JP2008075968A - 排熱需給方法及びco2排出権取引方法 - Google Patents

排熱需給方法及びco2排出権取引方法 Download PDF

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Abstract

【課題】排熱発生施設からの排熱を離隔した熱利用施設に任意に供給できる排熱の宅配ネットワークを構築し、従来利用され難かった比較的低温の排熱を有効活用する。
【解決手段】排熱発生施設1の排熱発生スケジュールXと熱利用施設2の排熱利用スケジュールYを集中管理制御装置26でデータベース・マップ化すると共に、排熱の売買価格を設定し、熱利用施設2の排熱利用スケジュールYによる排熱要求の条件を満たす排熱発生スケジュールXを有する排熱発生施設1を選定して蓄熱容器3により排熱を蓄熱し、その蓄熱容器3を熱利用施設2に運搬して排熱を供給し、集中管理制御装置26は排熱検出データX’から求めた蓄熱容器3の蓄熱量に基づく買取料金40を演算して排熱発生施設1に通知し、利用検出データY’から求めた熱利用施設2の利用熱量に基づく利用料金41を演算して熱利用施設2に通知する。
【選択図】図1

Description

本発明は排熱需給方法及びCO2排出権取引方法に関し、より詳しくは、ゴミ焼却設備等の排熱発生施設から発生する比較的低温の排熱を、離隔した位置に立地している工場、病院、ホテル、各種ビル等の排熱利用施設にオフラインにて供給できるようにすると共に、排熱発生施設の排熱の発生条件と排熱利用施設における排熱の利用条件とを結びつけることによって、排熱発生施設からの排熱を排熱利用施設で有効に利用できる排熱の宅配ネットワーク化を可能にした排熱需給方法及びCO2排出権取引方法に関する。
ゴミ焼却設備等からは多量の排熱が発生しているが、このような排熱発生施設は、都市計画上の用途地域における立地上等の制約から、前記排熱を冷暖房、給湯等の熱源として利用する要求が高い工場、病院、ホテル、各種ビル等の排熱利用施設に対しては離隔した位置に立地されているのが実情である。
排熱発生施設で発生する高温の排熱は、ボイラなどによる蒸気生成や発電に活用できるため既に一部では利用されている。一方、排熱発生施設から発生する比較的低温(40℃〜300℃程度)の排熱の排出量は非常に多く、又、排熱利用施設において空調(暖冷房)や給湯等の熱源として利用される比較的低温(30℃〜140℃程度)の排熱の需要は量的に非常に多い。前記排熱発生施設から発生する低温レベルの排熱は需要箇所に分配輸送することによって利用とのマッチングを図ることができる。そこで排熱発生施設の排熱を有効利用するために従来は、排熱発生施設と離隔した排熱利用施設の相互間を蒸気用、温水用又は冷水用等の敷設した配管で接続し、パイプラインによって熱搬送することが採用されていた。
しかし、排熱発生施設と排熱利用施設が1キロメートル〜20キロメートルの如く中距離で離隔している場合、それも市街地を通して離隔している場合には、配管敷設ルートの決定及び実施に非常に困難を伴う上に、配管敷設によるインフラ整備のコストも非常に大きく、更に物理的な施工において土地所有などをまたがるトレンチ形成の困難性等の難点があった。また、敷設コストや熱効率の問題から、熱利用地域は排熱発生施設の直近に限定されることになるが、前記したように都市計画上排熱発生設備の直近には排熱利用施設はないのが実情であり、上記したようなパイプライン方式では限界があった。
このため、都市には比較的低温の排熱を大量に排出する排熱発生施設が数多く備わっているにもかかわらず、比較的低温の熱を需要する工場、病院、ホテル、各種ビル等の熱利用施設においては排熱を利用することができず、その殆どがボイラ等を備えて燃料や電力を使用して新たな熱や冷熱を生成しており、従って、熱利用施設においては熱を生成する過程で多量のCO2を排出するという問題がある。
そこで、上記の如き排熱発生施設と排熱利用施設とが1キロメートル〜20キロメートル程度の中距離で離れている場合の熱輸送方式として、排熱発生施設から排出される排熱を蓄熱容器内の蓄熱剤により潜熱蓄熱し、蓄熱容器を車両等の運搬手段によって、排熱発生施設に対して離隔した位置に設けられている排熱利用施設の位置まで運び、上記蓄熱容器内の蓄熱剤の潜熱放熱によって熱を排熱利用施設に供給して利用するようにした潜熱蓄熱利用の熱搬送方法及び装置の提案が既にある(例えば、特許文献1等参照)。
特開2000−310432号公報
上記従来技術によると、市街地調整としての都市計画で立地が制限されているゴミ焼却設備等の排熱発生施設と、居住や商業地域として市街地に立地する工場、病院、ホテル、各種ビル等の排熱利用施設との間の中距離的な熱の搬送が可能で、配管敷設に伴う大幅なコストや障害を生じることなく未利用の排熱を有効に利用できるものであるが、このような潜熱蓄熱容器による熱搬送方法及びその装置では、排熱発生施設と排熱利用施設が排熱を需給する時間、需給する温度等のマッチングが取られていないため、排熱が有効に活用できないという問題がある。
即ち、ゴミ焼却設備等の排熱発生施設における排熱発生時間帯と、工場、病院等の排熱利用施設が排熱を要求する時間帯とは殆どの場合タイミングがズレて発生する。そこで従来例のように、単に排熱発生施設からの排熱を蓄熱容器に潜熱蓄熱し、蓄熱容器を搬送した後潜熱放熱によって排熱利用施設に排熱を供給する方式では、排熱利用施設の排熱の要求時に蓄熱容器による排熱の蓄熱ができていない場合等が生じ、現実に排熱需給が有効に活用されない問題が生じてしまう。又、排熱を売買するための方法が確立されていないために、排熱の需給を実際上運用することができないという問題がある。更に、排熱需給が確立されるようになればCO2排出権の取り引きも可能になるが、このような点については何ら記載されていない。
本発明は上記課題に鑑みてなしたもので、各種の排熱発生施設から排出される未利用の排熱を、離隔して立地する各種の排熱利用施設の排熱要求に応じて任意に供給できるようにした排熱の宅配ネットワークを構築し、従来利用され難かった比較的低温の排熱を有効に活用できるようにし、同時に排熱利用施設が排熱利用によってCO2排出権を取得できるようにした排熱需給方法及び排熱需給によるCO2排出権取引方法を提供することにある。
本発明は、排熱発生施設における少なくとも排熱の発生時間と排熱温度と発生熱量と排熱を発生する発生熱媒の性状とからなる排熱発生スケジュールと、熱交換により排熱を放出する際の発生熱媒の送出温度及び熱放出後返送温度と発生熱媒の流量とからなる排熱検出データを通信手段により集中管理制御部に送信し、一方、排熱を利用する排熱利用施設の少なくとも排熱の利用時間と要求温度と利用熱量と排熱を受け取る利用熱媒の性状とからなる排熱利用スケジュールと、熱交換により排熱を受け取る際の利用熱媒の送出温度及び熱受取後返送温度と利用熱媒の流量とからなる利用検出データを通信手段により前記集中管理制御部に送信し、
排熱利用施設の要求温度に応じて選択可能な異なる種類の蓄熱剤を備え、排熱発生施設の発生熱媒と熱交換して排熱を蓄熱し、又排熱利用施設の利用熱媒と熱交換して蓄熱した排熱を排熱利用施設に供給する蓄熱容器を設けると共に、該蓄熱容器を運搬するための運搬手段を設け、
集中管理制御部において排熱発生施設の排熱発生スケジュールと排熱利用施設の排熱利用スケジュールのデータベース化とマップ化を行うと共に、排熱の売買価格を設定し、
集中管理制御部は、排熱利用施設からの排熱利用スケジュールによる排熱要求の条件を満たし、且つ蓄熱容器による排熱の蓄熱所要時間と運搬手段による蓄熱容器の運搬所要時間とを考慮した条件を満たす排熱発生スケジュールを有する排熱発生施設を選定し、該排熱発生施設での蓄熱容器による排熱の蓄熱を指令し、続いて、蓄熱した蓄熱容器を運搬手段により前記排熱利用施設に運搬して蓄熱容器の排熱を排熱利用施設へ供給するよう指令し、
集中管理制御部は、排熱発生施設の排熱温度と、発生熱媒の送出温度と熱放出後返送温度の温度差と、発生熱媒の流量と、発生熱媒の比熱とに基づいて蓄熱容器が受け取った蓄熱量を演算し、該蓄熱量と排熱温度に応じた排熱の買取料金を決定して排熱発生施設に通知し、又、排熱利用施設の要求温度と、利用熱媒の送出温度と熱受取後返送温度との温度差と、利用熱媒の流量と、利用熱媒の比熱とから排熱利用施設が受け取った利用熱量を演算し、該利用熱量と要求温度に応じた利用料金を決定して排熱利用施設に通知することを特徴とする排熱需給方法、に係るものである。
上記排熱需給方法において、集中管理制御部は、排熱発生施設の排熱発生スケジュールと排熱利用施設の排熱利用スケジュールのデータベース化とマップ化を、一定時間ごとに更新して行うことは好ましい。
又、上記排熱需給方法において、蓄熱容器は、排熱発生施設の発生熱媒の温度に応じて蓄熱する異なる種類の蓄熱剤を備えた複数台と、蓄熱容量が異なる複数台とを備えていることは好ましい。
又、上記排熱需給方法において、排熱利用施設の排熱利用スケジュールに対応する蓄熱容器を、選定した排熱発生施設に予め配置して排熱の蓄熱を行っておき、排熱利用施設からの排熱要求に応じて直ちに排熱が蓄熱された蓄熱容器を排熱利用施設に運搬して排熱を供給することは好ましい。
又、上記排熱需給方法において、排熱発生施設からの排熱を蓄熱した蓄熱容器を容器集積センターに待機しておき、排熱利用施設からの排熱要求に応じて直ちに排熱利用スケジュールに対応する排熱が蓄熱された蓄熱容器を選定し排熱利用施設に運搬して排熱を供給することは好ましい。
本発明は、上記排熱需給方法によって求めた排熱利用施設の利用熱量と相関するCO2排出単位量を予め集中管理制御部に記憶しておき、排熱利用施設で利用した利用熱量に前記CO2排出単位量を乗じて排熱利用施設のCO2排出削減量を決定することにより、集中管理制御部は排熱利用施設が前記CO2排出削減量に応じたCO2排出権を獲得したことを排熱利用施設に通知することを特徴とする排熱需給によるCO2排出権取引方法、に係るものである。
本発明の排熱需給方法によれば、集中管理制御部において排熱発生施設の排熱発生スケジュールと排熱利用施設の排熱利用スケジュールのデータベース化とマップ化を行うと共に、排熱の売買価格を設定し、集中管理制御部は、排熱利用施設からの排熱利用スケジュールによる排熱要求の条件を満たし、且つ蓄熱容器による排熱の蓄熱所要時間と運搬手段による蓄熱容器の運搬所要時間とを考慮した条件を満たす排熱発生スケジュールを有する排熱発生施設を選定し、該排熱発生施設での蓄熱容器による排熱の蓄熱を指令し、続いて、蓄熱した蓄熱容器を運搬手段により前記排熱利用施設に運搬して蓄熱容器の排熱を排熱利用施設へ供給するよう指令し、集中管理制御部は、排熱発生施設の排熱温度と、発生熱媒の送出温度と熱放出後返送温度の温度差と、発生熱媒の流量と、発生熱媒の比熱とに基づいて蓄熱容器が受け取った蓄熱量を演算し、該蓄熱量と排熱温度に応じた排熱の買取料金を決定して排熱発生施設に通知し、又、排熱利用施設の要求温度と、利用熱媒の送出温度と熱受取後返送温度との温度差と、利用熱媒の流量と、利用熱媒の比熱とから排熱利用施設が受け取った利用熱量を演算し、該利用熱量と要求温度に応じた利用料金を決定して排熱利用施設に通知し、排熱利用施設は利用料金を支払い、排熱発生施設は買取料金を得るようにしたので、排熱発生施設から排出される未利用の排熱を、離隔して立地する各種の排熱利用施設に要求に応じて供給できる排熱の宅配ネットワークが構築され、よって従来利用されていなかった各種の排熱発生施設からの排熱を各種の排熱利用施設で有効に活用できるという優れた効果を奏し得る。
また、本発明の排熱需給によるCO2排出権取引方法によれば、排熱利用施設の利用熱量と相関するCO2排出単位量を予め集中管理制御部に記憶しておき、排熱利用施設で利用した利用熱量に前記CO2排出単位量を乗じて排熱利用施設のCO2排出削減量を決定するようにしたので、排熱利用施設は前記CO2排出削減量に応じたCO2排出権を獲得できるという優れた効果を奏し得る。
以下本発明の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。図1は本発明の排熱需給方法の全体概要を示すもので、1はゴミ焼却設備、火力発電所、加熱炉等の大量の排熱を発生する排熱発生施設、2は排熱発生施設1から離隔して設置され排熱発生施設1の排熱を利用する工場、病院、ホテル、官庁舎、各種ビル等の排熱利用施設、3は排熱発生施設1の発生熱媒Aと熱交換して排熱を潜熱蓄熱し、又排熱利用施設2の利用熱媒Bと熱交換して蓄熱した排熱を排熱利用施設2に供給する蓄熱剤を備えた蓄熱容器であり、該蓄熱容器3は複数備えられており、各蓄熱容器3は例えば図2に示すトラック等の運搬手段4に搭載されて任意の場所へ運搬されるようになっている。
各蓄熱容器3には蓄熱剤C、及び蓄熱剤Cと直接接触して熱交換する熱媒油Dとが充填され、該熱媒油Dを循環する流路7が設けられていると共に、該流路7にはポンプ6が設けてあり、排熱発生施設1の熱供給装置11に備えた熱交換器5の二次側、又は排熱利用施設2の熱受取装置15に備えた熱交換器12の二次側に対し、流路7は、ポンプ6と蓄熱容器3との間、及び各熱交換器5,12と蓄熱容器3との間各々を、流体継手8により着脱可能に接続されるようになっており、蓄熱容器3の熱媒油Dは前記ポンプ6の作動によって、熱交換器5,12に循環されるようになっている。
排熱発生施設1に付属されている前記熱供給装置11には、熱水あるいは温水、更には蒸気のような熱ガス等の性状を有して排出される発生熱媒Aを、送出流路10aと返送流路10bを介して循環させる発生熱媒循環流路10が備えてあり、発生熱媒循環流路10の送出流路10aと返送流路10bには、流路9a,9bを介して複数の前記熱交換器5が接続されている。13は必要に応じて送出流路10aに設けたポンプであり、発生熱媒Aは該ポンプ13の作動によって、或いは発生熱媒A自身の圧力によって熱交換器5の1次側に循環するようになっている。
一方、排熱利用施設2に付属されている熱受取装置15には、水あるいは温水、更にはガス等の性状を有して排熱を受け取る利用熱媒Bを、送出流路14aと返送流路14bを介して循環させる利用熱媒循環流路14が備えてあり、利用熱媒循環流路14の送出流路14aと返送流路14bには、流路16a,16bを介して複数の前記熱交換器12が接続されている。17は必要に応じて送出流路14aに設けたポンプであり、利用熱媒Bはポンプ13の作動によって、或いは利用熱媒B自身の圧力によって熱交換器12の1次側に循環するようになっている。
このとき、排熱発生施設1の排熱を排熱利用施設2に供給して利用するためには、熱交換器5,12による熱交換時の熱ロス分、更には発生熱媒A及び利用熱媒Bの性状(例えば温水、蒸気等の熱ガス、冷水等に応じた比熱)による熱交換効率、及び一次二次流体の流れ方向によって変わる熱交換器5,12の温度効率と低温流体の温度ポテンシャルとを考慮して、排熱発生施設1からの排熱の温度は排熱利用施設2が要求する排熱の要求温度よりも所定温度幅以上に高い必要があり、しかも排熱発生施設1で発生する排熱の熱量は排熱利用施設2が要求する利用熱量よりも大きいという条件を満たす必要がある。又、排熱発生施設1において排熱が発生する時間帯と、排熱利用施設2における排熱利用のタイミングとは互いに異なる場合が多い上に、排熱発生施設1からの排熱を蓄熱容器3に潜熱蓄熱する際に要する蓄熱所要時間や、蓄熱容器3を車両等の運搬手段4によって排熱発生施設1から排熱利用施設2まで運搬する際に要する運搬所要時間を考慮する必要がある。
従って、単に排熱発生施設1に蓄熱容器3を搬送して排熱の蓄熱を行い、その後、蓄熱を行った蓄熱容器3を排熱利用施設2に運搬して排熱を排熱利用施設2に供給するというだけでは、温度条件、利用時間帯がマッチしないために、排熱発生施設1からの排熱を排熱利用施設2で有効に利用できない場合が多く発生してしまうという問題がある。
そこで、前記排熱発生施設1の熱供給装置11に、排熱発生施設1の排熱発生スケジュールXと排熱検出データX’をインターネット通信等を用いて集中管理制御部26に送信するようにした通信手段18を備える。
通信手段18には、図3に示すように、少なくとも予め分かっている排熱発生施設1における排熱の発生時間19a(日、曜日等を含む)と、発生熱量19bと、排熱温度20と、排熱を発生する発生熱媒Aの性状21(例えば温水、熱水、蒸気等の熱ガス、冷水等による比熱)とからなる排熱発生スケジュールXが入力され、更に、図1における熱供給装置11の送出流路10aに設けた温度計22からの送出温度T1と、返送流路10bに設けた温度計23からの熱放出後返送温度T2と、送出流路10aに設けた流量計24からの発生熱媒Aの流量25等からなる排熱検出データX’が入力されており、通信手段18は上記排熱発生スケジュールX及び排熱検出データX’を集中管理制御部26に送信するようになっている。尚、前記排熱温度20には送出流路10aに設けた温度計22からの送出温度T1を用いるようにしてもよい。
一方、排熱利用施設2における熱受取装置15に、排熱利用施設2が要求する排熱利用スケジュールYと利用検出データY’をインターネット等を用いて集中管理制御部26に送信するようにした通信手段27を備える。
通信手段27には、図4に示すように、少なくとも予め分かっている排熱利用施設2での排熱の利用時間28a(日、曜日等を含む)と、利用熱量28bと、要求温度29と、排熱を受け取る利用熱媒Bの性状30(例えば水、温水、蒸気等の熱ガス等による比熱)とからなる排熱利用スケジュールYが入力され、更に、図1における熱受取装置15の送出流路14aに設けた温度計31からの送出温度T3と、返送流路14bに設けた温度計32の熱受取後返送温度T4と、送出流路14aに設けた流量計33からの利用熱媒Bの流量34等からなる利用検出データY’が入力されており、通信手段27は上記排熱利用スケジュールYと利用検出データY’を集中管理制御部26に送信するようになっている。尚、前記要求温度29には返送流路14bに設けた温度計32からの熱受取後返送温度T4を用いるようにしてもよい。
前記蓄熱容器3は、融解時に潜熱を蓄熱し、凝固時に潜熱を放熱するようにした従来公知の例えば酢酸ソーダ三水和物や塩化マグネシウム六水和物等の蓄熱剤Cを収容したものであり、この時、前記したように各排熱発生施設1からの排熱温度20と各排熱利用施設2が要求する要求温度29は一致しないことが多いため、蓄熱容器3は畜放熱する温度域に応じて、例えば[表1]のType1〜Type4に示すように異なった種類の蓄熱剤Cを収容したものを複数用意している。
Figure 2008075968
[表1]において、Type1の蓄熱剤Cには酢酸ナトリウム三水和物を用い、Type2の蓄熱剤Cには水酸化バリウム八水和物を用い、Type3の蓄熱剤Cにはエリスリトールを用い、Type4の蓄熱剤Cにはマンニトールを用いた場合を示している。しかし、蓄熱容器3には上記4種類の蓄熱剤C以外のものも用いることができ、又蓄熱剤Cの選定によって上記4段階の蓄熱温度以外の組み合わせとすることもできる。
更に、前記蓄熱容器3は、各排熱利用施設2が要求する利用熱量28bに応じて効率的な蓄熱と搬送が行えるようにするために、前記Type1〜Type4の蓄熱剤Cを収容する蓄熱容器3の夫々を、図5に示す如く蓄熱剤Cの収容量(蓄熱量)が例えば大(3MW/台)、中(2MW/台)、小(1MW/台)のように複数段階の容積になるように複数用意しており、同時に各蓄熱容器3の容積に応じたトラック等の運搬手段4を備えるようにしている。
各蓄熱容器3は、図6に示すように、複数の排熱発生施設1(1a,1b,1c)と複数の排熱利用施設2(2a,2b,2c)との間での排熱の需給制御を行うための集中管理制御部26が設置された場所、或いは集中管理制御部26とは異なる場所に設置された容器集積センターSに、排熱が蓄熱された状態で、又は排熱が蓄熱されない状態で保管するようにしている。
尚、図1、図6の形態では、運搬手段4によって搬送される蓄熱容器3の流路7を、排熱発生施設1の熱供給装置11に備えた熱交換器5及びポンプ6に、又は、排熱利用施設2の熱受取装置15に備えた熱交換器12及びポンプ6に、流体継手8を介して着脱可能に接続するようにした場合について例示したが、図7に示すように、運搬手段4に蓄熱容器3と該蓄熱容器3に接続された、及び図示しないポンプ6を介して接続した、熱交換器5と前記ポンプ6とを搭載し、排熱発生施設1の熱供給装置11に備えた流体継手36、又は排熱利用施設2に備えた熱受取装置15の流体継手36に対し、熱交換器5を着脱可能に接続するようにしてもよい。
集中管理制御部26は、図8に示すように、排熱の供給を希望する複数の各排熱発生施設1(1a,1b,1c)からの排熱発生スケジュールXと、排熱の利用を希望する複数の各排熱利用施設2(2a,2b,2c)からの排熱利用スケジュールYとを入力して、それらをすべてデータベース化しており、各情報をパソコン画面35上に一覧表示できるようになっている。
又、前記集中管理制御部26には、図8に示すように予め定めた排熱の売買価格37が設定されるようになっている。
更に、集中管理制御部26は、前記排熱発生スケジュールXと排熱利用スケジュールYを図9に示すようにマップ化し、パソコン画面35上に一覧表示できるようにしている。図9において、円柱は各排熱発生施設1(1a,1b,1c)を表わし、角柱は各排熱利用施設2(2a,2b,2c)を表わしており、表示された円柱及び角柱の断面積の大きさは発生又は利用の熱量(エネルギー量)を表わし、高さは温度を表わしており、夫々の施設を表わす部分には発生熱媒A又は利用熱媒Bの性状(温水、蒸気、温風等)が併記されている。又、前記排熱発生施設1又は排熱利用施設2が表示された位置をマウスポインタでクリックすると(図9では排熱発生施設1aと排熱利用施設2bをクリックした場合を示している)、ポップアップメニューのように夫々の施設の詳細情報が表示されるようになっている。
更に、前記集中管理制御部26には、各排熱発生施設1と各排熱利用施設2との間の距離(又は運搬手段4の移動時間)、蓄熱容器3による蓄熱に要する所要時間、排熱利用施設2への排熱供給に要する所要時間等が入力されている。
前記集中管理制御部26は排熱利用施設2(2a,2b,2c)からの排熱利用スケジュールYによる排熱要求に基づいて、どの排熱発生施設1(1a,1b,1c)の排熱を利用するかを自動的に決定する選択機能を有している。
即ち、集中管理制御部26は図8に示すように、各排熱利用施設2からの排熱利用スケジュールYによる排熱要求、即ち、排熱利用施設2における排熱の利用時間28aと、利用熱量28bと、要求温度29と、排熱を受け取る利用熱媒Bの性状30(例えば水、温水、蒸気等の熱ガス等による比熱)の条件を満たし、更に、排熱発生施設1からの排熱を蓄熱容器3中に潜熱蓄熱するのに要する蓄熱所要時間38と、蓄熱容器3を車両等の運搬手段4によって排熱発生施設1から排熱利用施設2まで運搬するのに要する運搬所要時間39とを考慮した条件を満たす排熱発生スケジュールXを有する排熱発生施設1を選定する。
更に、この時、集中管理制御部26は、選定された排熱発生施設1の中で、排熱利用施設2から蓄熱容器3が排熱の供給を受けようとしている時間帯に他の蓄熱容器3への排熱供給が予定されているものを排除し、残りの排熱発生施設1の中で最も条件に合致したもの(例えば最も距離が近いもの)を選定するか、或いは条件を満たすものに優先順位を付けて順番に選定する方法によって1つ或いは任意数の排熱発生施設1を自動的に選定する。
排熱発生施設1が選定されると、集中管理制御部26は、当該排熱発生施設1で蓄熱を行うのに適した蓄熱容器3を選定し、当該蓄熱容器3による蓄熱を行うよう運搬手段4に指令を発する。蓄熱容器3は運搬手段4により選択された排熱発生施設1へ運搬されて熱供給装置11に接続され、排熱発生施設1からの排熱を蓄熱剤Cにより潜熱蓄熱する。この時、発生熱媒Aの送出流路10aに設けた温度計22からの送出温度T1と、返送流路10bに設けた温度計23からの熱放出後返送温度T2と、送出流路10aに設けた流量計24からの発生熱媒の流量25とによる排熱検出データX’が通信手段18を介して集中管理制御部26に送信される。
集中管理制御部26は、発生熱媒Aの送出温度T1と熱放出後返送温度T2の温度差と、発生熱媒Aの流量25と、発生熱媒Aの性状21(比熱)とから蓄熱容器3に供給した蓄熱量Eを計測する。蓄熱時には熱交換器5の熱交換効率や放熱等のロスのために実際に蓄熱容器3に蓄熱される熱量は前記蓄熱量Eより小さい値となる。
更に、集中管理制御部26は、計測した蓄熱量Eと排熱温度20(又は例えば送出温度T1)に応じて予め入力されている排熱の売買価格37に基づいて排熱の買取料金40を決定し、該買取料金40を排熱発生施設1に通知する。排熱の買取料金40は、蓄熱量Eに単位量の単価を掛け算することで得られる。
この時、例えば発生熱媒Aの送出温度T1が50℃で熱放出後返送温度T2が30℃の場合と、発生熱媒Aの送出温度T1が90℃で熱放出後返送温度T2が70℃の場合とではいずれも温度差は20℃であるけれども、温度が高い排熱ほど排出量は少なく希少価値が高いため高温の排熱の買取料金は低い温度の排熱の買取料金よりも高く設定することが好ましく、このために排熱温度20(又は送出温度T1)を考慮して買取料金40を決定するようにしている。
蓄熱容器3による排熱の蓄熱が終了すると、集中管理制御部26は蓄熱容器3を排熱利用施設2に搬送するよう運搬手段4に指令を発し、これにより蓄熱を行った蓄熱容器3は前記排熱利用施設2に運搬されて熱受取装置15に接続され、蓄熱容器3の排熱が排熱利用施設2へ供給される。
排熱利用施設2が蓄熱容器3の排熱を受け取る時は、温度計31による利用熱媒Bの送出温度T3と、温度計32による熱受取後返送温度T4と、流量計33による利用熱媒Bの流量34とによる利用検出データY’が通信手段27によって前記集中管理制御部26に送信されるので、集中管理制御部26では、利用熱媒Bの送出温度T3と熱受取後返送温度T4の温度差と、利用熱媒Bの流量34と、利用熱媒Bの性状30(比熱)とから実際に排熱利用施設2が受け取った利用熱量Fを計測する。
更に、集中管理制御部26は、計測した利用熱量Fと要求温度29(又は例えば熱受取後返送温度T4)に応じて予め入力されている排熱の売買価格37に基づいて排熱の利用料金41を決定し、該利用料金41を排熱利用施設2に通知する。この時、利用料金41は要求温度29(又は熱受取後返送温度T4)が高い程高くなるように設定することができ、又、前記した蓄熱量Eに基づいて計算される蓄熱容器3の1台当たりの利用熱量Fから利用料金41を設定するようにしてもよい。
尚、上記においては、排熱利用施設2の排熱要求に応じて蓄熱容器3を排熱発生施設1に移動させて排熱を蓄熱した後、蓄熱容器3を排熱利用施設2に運搬して排熱を供給する場合について例示したが、排熱利用施設2の排熱利用スケジュールYを含む条件を満たす蓄熱容器3を予め選定して排熱発生施設1に移動し排熱の蓄熱を行っておき、排熱利用施設2からの排熱利用の要求に応じて、直ちに排熱が蓄熱された蓄熱容器3を排熱利用施設2に運搬して排熱を排熱利用施設2に供給するようにしてもよく、又、排熱発生施設1からの蓄熱を行った蓄熱容器3を容器集積センターSに待機させておき、排熱利用施設2からの排熱要求に応じて排熱利用スケジュールYに対応する排熱が蓄熱された蓄熱容器3を選択し、直ちに排熱利用施設2に運搬して排熱を供給するようにしてもよい。
一方、前述の集中管理制御部26には排熱利用施設2における利用熱量28bと相関するCO2排出単位量が予め記憶されている。即ち、集中管理制御部26には、排熱発生施設1のエネルギー産出機器であるボイラ、冷温水器等の使用燃料(重油、都市ガス等)の情報が予め入力されており、上記エネルギー産出機器のエネルギー効率及び排熱の利用熱量28bから燃料の使用量を算出し、この燃料使用量に対して利用熱量28bが占める割合からCO2排出単位量を算出するようにしている。
更に、前記集中管理制御部26では、前記排熱利用施設2で利用した利用熱量28bに前記CO2排出単位量を乗じることによって排熱利用施設2のCO2排出削減量を決定するようにしている。従って、排熱利用施設2は、前記CO2排出削減量に応じたCO2排出権を獲得することができる。
又、前記集中管理制御部26によってCO2排出権の価格を設定しておくことにより、排熱利用施設2は、排熱利用によって獲得したCO2排出権によって、排熱利用による利用料金41を、或いはその一部を支払うことができるようにしている。
次に図1〜図9を参照して排熱発生施設1と排熱利用施設2における排熱の需給方法の好ましい態様を説明する。
排熱の供給を希望する各排熱発生施設1に備えた通信手段18には、予め分かっている排熱発生施設1の排熱の発生時間19aと、発生熱量19bと、排熱温度20と、排熱を発生する発生熱媒Aの性状21とによる排熱発生スケジュールXが入力されて集中管理制御部26に送信されおり、更に、排熱を蓄熱容器3に供給する発生熱媒循環流路10の送出流路10aに設けた温度計22からの送出温度T1と、返送流路10bに設けた温度計23からの熱放出後返送温度T2と、送出流路10aに設けた流量計24からの発生熱媒Aの流量25等からなる排熱検出データX’が入力されて集中管理制御部26に送信されている。
一方、排熱の利用を希望する各排熱利用施設2に備えた通信手段27には、予め分かっている排熱利用施設2における排熱の利用時間28aと、利用熱量28bと、排熱の要求温度29と、排熱を受け取る利用熱媒Bの性状30とによる排熱利用スケジュールYが入力されて集中管理制御部26に送信されおり、更に、排熱を受け取る利用熱媒循環流路14における送出流路14aに設けた温度計31からの送出温度T3と、返送流路14bに設けた温度計32の熱受取後返送温度T4と、送出流路14aに設けた流量計33からの利用熱媒の流量34等からなる利用検出データY’が入力されて集中管理制御部26に送信されている。
集中管理制御部26では、排熱発生施設1からの各排熱発生スケジュールXと排熱利用施設2からの各排熱利用スケジュールYとをすべてデータベース化し、これらの各データをパソコン画面35上に一覧表示できるようにしている。この時、集中管理制御部26には各排熱発生施設1と各排熱利用施設2との間の距離等の情報も入力されている。更に、集中管理制御部26では、前記排熱発生スケジュールX及び排熱利用スケジュールYを図8に示すようにマップ化してパソコン画面35上に一覧表示できるようにしている。
集中管理制御部26は、図8に示すように各排熱利用施設2の排熱利用スケジュールYによる排熱要求に基づいて、排熱利用施設2の排熱の利用時間28aと、利用熱量28bと、排熱の要求温度29と、排熱を受け取る利用熱媒の性状30とによる条件を満たし、更に、排熱発生施設1からの排熱を蓄熱容器3に潜熱蓄熱するのに要する蓄熱所要時間38と、蓄熱容器3を車両等の運搬手段4により排熱発生施設1から排熱利用施設2まで運搬するのに要する運搬所要時間39とを考慮した条件を満たす排熱発生施設1を自動的に選定する。
上記したように、排熱を要求している排熱利用施設2の排熱利用スケジュールY及び蓄熱容器3の蓄熱所要時間38及び運搬所要時間39が決まると、その条件を満たす全ての排熱発生施設1が選定される。そして、選定された排熱発生施設1の中で、排熱利用施設2から蓄熱容器3が排熱の供給を受けようとしている時間帯に他の蓄熱容器3への排熱供給が予定されているものは排除し、残りの排熱発生施設1の中で最も条件が合致するものを選定するか、又は優先順位を付けて順番に1つ或いは任意数の排熱発生施設1を自動的に選定する。
更に、排熱を受ける排熱発生施設1が選定されると、集中管理制御部26は当該排熱発生施設1で蓄熱を行うのに適した蓄熱容器3とその台数を自動的に選定する。
例えば、図9における排熱利用施設2cが排熱を要求している場合について、[表1]及び図5を参照して考えると、排熱利用施設2cの要求条件が、要求温度:70℃、利用熱媒の性状:温水、利用時間帯:9:00〜21:00、蓄熱量:4MW、48MWh/日である場合に、この条件を満足する蓄熱容器3は[表1]のType2又はType3又はType4であるが、供給可能温度に少し余裕があり、しかも供給可能温度が高過ぎない(高温の排熱は利用価値が高いため)Type3を選定する。
更に、排熱利用施設2cからの排熱発生施設1の距離は、排熱発生施設1b,1cが2キロメートル以内、排熱発生施設1dが5キロメートル以内、排熱発生施設1a,1e,1fが10キロメートル以内であり、できるだけ距離が近い排熱発生施設を選定することが好ましいが、前記要求温度70℃に適応できる必要温度90℃以上([表1])を有している排熱温度140℃の排熱発生施設1eが選定される。
又、蓄熱容器3の大きさは、図5から選定するが、運搬する蓄熱容器3の台数はできるだけ少ない方が好ましいので、大(3MW/台)を選定する。
上記したように排熱を供給する排熱発生施設1と蓄熱を行う蓄熱容器3が選定されると、集中管理制御部26は、前記蓄熱容器3によって蓄熱を行うよう運搬手段4に指令を発し、これにより蓄熱容器3は排熱発生施設1に運搬され、熱供給装置11に接続されて排熱発生施設1からの排熱の潜熱蓄熱を行う。この時、発生熱媒Aの送出流路10aに設けた温度計22からの送出温度T1と、返送流路10bに設けた温度計23からの熱放出後返送温度T2と、送出流路10aに設けた流量計24からの発生熱媒の流量25とによる排熱検出データX’が通信手段18を介して集中管理制御部26に送信されるので、集中管理制御部26は、発生熱媒Aの送出温度T1と熱放出後返送温度T2の温度差と、発生熱媒Aの流量25と、発生熱媒Aの性状21(比熱)とから蓄熱容器3に供給した蓄熱量Eを計測する。
例えば図10に示すように、排熱発生施設1からの150℃蒸気の排熱をType1の蓄熱剤C(融点が58℃)を収容した蓄熱容器3へ蓄熱する場合の蓄熱量Eは
蓄熱量E=ΣQo×(CoOUT×TOUT−CoIN×TIN
Qo:送出流路10aから送出される発生熱媒Aの流量25(kg/h)
CoOUT:発生熱媒Aの送出温度T1の比熱
CoIN:発生熱媒Aの熱放出後返送温度T2の比熱
OUT:発生熱媒Aの送出温度T1
IN:発生熱媒Aの熱放出後返送温度T2
である。
そして、集中管理制御部26は、蓄熱量Eに単位量の単価を掛け算することで買取料金40を演算する。買取料金40は、買取料金=蓄熱量E×単価(円/MWH)によって求められるが、この時、前記排熱温度20(送出温度T1)が高い方が買取料金40は高くなるように単価が設定されており、得られた買取料金40は排熱発生施設1に通知される。
蓄熱容器3による排熱の蓄熱が終了すると、集中管理制御部26は蓄熱容器3を排熱利用施設2に搬送するよう運搬手段4に指令を発し、これにより蓄熱を行った蓄熱容器3は前記排熱利用施設2に運搬されて熱受取装置15に接続され、蓄熱容器3に蓄熱された排熱を排熱利用施設2へ供給する。
排熱利用施設2が蓄熱容器3の排熱を受け取る時は、温度計31による利用熱媒Bの送出温度T3と、温度計32による熱受取後返送温度T4と、流量計33による利用熱媒Bの流量34とによる利用検出データY’が通信手段27によって前記集中管理制御部26に送信されるので、集中管理制御部26では、利用熱媒Bの送出温度T3と熱受取後返送温度T4の温度差と、利用熱媒Bの流量34と、利用熱媒Bの性状30(比熱)とから実際に排熱利用施設2が受け取った利用熱量Fを計測する。
例えば図11に示すように、蓄熱容器3に蓄熱された排熱から、90℃の熱受取後返送温度の温水を排熱利用施設2に取り出す場合の利用熱量Fは
利用熱量F=ΣQi×(CiIN×TIN−CiOUT×TOUT
Qi:返送流路14bから取り込まれる利用熱媒Bの流量34(kg/h)
CiIN:利用熱媒Bの熱受取後返送温度T4の比熱
CiOUT:利用熱媒Bの送出温度T3の比熱
IN:利用熱媒Bの熱受取後返送温度T4
OUT:利用熱媒Bの送出温度T3
である。
そして、集中管理制御部26は、利用熱量Fに単位量の単価を掛け算することで利用料金41を演算する。利用料金41は、利用料金=利用熱量F×単価(円/MWH)によって求められるが、この時、前記要求温度29(熱受取後返送温度T4)が高い方が利用料金41は高くなるように単価が設定されており、得られた利用料金41は排熱利用施設2に通知される。蓄熱容器3による排熱利用施設2への排熱の供給が終了すると、蓄熱容器3は、図6、図7等に示す容器集積センターSに運搬され待機の状態で保管される。
上記したように、排熱利用施設2は集中管理制御部26から通知された利用料金41を集中管理制御部26に支払い、集中管理制御部26は排熱発生施設1に買取料金40を支払うことによって、従来捨てていた排熱を安定して売買することが可能となる。
従って、排熱発生施設1から排出される排熱を、離隔して立地する各種の排熱利用施設2に要求に応じて供給することができる排熱の宅配ネットワークが構築され、よって従来利用されていなかった排熱発生施設1からの未利用の排熱を排熱利用施設2に供給して有効に活用できるようになる。
上記により、集中管理制御部26は、少なくとも蓄熱容器3、運搬手段4、管理制御設備等のインフラを整備し、前記利用料金41と買取料金40との差額に基づいて排熱の売買事業を運営することができるようになる。
又、前記集中管理制御部26には、排熱利用施設2における利用熱量と相関するCO2排出単位量が予め記憶されており、従って、前記集中管理制御部26は排熱利用施設2で利用した利用熱量に前記CO2排出単位量を乗じることによって排熱利用施設2のCO2排出削減量を決定する。
従って、排熱利用施設2は、前記CO2排出削減量に応じたCO2排出権を獲得することができ、よってCO2排出権に応じて例えば税の減免の特典を受けたり、或いはCO2排出権を取引きすることができるようになる。
前記排熱発生施設1と排熱利用施設2が同一の事業主の場合であって、排熱の売買が成立しない場合、或いは排熱発生施設1と排熱利用施設2が同一の敷地内にあっては運搬手段4による搬送が不要な場合であっても、CO2排出削減量を算出してCO2排出権を獲得できるようにすることができる。
更に、前記集中管理制御部26によってCO2排出権の価格を設定しておくことにより、排熱利用施設2は排熱利用の利用料金の少なくとも一部を、排熱利用により獲得したCO2排出権によって支払うことができる。
なお、本発明は、上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明の排熱需給方法の全体概要を示した略平面図である。 排熱発生施設から排出される排熱を蓄熱容器に蓄熱して運搬手段で搬送する状態を示す斜視図である。 排熱発生施設の排熱発生スケジュールの一例を示す線図である。 排熱利用施設の排熱利用スケジュールの一例を示す線図である。 種々のタイプの蓄熱剤を収容した蓄熱容器の蓄熱量を段階的に変えた例を示す説明図である。 蓄熱容器を保管しておくための容器集積センターを備えた例を示す概略図である。 運搬手段に、蓄熱容器と該蓄熱容器に接続した熱交換器とを搭載するようにした例を示す概略図である。 本発明における排熱需給方法の操作手順を示すフローチャートである。 集中管理制御部により排熱発生スケジュールと排熱利用スケジュールをマップ化して、パソコン画面上に一覧表示した例を示す平面図である。 排熱発生施設からの排熱を蓄熱容器へ蓄熱する場合の蓄熱量を説明するための概略図である。 蓄熱容器に蓄熱された排熱を排熱利用施設へ供給する場合の利用熱量を説明するための概略図である。
符号の説明
1(1a,1b,1c) 排熱発生施設
2(2a,2b,2c) 排熱利用施設
3 蓄熱容器
4 運搬手段
18 通信手段
19a 発生時間
19b 発生熱量
20 排熱温度
21 発生熱媒の性状
22 温度計
23 温度計
24 流量計
25 発生熱媒の流量
26 集中管理制御部
27 通信手段
28a 利用時間
28b 利用熱量
29 要求温度
30 利用熱媒の性状
34 利用熱媒の流量
37 売買価格
38 蓄熱所要時間
39 運搬所要時間
40 買取料金
41 利用料金
A 発生熱媒
B 利用熱媒
C 蓄熱剤
E 蓄熱量
F 利用熱量
S 容器集積センター
T1 送出温度
T2 熱放出後返送温度
T3 送出温度
T4 熱受取後返送温度
X 排熱発生スケジュール
X’ 排熱検出データ
Y 排熱利用スケジュール
Y’ 利用検出データ

Claims (6)

  1. 排熱発生施設における少なくとも排熱の発生時間と排熱温度と発生熱量と排熱を発生する発生熱媒の性状とからなる排熱発生スケジュールと、熱交換により排熱を放出する際の発生熱媒の送出温度及び熱放出後返送温度と発生熱媒の流量とからなる排熱検出データを通信手段により集中管理制御部に送信し、一方、排熱を利用する排熱利用施設の少なくとも排熱の利用時間と要求温度と利用熱量と排熱を受け取る利用熱媒の性状とからなる排熱利用スケジュールと、熱交換により排熱を受け取る際の利用熱媒の送出温度及び熱受取後返送温度と利用熱媒の流量とからなる利用検出データを通信手段により前記集中管理制御部に送信し、
    排熱利用施設の要求温度に応じて選択可能な異なる種類の蓄熱剤を備え、排熱発生施設の発生熱媒と熱交換して排熱を蓄熱し、又排熱利用施設の利用熱媒と熱交換して蓄熱した排熱を排熱利用施設に供給する蓄熱容器を設けると共に、該蓄熱容器を運搬するための運搬手段を設け、
    集中管理制御部において排熱発生施設の排熱発生スケジュールと排熱利用施設の排熱利用スケジュールのデータベース化とマップ化を行うと共に、排熱の売買価格を設定し、
    集中管理制御部は、排熱利用施設からの排熱利用スケジュールによる排熱要求の条件を満たし、且つ蓄熱容器による排熱の蓄熱所要時間と運搬手段による蓄熱容器の運搬所要時間とを考慮した条件を満たす排熱発生スケジュールを有する排熱発生施設を選定し、該排熱発生施設での蓄熱容器による排熱の蓄熱を指令し、続いて、蓄熱した蓄熱容器を運搬手段により前記排熱利用施設に運搬して蓄熱容器の排熱を排熱利用施設へ供給するよう指令し、
    集中管理制御部は、排熱発生施設の排熱温度と、発生熱媒の送出温度と熱放出後返送温度の温度差と、発生熱媒の流量と、発生熱媒の比熱とに基づいて蓄熱容器が受け取った蓄熱量を演算し、該蓄熱量と排熱温度に応じた排熱の買取料金を決定して排熱発生施設に通知し、又、排熱利用施設の要求温度と、利用熱媒の送出温度と熱受取後返送温度との温度差と、利用熱媒の流量と、利用熱媒の比熱とから排熱利用施設が受け取った利用熱量を演算し、該利用熱量と要求温度に応じた利用料金を決定して排熱利用施設に通知することを特徴とする排熱需給方法。
  2. 集中管理制御部は、排熱発生施設の排熱発生スケジュールと排熱利用施設の排熱利用スケジュールのデータベース化とマップ化を、一定時間ごとに更新して行うことを特徴とする請求項1に記載の排熱需給方法。
  3. 蓄熱容器は、排熱発生施設の発生熱媒の温度に応じて蓄熱する異なる種類の蓄熱剤を備えた複数台と、蓄熱容量が異なる複数台とを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の排熱需給方法。
  4. 排熱利用施設の排熱利用スケジュールに対応する蓄熱容器を、選定した排熱発生施設に予め配置して排熱の蓄熱を行っておき、排熱利用施設からの排熱要求に応じて直ちに排熱が蓄熱された蓄熱容器を排熱利用施設に運搬して排熱を供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の排熱需給方法。
  5. 排熱発生施設からの排熱を蓄熱した蓄熱容器を容器集積センターに待機しておき、排熱利用施設からの排熱要求に応じて直ちに排熱利用スケジュールに対応する排熱が蓄熱された蓄熱容器を選定し排熱利用施設に運搬して排熱を供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の排熱需給方法。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の排熱需給方法によって求めた排熱利用施設の利用熱量と相関するCO2排出単位量を予め集中管理制御部に記憶しておき、排熱利用施設で利用した利用熱量に前記CO2排出単位量を乗じて排熱利用施設のCO2排出削減量を決定することにより、集中管理制御部は排熱利用施設が前記CO2排出削減量に応じたCO2排出権を獲得したことを排熱利用施設に通知することを特徴とする排熱需給によるCO2排出権取引方法。
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