ガス圧縮機５３を介して、下流端１９１ｙに導かれ、大気中に放出される。そして、気化タンク５７の気化槽５７ａが暖められることにより、二酸化炭素ハイドレート９３からの二酸化炭素の気化を効率化させ、気化した二酸化炭素を、ガス供給路５８を介して、電解還元装置７０に供給することができる。ここで、第２運転では、第１熱利用サイクル３０に蓄えられている熱が電解還元温調部３３に供給されることで、電解還元装置７０の電解液が加熱され、ヒートエンジン２０で発電された電力が電解液の電圧印加に用いられることで、電解還元装置７０における電解還元が行われる。なお、この際のヒートポンプ１０の可動は任意であるが、再生可能エネルギ供給部８０からエネルギが十分に供給されている状況では可動させることが望ましい。
【0128】
（４－５）他の実施形態Ｅ
上記第３実施形態では、電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気が発電機２２０に送られるエネルギ利用システム２０１を例に挙げて説明した。
上記第３実施形態では、電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気が発電機２２０に送られるエネルギ利用システム２０１を例に挙げて説明した。
【0129】
これに対して、例えば、第３実施形態のエネルギ利用システム２０１は、発電機２２０の代わりに、第１実施形態で述べたヒートエンジン２０が用いられていてもよい。この場合には、電解還元装置７０の蓄熱流路２３３を通過した蒸気が、ヒートエンジン２０の第２冷媒回路２１を流れる第２冷媒と熱交換を行うことで、蒸気の熱エネルギが第２冷媒に回収されることになる。
【0130】
（４－６）他の実施形態Ｆ
上記第３実施形態では、循環回路２３０を水が循環する場合を例に挙げて説明した。
上記第３実施形態では、循環回路２３０を水が循環する場合を例に挙げて説明した。
【0131】
これに対して、例えば、循環回路２３０を循環する流体は、水に限られず、冷媒等の他の熱媒体であってもよく、排熱ボイラ２３６等の加熱部によって加熱されることで相変化し、体積が増大する媒体であることが好ましい。
【0132】
（４－７）他の実施形態Ｇ
上記第３実施形態では、循環回路２３０を循環する蒸気の熱によって、電解還元装置７０の電解液を、熱貯蔵タンク２３３ｘにおける蓄熱媒体を介して加熱させる場合を例に挙げて説明した。
上記第３実施形態では、循環回路２３０を循環する蒸気の熱によって、電解還元装置７０の電解液を、熱貯蔵タンク２３３ｘにおける蓄熱媒体を介して加熱させる場合を例に挙げて説明した。
【0133】
これに対して、例えば、電解還元装置７０の代わりに上記第２実施形態の第２電解還元装置７０ｙを用いるようにしてもよいし、電解還元装置７０の代わりに上記第２実施形態の第１電解還元装置７０ｘおよび第２電解還元装置７０ｙを用いるようにしてもよい。これらの場合には、循環回路２３０を循環する蒸気が、第１電解還元装置７０ｘの第１電解還元温調部３３ｘに充填された蓄熱媒体と混ざらないように設けられた流路と、第２電解還元装置７０ｙの第２電解還元温調部３３ｙに充填された蓄熱媒体と混ざらないように設けられた流路と、を通過するようにエネルギ利用システムが構成されることになる。
【0134】
（４－８）他の実施形態Ｈ
上記第３実施形態では、循環回路２３０を循環する水が、排熱ボイラ２３６を流れる排ガスの熱エネルギによって加熱される場合を例に挙げて説明した。
上記第３実施形態では、循環回路２３０を循環する水が、排熱ボイラ２３６を流れる排ガスの熱エネルギによって加熱される場合を例に挙げて説明した。
【0135】
これに対して、例えば、循環回路２３０を循環する水の加熱方法は、これに限られるものではなく、例えば、ヒートパイプ等を介して地下のマグマの熱を利用して加熱してもよい。また、太陽光をレンズおよび反射鏡等を用いて集めることにより、循環回路２３０を循環する水を加熱してもよい。
【0136】
（４－９）他の実施形態Ｉ
上記第１実施形態のエネルギ利用システム１、第２実施形態のエネルギ利用システム１ａ、第３実施形態のエネルギ利用システム２０１の利用形態は、特に限定されるものではなく、例えば、マイクログリッドシステムにおいて利用することができる。
上記第１実施形態のエネルギ利用システム１、第２実施形態のエネルギ利用システム１ａ、第３実施形態のエネルギ利用システム２０１の利用形態は、特に限定されるものではなく、例えば、マイクログリッドシステムにおいて利用することができる。
【0137】
マイクログリッドシステムは、分散型エネルギや蓄エネルギ設備等の分散型エネルギリソース（DER：Distributed Energy Resources）と、エネルギネットワークと、を一定の規模で統合し運用するエネルギシステムである。例えば、マイクログリッドシステムは、電力会社が運用する主要な電力ネットワークから完全に切り離されて常に自立したエネルギ運用を行うシステムであってもよいし、平常時は電力会社が運用する主要な電力ネットワークと接続され、災害時等の非常時はその接続を切り離して自立したエネルギ運用を行うシステムであってもよい。
【0138】
図５に、第１実施形態のエネルギ利用システム１を含むマイクログリッドシステムで用いられるネットワークの一例を示す。
【0139】
マイクログリッドシステムは、例えば、太陽光発電所、風力発電所、水力発電所等の再生可能エネルギ供給部８０と、再生可能エネルギの管理を行う再生可能エネルギ管理装置１８０と、ヒートポンプ１０と、ヒートエンジン２０と、第１熱利用サイクル３０と、第２熱利用サイクル４０と、排ガス供給ライン５０と、電解還元装置７０と、火力発電所、原子力発電所、プラント、温泉等の図示しない排出物供給部と、排熱供給部の管理を行う排出物管理装置１５０と、ヒートエンジン２０により発電された電力エネルギを消費する図示しない需要家設備と、需要家設備の管理を行う需要家端末６０と、これらの設備をつなぐ図示しないエネルギネットワーク設備と、エネルギの供給と消費を適切に制御するエネルギマネジメントコントローラ１００と、再生可能エネルギ管理装置１８０と需要家端末６０とエネルギマネジメントコントローラ１００等を通信可能に接続する通信ネットワーク１１１等を備えるものであってもよい。
【0140】
再生可能エネルギ管理装置１８０は、ＣＰＵ等のプロセッサ１８１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ１８２と、再生可能エネルギ供給部８０において発電された電力量を把握する電気エネルギ量把握部１８３等を有しており、再生可能エネルギ供給部８０に配置されている。再生可能エネルギ管理装置１８０は、通信ネットワーク１１１を介して、エネルギマネジメントコントローラ１００と通信可能に接続されている。
【0141】
排出物管理装置１５０は、ＣＰＵ等のプロセッサ１５１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ１５２と、熱エネルギ量把握部１５３と、排出二酸化炭素量把握部１５４と、を有しており、火力発電所や原子力発電所等の排出物供給部に配置されている。排出物管理装置１５０は、通信ネットワーク１１１を介して、エネルギマネジメントコントローラ１００と通信可能に接続されている。熱エネルギ量把握部１５３は、火力発電所や原子力発電所等の排出物供給部から排出された熱エネルギ量を把握する。排出二酸化炭素量把握部１５４は、火力発電所等の排出物供給部から排出された二酸化炭素量を把握する。
【0142】
需要家設備は、ヒートエンジン２０によって発電された電気エネルギのうち、電解還元装置７０において利用された後の残りの電気エネルギを消費するか、ヒートポンプ１０によって得られる熱エネルギのうち、電解還元装置７０において利用された後の残りの熱エネルギを消費するか、これらの両方を消費する設備であり、例えば、工場、オフィスビル、住宅、電気自動車への給電装置、植物工場等が挙げられる。このうち、例えば、工場、オフィスビル、住宅、植物工場に対しては、これらからの求めに応じて、第１熱利用サイクル３０で蓄えられている熱の供給や、第２熱利用サイクル４０で蓄えられている冷熱が供給される。なお、熱または冷熱は、熱または冷熱を蓄えることができる蓄熱材を需要家設備の所在地まで運ぶことで需要家に供給されてもよい。また、工場、オフィスビル、住宅、電気自動車への給電装置、植物工場に対しては、これらの求めに応じて、ヒートエンジン２０で発電された電気エネルギが供給される。なお、電気エネルギは、電線または蓄電池等を用いて需要家設備の所在地まで運ぶことで供給されてもよい。これらの蓄熱材、電線、蓄電池は、エネルギネットワーク設備として用いられる。なお、需要家からの求めに応じて、電解還元装置７０で得られた炭素含有材料が輸送される等により供給される。
【0143】
需要家端末６０は、ＣＰＵ等のプロセッサ６１と、メモリ６２と、入力部６３等を有しており、需要家設備に配置されている。需要家端末６０は、通信ネットワーク１１１を介して、エネルギマネジメントコントローラ１００と通信可能に接続されている。入力部６３は、タッチパネルまたはキーボード等により構成されており、需要家端末６０の所持者である需要家からの、熱エネルギ供給の要求と、電気エネルギ供給の要求と、電解還元で得られた炭素含有材料の要求と、の少なくともいずれかの要求を受け付ける。
【0144】
エネルギマネジメントコントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ１０１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ１０２を有している。エネルギマネジメントコントローラ１００は、ヒートポンプ１０、ヒートエンジン２０、第１熱利用サイクル３０、第２熱利用サイクル４０、排ガス供給ライン５０、電解還元装置７０等と通信可能に接続されている。エネルギマネジメントコントローラ１００は、通信ネットワーク１１１を介して受け付けた各種情報に基づいて、ヒートポンプ１０、ヒートエンジン２０、第１熱利用サイクル３０、第２熱利用サイクル４０、排ガス供給ライン５０、電解還元装置７０等の運転制御を行う。
【0145】
エネルギマネジメントコントローラ１００は、再生可能エネルギ管理装置１８０の再生可能エネルギ供給部８０が把握した電気エネルギ量に基づいて、当該電気エネルギを貯留される熱エネルギに変換するために、ヒートポンプ１０における第１圧縮機１２の回転数を制御することでヒートポンプ１０を駆動制御する。再生可能エネルギ管理装置１８０で得られる再生可能エネルギの量は、電力会社が提供する一般的な電気エネルギと比べて不安定になりがちではあるが、再生可能エネルギとして供給されるエネルギを、ヒートポンプ１０を介して、熱エネルギに変換して第１熱利用サイクル３０に蓄え、冷熱のエネルギに変換して第２熱利用サイクル４０に蓄えることが可能になる。そして、第１熱利用サイクル３０において第１熱媒体に蓄えられた熱エネルギは、電解還元装置７０において電解液を電解還元させる際に利用することができる。具体的には、電解還元装置７０での電解液の加熱には、第１熱利用サイクル３０において第１熱媒体に蓄えられている熱エネルギを用い、電解還元装置７０での電解液への電圧印加には、第１熱利用サイクル３０において第１熱媒体に蓄えられている熱エネルギがヒートエンジン２０によって変換された電気エネルギが用いられる。これにより、電解還元装置７０での電解液の加熱と電圧印加に要するエネルギを、不安定な再生可能エネルギではなく、第１熱利用サイクル３０において蓄えられているエネルギで賄うことが可能になり、電解還元を安定的に行うことが可能になる。また、具体的には、電解還元装置７０で電解還元される電解液の望ましい温度や、望ましい印加電圧等の各データを、エネルギマネジメントコントローラ１００が備えるメモリ１０２に予め保存しておき、当該データに基づいて電解液の温度条件と印加電圧条件が満たされるように、第１熱媒体ポンプ３２における第１熱媒体の流量が制御される。
【0146】
なお、エネルギマネジメントコントローラ１００は、熱エネルギ量把握部１５３が把握した熱エネルギ量が十分にある場合には、ヒートポンプ１０の中間熱交換器１４の第１冷媒を加熱したり、第１熱利用サイクル３０の第１低温タンク３５と第１高温タンク３７における第１熱媒体を加熱することで、運転効率を高めることができる。
【0147】
また、エネルギマネジメントコントローラ１００は、排出物管理装置１５０の排出二酸化炭素量把握部１５４が把握した火力発電所やプラント等の排出物供給部から排出された二酸化炭素量と、二酸化炭素ハイドレート９３の成長程度等に基づいて、排ガス供給ライン５０の排ガス圧縮機５３の回転数等を制御する。これにより、電解還元に用いられる二酸化炭素の量をコントロールすることができる。なお、ここで、エネルギマネジメントコントローラ１００は、第２熱媒体ポンプ４２の流量を調節することにより、第２熱利用サイクル４０に蓄えられている冷熱による成長槽５５ａの冷却程度を制御する。これにより、冷熱利用部４５において二酸化炭素の冷却が十分に可能となる温度になるまで成長槽５５ａが冷却される。
【0148】
なお、上記では、第１実施形態のエネルギ利用システム１を含むマイクログリッドシステムについて説明したが、マイクログリッドシステムとしては、例えば、第２実施形態のエネルギ利用システム１ａを含むものであってもよい。この場合には、第１電解還元装置７０ａの電解液と第２電解還元装置７０ｂの電解液のそれぞれの温度条件と印加電圧条件が満たされるように、熱媒体ポンプ３２ａにおける熱媒体の流量が制御される。
【0149】
（付記）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【0150】
１、１ａ、１ｂ エネルギ利用システム
１０、１０ａ ヒートポンプ（加熱部）
１２ 第１圧縮機
１３ 第１高温熱交換器（加熱部）
１７ 駆動軸
１５ 第１膨張機
２０、２０ａ ヒートエンジン（熱エネルギ回収部）
２３ 第２高温熱交換部（熱エネルギ回収部）
２４ 第２膨張機（熱エネルギ回収部）
３０ 第１熱利用サイクル（貯蔵部、循環回路）
３０ａ 熱利用サイクル（貯蔵部、循環回路）
３２ 第１熱媒体ポンプ（ポンプ）
３２ａ 熱媒体ポンプ（ポンプ）
３４ 第１低温利用熱交換器（熱エネルギ回収部）
３４ａ 低温利用熱交換器（熱エネルギ回収部）
３５ 第１低温タンク（第１貯蔵部）
３５ａ 低温タンク（第１貯蔵部）
３６ 第１高温利用熱交換部（加熱部）
３６ａ 高温利用熱交換部（加熱部）
３７ 第１高温タンク（第２貯蔵部）
３７ａ 高温タンク（第２貯蔵部）
４０ 第２熱利用サイクル
５０ 排ガス供給ライン
５５ 回収タンク（二酸化炭素ガス回収部）
５７ 気化タンク（二酸化炭素ガス回収部）
７０ 電解還元装置（第１電解還元装置）
７０ｘ 第１電解還元装置（電解還元装置）
７０ｙ 第２電解還元装置（電解還元装置）
８０ 再生可能エネルギ供給部（加熱部）
１００ エネルギマネジメントコントローラ（制御機器）
２０１ エネルギ利用システム
２２０ 発電機（熱エネルギ回収部）
２３０ 循環回路
２３１ 循環流路
２３２ ポンプ
２３３ 蓄熱流路
２３３ｘ 熱貯蔵タンク
２３４ 膨張機（熱エネルギ回収部）
２３５ 凝縮器
２３６ 排熱ボイラ（加熱部、ボイラ）
２３６ａ 水流路（加熱部）
２８０ 排ガス管（加熱部）
２８０ａ 排ガス流路
２９５ 冷却媒体管
２９５ａ 冷却媒体流路
１０、１０ａ ヒートポンプ（加熱部）
１２ 第１圧縮機
１３ 第１高温熱交換器（加熱部）
１７ 駆動軸
１５ 第１膨張機
２０、２０ａ ヒートエンジン（熱エネルギ回収部）
２３ 第２高温熱交換部（熱エネルギ回収部）
２４ 第２膨張機（熱エネルギ回収部）
３０ 第１熱利用サイクル（貯蔵部、循環回路）
３０ａ 熱利用サイクル（貯蔵部、循環回路）
３２ 第１熱媒体ポンプ（ポンプ）
３２ａ 熱媒体ポンプ（ポンプ）
３４ 第１低温利用熱交換器（熱エネルギ回収部）
３４ａ 低温利用熱交換器（熱エネルギ回収部）
３５ 第１低温タンク（第１貯蔵部）
３５ａ 低温タンク（第１貯蔵部）
３６ 第１高温利用熱交換部（加熱部）
３６ａ 高温利用熱交換部（加熱部）
３７ 第１高温タンク（第２貯蔵部）
３７ａ 高温タンク（第２貯蔵部）
４０ 第２熱利用サイクル
５０ 排ガス供給ライン
５５ 回収タンク（二酸化炭素ガス回収部）
５７ 気化タンク（二酸化炭素ガス回収部）
７０ 電解還元装置（第１電解還元装置）
７０ｘ 第１電解還元装置（電解還元装置）
７０ｙ 第２電解還元装置（電解還元装置）
８０ 再生可能エネルギ供給部（加熱部）
１００ エネルギマネジメントコントローラ（制御機器）
２０１ エネルギ利用システム
２２０ 発電機（熱エネルギ回収部）
２３０ 循環回路
２３１ 循環流路
２３２ ポンプ
２３３ 蓄熱流路
２３３ｘ 熱貯蔵タンク
２３４ 膨張機（熱エネルギ回収部）
２３５ 凝縮器
２３６ 排熱ボイラ（加熱部、ボイラ）
２３６ａ 水流路（加熱部）
２８０ 排ガス管（加熱部）
２８０ａ 排ガス流路
２９５ 冷却媒体管
２９５ａ 冷却媒体流路
【先行技術文献】
【特許文献】
【0151】
【文献】特開２０１６－８９２３０号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】