特許 7432278 地産地消型エネルギー供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-07

(45)【発行日】2024-02-16

(54)【発明の名称】地産地消型エネルギー供給システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 304G

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023177301

(22)【出願日】2023-10-13

【審査請求日】2023-10-13

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】521031305

【氏名又は名称】株式会社町おこしエネルギー

(74)【代理人】

【識別番号】100151208

【弁理士】

【氏名又は名称】植田 吉伸

(72)【発明者】

【氏名】沼田 昭二

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１２９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７１２５２０５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１１８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７５７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０５９５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－００３４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０７２３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５８０５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

耕作放棄地又は遊休地に設置される太陽電池パネル部を有する発電部と、
前記太陽電池パネル部によって発電された電力を送電するための自営線と、
前記耕作放棄地又は遊休地の近傍に配置され、前記太陽電池パネル部と前記自営線で接続されて車両にエネルギーを供給するためのエネルギー供給ステーション部と、
前記太陽電池パネル部による電力で前記車両に供給するエネルギーが不足する場合にバックアップ電源からのエネルギーを供給するように切り替える制御部と、
を備えることを特徴とする地産地消型エネルギー供給システム。

【請求項2】

請求項１に記載の地産地消型エネルギー供給システムにおいて、
前記発電部は、
複数の羊を放牧させることが可能な耕作放棄地と、
前記耕作放棄地において、前記複数の羊の高さよりも高い位置に設置される複数の太陽電池パネル部と、
前記耕作放棄地に設置され、前記複数の羊を収容可能な厩舎を含み前記耕作放棄地よりも狭いパドック部と、
を備え、
前記複数の太陽電池パネル部は、面方向が地面に対して傾斜するように設置されていることを特徴とする地産地消型エネルギー供給システム。

【請求項3】

請求項１に記載の地産地消型エネルギー供給システムにおいて、
前記バックアップ電源は、大手電力会社から供給される電力であることを特徴とする地産地消型エネルギー供給システム。

【請求項4】

請求項１に記載の地産地消型エネルギー供給システムにおいて、
前記バックアップ電源は、電力の現物取引又は先渡取引を行う取引所から供給される電力であることを特徴とする地産地消型エネルギー供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地産地消型エネルギー供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、カーボンニュートラルへの取り組みとしてガソリン車から電気自動車への置き換えが計画されている。本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、蓄電池を搭載した電動車両を、充電ケーブルを介して需要家と電気的に接続する蓄電システムに用いられる電力制御装置であって、前記需要家の受電点に流れる電流および前記受電点に印加されている電圧に基づく電力を計測して得られた電力計測値および所定の受電電力目標値の情報を発信する電力計測部から前記情報を受信する受信部と、受信した前記電力計測値および前記受電電力目標値に基づいて、前記蓄電池の充電電力目標値を逐次更新する更新部と、を備える、電力制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２３－７６５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

再生エネルギーは、変動エネルギー（太陽光発電・風力発電など）が大半であって、送配電容量が大きくなる可能性があり現状の送配電線を増強する必要があるが、これを実行するには３０年～５０年ほど長期間にわたる年数が必要となる。

【0005】

そこで、特許文献１に開示されているように自宅で発電した電力を用いて電気自動車を充電することが最も効率が良いと考えられるが、電気自動車が昼間は勤務先の駐車場にあって自宅には車がないといった場合もあり、効率良く充電できないことがある。

【0006】

本発明の目的は、再生エネルギーを有効に活用しながら車両にエネルギーを供給することを可能とする地産地消型エネルギー供給システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る地産地消型エネルギー供給システムは、耕作放棄地又は遊休地に設置される太陽電池パネル部を有する発電部と、前記太陽電池パネル部によって発電された電力を送電するための自営線と、前記耕作放棄地又は遊休地の近傍に配置され、前記太陽電池パネル部と前記自営線で接続されて車両にエネルギーを供給するためのエネルギー供給ステーション部と、前記太陽電池パネル部による電力で前記車両に供給するエネルギーが不足する場合にバックアップ電源からのエネルギーを供給するように切り替える制御部と、を備えることを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る地産地消型エネルギー供給システムにおいて、前記発電部は、複数の羊を放牧させることが可能な耕作放棄地と、前記耕作放棄地において、前記複数の羊の高さよりも高い位置に設置される複数の太陽電池パネル部と、前記耕作放棄地に設置され、前記複数の羊を収容可能な厩舎を含み前記耕作放棄地よりも狭いパドック部と、を備え、前記複数の太陽電池パネル部は、面方向が地面に対して傾斜するように設置されていることを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る地産地消型エネルギー供給システムにおいて、前記バックアップ電源は、大手電力会社から供給される電力であることが好ましい。

【0010】

また、本発明に係る地産地消型エネルギー供給システムにおいて、前記バックアップ電源は、電力の現物取引又は先渡取引を行う取引所から供給される電力であることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、再生エネルギーを有効に活用しながら車両にエネルギーを供給することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システムを示す図である。

【図2】本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システムの発電部の一例を示す図である。

【図3】本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システムの発電部の拡大図である。

【図4】本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システムの変形例である地産地消型エネルギー供給システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

【0014】

図１は、本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システム１０を示す図である。図２は、本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システム１０の発電部２０の一例を示す図である。図３は、本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システム１０の発電部２０の拡大図である。

【0015】

図４は、本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システム１０の変形例である地産地消型エネルギー供給システム１１を示す図である。

【0016】

地産地消型エネルギー供給システム１０は、発電部２０と、自営線２２と、エネルギー供給ステーション部２４と、制御部２６とを備えている。地産地消型エネルギー供給システム１０は、耕作放棄地又は遊休地を有効活用して電力を発電しつつ効率良く伝送しながら電力を供給するシステムである。

【0017】

発電部２０は、耕作放棄地又は遊休地に設置される太陽電池パネル部１４を有する。具体的には、発電部２０は、複数の羊２を放牧させることが可能な耕作放棄地１２と、耕作放棄地１２において、複数の羊２の高さよりも高い位置に設置される複数の太陽電池パネル部１４と、耕作放棄地１２に設置され、複数の羊を収容可能な厩舎を含み耕作放棄地１２よりも狭いパドック部１６を備える。

【0018】

なお、ここでは、太陽電池パネル部１４が設置される場所は耕作放棄地１２であるものとして説明するが、遊休地であってもよい。「遊休地」とは文字どおり利用されておらず遊びとなっている土地のことである。

【0019】

耕作放棄地１２は、複数の羊２を放牧させることが可能な領域である。耕作放棄地１２は、例えば、２００ｍ×２５０ｍ＝５００００ｍ^２（５ｈａ）の広さを有するものとして説明するが、もちろん、この広さは一例であり、適宜変更することが出来る。

【0020】

「耕作放棄地」とは、１年以上作物が作られておらず、耕作を再開する見込みのない農地を言う。農林水産省の世界農林業センサスは「以前耕地であったもので、過去１年以上作物を栽培せず、しかも、この数年の間に再び耕作するはっきりした考えのない土地」と定義しており、５年ごとに耕作放棄地の面積などを農家による自己申告方式で調査している。

【0021】

耕作放棄地１２の外周には、羊２が外に逃げ出さないように放牧用のフェンスなどが設置されている。例えば、所定の間隔で杭を打ちつけて、この杭にフェンスが装着されて、耕作放棄地１２を区画している。

【0022】

羊２は、偶蹄目ウシ科ヒツジ属などの哺乳類である。羊２は、中型で、毛は柔らかく、角は大きくて渦巻き状である。羊２は、主に地上の草をかみ切って食べ、群れで暮らす。地中海沿岸から中央アジア、北アメリカ西部の山岳地帯に分布し、ムフロン・アルガリ・ビッグホーンなどが含まれる。

【0023】

複数の太陽電池パネル部１４は、複数の羊２の高さよりも高い位置に設置される。

【0024】

パドック部１６は、耕作放棄地１２内に設置され、複数の羊２を収容可能な厩舎１８を含み耕作放棄地１２よりも狭い領域を有する。

【0025】

複数の太陽電池パネル部１４は、面方向が地面に対して傾斜するように設置されている。各太陽電池パネル部１４は、複数の太陽電池が並んで構成されており、太陽光を用いた光起電力効果を利用して電力を発生させる機能を有している。

【0026】

太陽電池の構成は、様々なものが考えられており、例えば、シリコン系、化合物系、有機系、量子ドット系などを用いることができる。

【0027】

各太陽電池パネル部１４は、図２，３に示されるように、面方向が地面に対して傾斜するように設置されており、手前側の脚部の高さに比べて奥側の脚部が高くなるように設置されている。

【0028】

各太陽電池パネル部１４の大きさは、適宜変更することができるが、例えば、縦１００ｃｍ×横２００ｃｍで、高さを所定の高さ（手前側が８０ｃｍで、奥側１２０ｃｍ）に設定することができる。もちろん、そのサイズは一例であり、適宜変更が可能である。

【0029】

各太陽電池パネル部１４は、図２に示されるように、所定の間隔をおいて整列配置されていて、各太陽電池パネル部１４の間には通路が形成されており、この通路は羊２が移動することが出来る。

【0030】

各太陽電池パネル部１４には、自営線２２によって蓄電池４２に接続される。また、厩舎１８は、複数の羊２を飼育するための小屋であり、複数の羊２の寝床や餌や水を与えるためのスペースを有する。

【0031】

パドック部１６は、耕作放棄地１２内に設置され、厩舎１８から出た複数の羊２が運動するための運動場であり、耕作放棄地１２よりも狭い領域を有する。パドック部１６の大きさは、例えば、１０ｍ×１０ｍ＝１００ｍ^２の敷地を有する。

【0032】

自営線２２は、太陽電池パネル部１４によって発電された電力を送電する機能を有する。自営線２２とは、一定の区域内（以下「自営線区域内」という。）で、系統電力網（バックアップ電源系統６）とは別個に自営の送配電網を整備し、自営線２２の区域内で発電施設（発電部２０）から需要施設（エネルギー供給ステーション部２４）へ電力を直接供給する電力供給するための送配電網である。

【0033】

万一自営線２２の区域内での事故等により電力供給が困難となった場合に、バックアップ電源系統６からのバックアップを受けるためにバックアップ電源と接続され、大手電力会社４と予め補完供給の契約を締結している。これにより、大手電力会社４からの電力をバックアップ電源とすることが出来る。

【0034】

なお、自営線２２の設置は整備及び維持管理が必要となる一方、災害時等のバックアップ電源系統６の電力停止時にも自営線２２の区域内では電力供給が可能であり、防災拠点としての機能も併せ持つことができる。

【0035】

エネルギー供給ステーション部２４は、耕作放棄地１２の近傍に配置され、太陽電池パネル部１４と自営線２２で接続されて車両にエネルギーを供給する機能を有する。エネルギー供給ステーション部２４は、一定の領域を有し、耕作放棄地１２の近傍で、かつ、自動車道に沿った場所に設置される。

【0036】

エネルギー供給ステーション部２４は、キュービクル３０と、ＥＶ充電ステーション部４０と、水素ステーション部５０とを備えている。

【0037】

キュービクル３０は、太陽電池パネル部１４及びバックアップ電源系統６から送られてくる高電圧の電気を降圧する受電設備を収めた金属製の箱である。一般的に、キュービクル３０は、多くの電気を必要とする商業施設や店舗、工場、オフィスビルなど、さまざまな施設に設置されている小規模の変電所とも言われている。

【0038】

キュービクル３０は、自営線２２及びバックアップ電源系統６と接続されてエネルギー供給ステーション部２４内に設置される。

【0039】

ＥＶ充電ステーション部４０は、蓄電池４２と、充電器４４とを備える。蓄電池４２は、太陽電池パネル部１４から供給される電力を充電する二次電池である。二次電池として、例えば、リチウムイオン二次電池を用いることができるが、もちろん、その他の二次電池であってもよく、例えば、ニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池などでもよい。充電器４４は、市販されている急速充電器を使用することができ、車種により異なるが、約１５分～３０分で８０％充電が可能である。

【0040】

水素ステーション部５０は、水電解槽５２と、水素圧縮タンク５４とを備える。水電解槽５２は、水を電気分解することで、高純度の水素ガスを供給する装置である。必要な時に必要な量だけ水を電気分解し、純度９９．９９９％の水素ガスを製造することが可能である。

【0041】

水電解槽５２の電解セルは、固体高分子膜によって分離されている２つの電極で構成されている。キュービクル３０を介して供給される電力を用いて連続的に電圧を加えることで、水素と酸素を生成する。水素のみが固体高分子膜を通過するため、この原理を利用して水素と酸素を分離する。副生物の酸素は大気に排出することが出来る。

【0042】

水素圧縮タンク５４は、最内層に水素ガスを封入する樹脂ライナーと、その外側に内圧に対する強度を受け持つＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）層、さらに外側に耐衝撃性を確保するＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）層からなる。水素圧縮タンク５４は、燃料電池車に水素を供給するために、水電解槽５２から供給される水素を貯蔵する機能を有する。

【0043】

制御部２６は、太陽電池パネル部１４による電力で電気自動車又は燃料電池車に供給するエネルギーが不足する場合にバックアップ電源からのエネルギーを供給するように切り替える機能を有する。

【0044】

上記のように、制御部２６は、太陽電池パネル部１４によって発電された電力とバックアップ電源系統６から供給される電力に基づいて、エネルギー供給ステーション部２４に電力を供給するための制御を行うことにより、電力を供給するための費用を動的に変動させることが出来る。例えば、１ｋｗｈの電気代が３０円～５０円で変動するような場合に、ガソリンスタンドのガソリン代の単価表示のように、電気代を表示させることで、ユーザは電気代が安い日（例えば、３０円）に充電させるようなことが出来る。

【0045】

続いて、上記構成の地産地消型エネルギー供給システム１０の作用について説明する。近年、再生可能エネルギーが注目されており、その中の１つとして太陽光発電がある。太陽光発電などのような再生エネルギーは変動エネルギーであるため、送配電容量を増強する必要があり、補強には長期間の時間を要する。

【0046】

太陽光発電は、広大な敷地があった場合に、その敷地に太陽電池パネルを設置して発電をすることができるが、長期間運用していると雑草が育ち、太陽電池パネルに覆いかぶさってしまうと発電効率が低下する。

【0047】

また、世界的には水不足、砂漠化、異常気象、病害虫の発生、生態系の破壊、戦乱などで耕作放棄地が増えているのに対し、日本ではもっぱら農業労働力の高齢化とこれに伴う後継者不足により耕作放棄が進んでおり、耕作放棄地が増えるいっぽうである。

【0048】

このような課題に対して、本発明に係る実施形態の地産地消型エネルギー供給システム１０は顕著な効果を発揮する。

【0049】

地産地消型エネルギー供給システム１０によれば耕作放棄地１２に複数の太陽電池パネル部１４を設置するとともに、厩舎１８を有するパドック部１６を設置し、羊２がパドック部１６内だけでなく、耕作放棄地１２内でも羊２が自由に遊べるようにする。

【0050】

また、太陽電池パネル部１４で再生可能エネルギーを生成するとともに耕作放棄地１２内に草が生えてきた場合であっても羊２が草を食べてくれるため、トラクターや人手による除草作業が不要となり、管理コストを抑えることができるという利点がある。

【0051】

太陽電池パネル部１４による発電を行うことで、騒音や二酸化炭素の排出、土壌汚染といった面での環境負荷を低減することができる。

【0052】

そして、地産地消型エネルギー供給システム１０によれば、複数の羊２は、パドック部１６だけでなく、より広い範囲の耕作放棄地１２を移動することができるため、ストレスフリーの放牧となる。

【0053】

太陽電池パネル部１４は複数の羊２のシェルターともなり得る。例えば、日差しの強い夏場や、雨、風除けに太陽電池パネル部１４を活用することができる。これにより、複数の羊２の健康状態を保つことができるため、病気などのリスクも低減できる。

【0054】

さらに、地産地消型エネルギー供給システム１０によれば、耕作放棄地１２で発電された電力を耕作放棄地１２の近傍に設置されたエネルギー供給ステーション部２４において電気自動車に充電したり、燃料電池車に水素を供給したりすることができる。これにより、耕作放棄地１２を有効利用することが出来るとともに、長距離の電力伝送のインフラを長期間かけて改良することなく、電力の地産地消を実現できるという利点がある。

【0055】

また、地産地消型エネルギー供給システム１０によれば、昼間の余剰電力を用いて安価な電力供給をすることができる。また、太陽光発電の発電部２０により発電された電力を、自営線２２を用いて伝送しているため、ブラックアウトや計画停電など災害非常時でも蓄電池４２から電力供給することができるため、電気自動車や燃料電池車にエネルギーを供給することが出来る。

【0056】

そして、地産地消型エネルギー供給システム１０によれば、現状の送電配線を長期間かけて改良する必要がないため、変動の再生エネルギーの早期普及に寄与することが出来る利点がある。

【0057】

次に、地産地消型エネルギー供給システム１０の変形例である地産地消型エネルギー供給システム１１について説明する。地産地消型エネルギー供給システム１１は、地産地消型エネルギー供給システム１０との相違点は、バックアップ電源であるため、相違点を中心に説明する。

【0058】

地産地消型エネルギー供給システム１０ではバックアップ電源は、大電力会社から供給される電力であったが、地産地消型エネルギー供給システム１１は、電力の現物取引又は先渡取引を行う取引所から供給される電力であり、例えば、一般社団法人日本卸電力取引所（ＪＰＥＸ８）がある。これにより、例えば、ＪＰＥＸ８の電力市場において余剰電力がある場合に、エネルギー供給ステーション部２４に供給可能な状態とすることで電力の安定化に寄与する。

【0059】

なお、地産地消型エネルギー供給システム１０，１１では、１つの耕作放棄地１２の太陽電池パネル部１４から自営線２２によって接続されているものとして説明したが、もちろん、複数の耕作放棄地１２の太陽電池パネル部１４と接続されていてもよい。

【0060】

また、地産地消型エネルギー供給システム１０，１１では、キュービクル３０から直流電力が供給されるものとして説明したが、例えば、発電部２０の領域内でパワーコンディショナーを用いて交流電力に変換して供給してもよい。

【0061】

さらに、地産地消型エネルギー供給システム１０，１１では、太陽電池パネル部１４が設置された耕作放棄地１２に羊２を遊牧させたソーラーグレージングによるものであるが、羊２を遊牧せずに太陽電池パネル部１２だけを設置してもよい。

【0062】

また、地産地消型エネルギー供給システム１０，１１では、水素タンクとして圧縮型を例に説明したが、吸蔵合金を用いてもよい。地産地消型エネルギー供給システム１０，１１では、災害非常時などにおいて電力・水素を供給することが出来るとして述べたが、その他の役割、例えば、避難所としても活用できる。

【符号の説明】

【0063】

４ 大手電力会社、６ バックアップ電源系統、８ ＪＰＥＸ、１０，１１ 地産地消型エネルギー供給システム、１２ 耕作放棄地、１４ 太陽電池パネル部、１４ 自営線、１６ パドック部、１８ 厩舎、２０ 発電部、２２ 自営線、２４ エネルギー供給ステーション部、２６ 制御部、３０ キュービクル、４０ ＥＶ充電ステーション部、４２ 蓄電池、４４ 充電器、５０ 水素ステーション部、５２ 水電解槽、５４ 水素圧縮タンク。

【要約】

【課題】再生エネルギーを有効に活用しながら車両にエネルギーを供給することを可能とする地産地消型エネルギー供給システムを提供することである。
【解決手段】地産地消型エネルギー供給システム１０は、耕作放棄地１２に設置される太陽電池パネル部を有する発電部２０と、太陽電池パネル部１４によって発電された電力を送電するための自営線２２と、耕作放棄地１２の近傍に配置され、太陽電池パネル部１４と自営線２２で接続されて車両にエネルギーを供給するためのエネルギー供給ステーション部２４と、太陽電池パネル部１４による電力で車両に供給するエネルギーが不足する場合にバックアップ電源からのエネルギーを供給するように切り替える制御部２６と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】