JP2007510111A - 電力供給ネットワーク用導管構成要素、その使用、極低温エネルギキャリヤを導管内で輸送するための方法、及びこれに適した装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給ネットワーク用の導管構成要素、その使用、極低温エネルギキャリヤを導管内で輸送するための方法、及びこれに適した装置を提供する。
【解決手段】本発明の電力供給ネットワーク用導管構成要素は、少なくとも一部が液体で極低温のエネルギキャリヤ用の少なくとも一つの第１導管、および、液体極低温エネルギキャリヤの温度の熱伝達媒体液体のための、第１導管と平行に延びる少なくとも一つの第２導管、およびこの第２導管の端部に設けられた、第１導管からの極低温媒体の取り出し中又は第１導管への極低温媒体の導入中に熱伝達媒体の気化及び凝縮を行うために第１導管と熱的に接触した熱交換器を含む。導管構成要素は、液体極低温熱伝達媒体による低損失での伝達を可能とする多機能電力供給ネットワークの形成に使用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給ネットワーク用導管構成要素、消費者に極低温エネルギキャリヤを供給するための方法、及びこの方法を実施する上で特に適した導管に関する。

化石燃料の埋蔵量が限られているため、及び環境保護についての論議により、益々増大するエネルギ需要を、遠くない将来に、長期に亘って利用可能な環境に適合するエネルギーキャリヤに切り換え、あるいはこれを補うことが必要となるであろうという意見が増えてきている。

化石燃料に基づくエネルギ経済に対する補足及び切り換えのための有望な代替物は、極低温エネルギキャリヤ、例えば環境に優しい水素経済である。
水素は、例えば太陽エネルギ、風力発電又は水力発電等の回復可能なエネルギ源から、及びバイオマスから製造でき、環境汚染なしに又は低レベルの環境汚染しか引き起こさずに無限に利用できる。

極低温エネルギキャリヤを使用する、即ち詳細には水素を未来のエネルギキャリヤとするこうした理想的な考えに対する議論は、通常の状態では、自然に自由水素が生じることはなく、即ちエネルギを使用しなければ得ることができないということである。他方、極低温エネルギキャリヤ、詳細には水素は非常に容易に気化し、極めて揮発性が高く、そのため、取り扱い、輸送、貯蔵にかなりの費用がかかる。

今日の市場条件下では、極低温エネルギキャリヤを使用する経済、詳細には水素経済は、未だ、中央発電ステーションからの電力供給ネットワークを持ち、室温で固体、液体、又は気体状の化石燃料から中央で又は中央以外で熱を発生する確立されたエネルギ経済よりもかなりの費用がかかる。

回復可能なエネルギ源からのエネルギの回収の技術の現状は非常に進んでいるけれども、経済的潜在力が議論の的となっている。電流を発生する再生可能なエネルギ源（例えば太陽、風、及び水）に対する議論は、エネルギ製造における自然の変動のため、消費変動をカバーできず、及び従って、これと並行して電流を保存すること及び現存の発電所から電流をネットワーク接続部を介して提供することが必要とされている、と言う点にある。これには、電気エネルギを経済的に大量に貯蔵することはできないという問題があり、更に電流を発生した瞬間に消費しなければならない。従って、現在、一般的には、回復可能なエネルギは代替物として使用されるのでなく、従来のシステムに加えて使用されている。

回復可能なエネルギを得るための工場に対する投資により、１ｋＷ当たりのエネルギ価格が従来のシステムでのエネルギ価格よりもかなり高くなってしまう。

現在、化石燃料の消費の大部分は、分散した熱の発生（例えば個人の家屋）及び機動性（自動車用燃料）に必要とされている。自動車用燃料の代替物として、又は例えば発熱し電力を家庭に供給する複合型発熱−発電プラントのエネルギキャリヤとして水素を導入することを目的とした多くの開発がなされてきた。これらの開発は、とりわけ、燃料電池技術の発展によって促されてきた。低価格のバイオマスのガス化から得ることができる水素によって、従来の自動車用燃料（例えば、ガソリン）と同程度の１ｋｍ当たりの燃費が得られる。

しかしながら、発熱、発熱及び発電の組み合わせ、又は自動車用燃料供給を個別に行う水素経済について、高い製造費用を伴う基幹設備を設置する必要がある。貯蔵又は輸送されるエネルギ量当たりの貯蔵容積を最小にするため、圧力容器及び極低温容器を使用しなければならず、これらは、個々の場合において既に実施されている。

別の可能性は、天然ガスについて現存しているネットワークのような導管ネットワークを形成することである。産業セクタにおいて、数百ｋｍに及ぶ輸送長の気体状水素用導管ネットワークが個々の場合に使用されている。

更に、水素経済への切り換えに関し、適当に改良した天然ガス導管ネットワークを使用することが論じられている。これは、技術的に可能であり且つ従来使用された都市ガスネットワークと本質的に対応する。都市ガスは、水素を約５０容量％含む。

天然ガスネットワークに存在する切り換えはいきなり行うことはできないが、部分ネットワークで行わなければならない。これらのネットワークは、連結された個々の顧客全てが、水素生産における投資が規模の経済原理に基づいて価値がある経済的水素消費量を消費するネットワークでなければならない。全ての消費者が加熱に使う燃料を天然ガスから水素に同時に切り換えなければならない。現実を考えると、この方法は可能性がほとんどなく、巨大な初期投資を必要とし、投資の見返りを時間に亘って計算することは困難である。

液体水素を消費者にエネルギキャリヤとして供給する考えは基本的に周知である。この考えは、主として輸送手段の分野で、例えばドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−１００５２８５６号明細書内で論じられている。この刊行物は、例えば空気のような媒体を冷却し凝縮するための極低温媒体の加熱による蒸発を使用することを提案している。極低温媒体は、相転移によってエネルギを貯蔵する。これによって、極低温媒体の貯蔵時間を大幅に延ばすことができる。貯蔵容器内への極低温媒体の充填及び貯蔵容器からの極低温媒体の取り出しを行うに当たり、貯蔵中のエネルギバランスを改善するためにエネルギ貯蔵媒体を使用する。

多数のエネルギ発生／貯蔵／供給ネットワーク手段及び家庭用太陽／環境熱エネルギ回収システムもまた、既に記載されている。この一例は、ドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−１００３１ ４９１号明細書に記載されている。しかしながら、この文献は、このようなシステムの構成についての多様な可能性に関して単に非常に概括的に取り扱っているに過ぎない。

ドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−６９２０２９５０Ｔ２号明細書には、極低温流体用の輸送導管が記載されている。これは、極低温流体を輸送するためのパイプライン及び冷却流体を輸送するためのパイプラインを有し、これらのパイプラインは熱的に連結されている。これらのパイプラインはホイルで巻いてあり、このホイルは、連結装置によって冷却パイプラインに連結されている。

ドイツ国特許第ＤＥ１９５１１３８３Ａ１号明細書には、極低温液体の蒸発法と関連した天然ガス凝縮方法が開示されている。この方法の更なる発展は、ドイツ国特許第ＤＥ１９６ ４１６４７Ｃ１号明細書に記載されている。

ドイツ国特許第ＤＥ６９５１９３５４Ｔ２号明細書には、極低温液体用スーパークーラーを備えた排出装置が開示されている。

米国特許第−Ａ−３，７４３，８５４号明細書には、石油化学的液体及び電流の組み合わせ伝送を行うことができるシステムが開示されている。

最後に、ドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−２０１３９８３号明細書には、電気エネルギ、冷凍力を伝送するための、又は産業用ガスを輸送するための導管システムが開示されている。この導管システムは、様々な機能を持つ広範囲に亘る導管ネットワークを形成するために使用できる。
ドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−１００５２８５６号明細書 ドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−１００３１４９１号明細書 ドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−６９２０２９５０Ｔ２号明細書 ドイツ国特許第ＤＥ１９５１１３８３Ａ１号明細書 ドイツ国特許第ＤＥ１９６４１６４７Ｃ１号明細書 ドイツ国特許第ＤＥ６９５１９３５４Ｔ２号明細書 米国特許第−Ａ−３，７４３，８５４号明細書 ドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−２０１３９８３号明細書

これらの従来周知のシステム及びこれらのシステム用の構成要素は全て、従来、実際には受け入れられることができなかった。その理由の一つは、それらを使用することが、従来、経済的でなかったことであろう。従って、設置が簡単であり且つ極めて経済的に作動できる導管システムが未だに必要とされている。

この従来技術からの発展で、本発明の目的は、電力供給ネットワーク用導管構成要素を提供すること、及び電力供給ネットワークを作動するための方法を提供することである。これにより、形成時の技術的、経済的、及び社会的な障害を、段階的に、経済的に、特に極低温エネルギキャリヤを用いる水素経済において、解決できる。

本発明の別の目的は、電力供給ネットワーク用導管構成要素を提供し、この導管構成要素を作動することであり、電力供給ネットワークは、アイランドソリューション（ｉｓｌａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）から始めて配電ネットワーク内に形成でき、連続的に回復可能なエネルギ源を前記電力供給ネットワークに一体化できる。

本発明の更に別の目的は、電力供給ネットワーク用導管構成要素を提供し、この導管構成要素を作動することであり、この導管構成要素には、エネルギキャリヤ輸送機能に加え、例えば情報伝送機能、電力供給ネットワークの作動変数決定機能、又は電流輸送機能を一体化でき、これによってネットワークの効率を向上し、将来の更なる展望を図る。

本発明は、電力供給ネットワーク用の導管構成要素において、少なくとも部分的に液体の極低温エネルギキャリヤ用の少なくとも一つの第１導管であって、好ましくは、極低温エネルギキャリヤ用の少なくとも一つの貯蔵器を、この貯蔵器から空間的に間隔が隔てられた、極低温エネルギキャリヤの少なくとも一つの消費者に連結する、第１導管、この第１導管と平行に延びる、液体の極低温エネルギキャリヤの温度で液体の熱伝達媒体用の少なくとも一つの第２導管、及び第１導管からの極低温媒体の取り出し中又は第１導管への極低温媒体の導入中に熱伝達媒体の気化又は凝縮を行うため、第１導管と熱接触した、第２導管の端部に設けられた熱交換器を有する、導管構成要素に関する。

かくして、本発明によれば、極低温エネルギキャリヤの導管を作動するため、相転移によってエネルギを貯蔵する熱伝達媒体、例えば空気を冷却し凝縮するために極低温エネルギキャリヤの気化熱を使用することが提案される。熱交換器は、消費者のところ及び極低温エネルギキャリヤ用の貯蔵器のところに取り付けられる。消費者のところに取り付けられた熱交換器を介して極低温エネルギキャリヤが気化され、周囲温度まで加熱される。必要な熱エネルギは、熱伝達媒体、例えば空気流から熱交換器によって取り出され、熱伝達媒体は、これによって冷却され、詳細には凝縮される。この冷却された好ましくは液体の熱伝達媒体は第２導管に供給され、かくして液体極低温エネルギキャリヤの供給位置まで向流をなして輸送される。冷却された好ましくは液体の熱伝達媒体は、そこから冷却のために利用でき、適当である場合には、極低温エネルギキャリヤを凝縮する。更に、冷却された好ましくは液体の熱伝達媒体は、第２導管を通した輸送中、第１導管内で輸送される液体極低温エネルギキャリヤに対してヒートシールドとして作用する。システムのエネルギバランスは、これによって大幅に改善される。損失は、ほとんど、圧力損、良好な断熱体によって最少にできる輸送導管への熱の進入、及び熱交換中、即ち供給点及び取り出し点のところでの凝縮中及び気化中のエネルギ損失によるもののみである。

エネルギ損失を最少にするため、熱交換器についてマイクロ熱交換器を使用することが提案された。これらのマイクロ熱交換器は、表面／容積比が非常に高いことを特徴とし、構造の容積が非常に小さいにも拘わらず、非常に大量の熱を伝達できる。従って、駆動熱伝達勾配について非常に小さな温度差を選択でき、エネルギ損失を最少にする。追加の利点は、構造の容積が非常に小さいこと、高度の信頼性「（固有の信頼性）」によって得られる。これは、特に、マイクロテクノロジー（アーフェルドＷ、とりわけ、ワインハイム２０００のＷＩＬＥＹ−ＶＣＨヴェルラグＧｍｂＨ社のマイクロリアクターを参照されたい）のプロセスエンジニアリング機器と区別される。

本発明による導管構成要素はパイプラインシステムであってもよく、このシステムでは、水素を液体の極低温形体（例えば−２５３℃に相当する２１Ｋ（ケルビン）以下）で輸送する。水素は、液体形態では、１リットル当たり約２．３ｋＷ時のエネルギ密度を有する。これは１リットル当たり約１０ｋＷ時のオイルのエネルギ密度よりもかなり低く、そのため、タンカーによる輸送は経済的でない。この欠点は、パイプラインを通して連続的に流す場合にはなくなり、液体状態では、輸送される単位出力当たりに必要とされるパイプラインの直径が非常に小さい。これを、一家族が一つの家に住んでいる場合を例として説明する。

一年を通した熱及び電力のエネルギ消費を全部で約３００００ｋＷｈ／年と仮定する。理想的な簡略化を図って取り出しが一定で行われているものと仮定すると、年間の使用時間が８７６０時間の場合、必要とされる伝送電力は３．４２ｋＷである。極低温水素１リットル当たりのカロリー値が２．３３ｋＷｈであるため、１時間当たり１．４７リットルが流通すると算出される。０．１ｍ／ｓ乃至０．５ｍ／ｓの選択された流れ速度では、内径が１ｍｍ乃至２．５ｍｍほどのパイプで十分である。選択された直径が２ｍｍである場合、又は速度が０．１５ｍ／ｓである場合には、長さ１ｋｍの導管での圧力損失は、粘度が低いため、約１ｂａｒ以下である。この例は、導管の断面が非常に小さく、経済的作動範囲が圧力損失に応じて決まる大規模なパイプネットワークの最適の設計を当業者が見出すことができるということを例示する。従って、費用効果が高く且つ例えば電気ケーブルの設置に匹敵する程設置が簡単なパイプネットワークが可能となる。

かくして、本発明による電力供給ネットワークは、好ましくは、内径が２０ｍｍ又はそれ以下の、好ましくは１０ｍｍ又はそれ以下の、詳細には、５ｍｍ又はそれ以下の、特に好ましくは２．５ｍｍ又はそれ以下の第１導管を有する。特に好ましくは第２導管の内径もまた、２０ｍｍ又はそれ以下であり、好ましくは１０ｍｍ又はそれ以下であり、詳細には、５ｍｍ又はそれ以下であり、特に好ましくは２．５ｍｍ又はそれ以下である。

本発明による導管構成要素の直径が小さいため、既に存在する供給導管、好ましくは天然ガス導管に設置できる。

別の好ましい実施例では、本発明による電力供給ネットワーク用導管構成要素の第１導管は、極低温エネルギキャリヤ用の少なくとも一つの貯蔵器及び極低温エネルギキャリヤの少なくとも一つの消費者に連結され、適当である場合には、極低温エネルギキャリヤ用の貯蔵容器が消費者の直ぐ上流に連結される。

本説明に関して考えられている極低温エネルギキャリヤは、低温（概して、０℃以下の温度）で液体形態であり、導管ネットワークを通して輸送でき、消費者がエネルギの発生に使用できる全ての流体である。極低温エネルギキャリヤの例は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、又はこれらの混合物等の室温で気体状の炭化水素、好ましくは天然ガス、及び詳細には水素である。室温で気体状の炭化水素及び水素の混合物も使用できる。これらは、更に、不活性気体状成分、例えば窒素又は希ガスを含んでいてもよい。

電力供給ネットワークを通した液体極低温エネルギキャリヤの伝達は、圧力無しで又は圧力下で行うことができる。圧力により伝達するのが好ましい。

電力供給ネットワーク用の本発明による導管構成要素の第１及び第２の導管は、全長に沿って、輸送されるべき液体極低温エネルギキャリヤの種類及び温度の関数として、断熱環境内を延びる。輸送温度が高い場合には、例えば−５０℃又はそれ以上である場合には、適当であれば、断熱をなくしてもよい。輸送温度が低い場合には、第１及び第２の導管を断熱環境内に通すことが推奨される。第２導管は、熱エネルギを回収するための熱伝達媒体を輸送する機能に加え、第１導管内の液体極低温媒体に対するヒートシールドの機能を有する。

本発明による導管構成要素の好ましい実施例は、第１及び第２の導管と平行に延びる第３導管を含む。この第３導管は、気化した熱伝達媒体を第２熱交換器まで戻し輸送を行うのに役立ち、又は気化した極低温媒体の輸送を行うのに役立つ。液体極低温媒体は、例えば第１導管への供給位置で、又は第１導管への輸送中に部分的に気化し（ボイル−オフガスとして知られている）てもよい。かくして、第１導管と第３導管との間の様々な連結を選択してもよく、又は気体状熱伝達媒体を受け入れるため、第３導管を第１及び第２の熱交換器に連結してもよい。

本発明による電力供給ネットワークは、極低温エネルギキャリヤを輸送するための導管の他に、それ自体周知のエレメントを備えていてもよい。かくして、極低温エネルギキャリヤ用の貯蔵装置及び消費者の他に、物質流れを計測し、監視し、制御し、及び調節するためのエレメント、詳細には温度及び圧力を監視するためのエレメント、及び例えば過剰な圧力解放等の臨界状態を回避するための装置を備えていてもよい。物質を搬送するためのポンプ、コンプレッサー、又は圧力トランスミッター等のエレメントが供給位置のところに設けられていてもよい。圧力損失を補償するため、媒体を輸送長さの関数として搬送するための中間ステーションが設置されていてもよい。

本発明による電力供給ネットワークは、エネルギキャリヤ及び熱伝達媒体を再生し変換するための別のエレメントを含んでいてもよい。消費者のところで、熱を発生するためのバーナーにエネルギキャリヤを送ることができる。好ましい態様は、電力を発生するための燃料電池の供給である。電力及び熱を組み合わせて発生するのが特に有利である。

特別の装置によって、車輛に燃料を供給するためにエネルギキャリヤを使用できる。

電力供給ネットワークの別のエレメントによって、供給された空気を供給位置のところで、又は出口のところで少なくとも部分的にその構成要素に分けることができ、その結果、窒素及び／又は酸素が高い濃度で得られる。空気を乾燥し、空気から分離された水分を除去するエレメントが空気供給位置のところに設けられていてもよい。

電力供給ネットワークは、更に、エネルギキャリヤを凝縮するための装置を含む。この装置では、凝縮効率を向上するために好ましくは熱伝達媒体が使用される。この目的のため、熱交換エレメント及び／又は熱伝達媒体を加熱することによって膨張仕事を行うためのエレメントを一体化できる。

本発明による電力供給ネットワークの更に別の態様は、エネルギキャリヤ、詳細には水素の発生を含む。これは、炭化水素から、又は好ましくは水を分解するための電解槽から水素を得るための改質装置を含む。特に好ましくは、電力供給ネットワークは、少なくとも一部が本発明による導管を通して輸送された電流が供給される電解槽を使用してもよい。

本発明による電力供給ネットワークの別のエレメントは、詳細には、例えば風力等の回復可能なエネルギで電流を発生するための装置、又は光起電プラントであってもよい。適当なエレメントによって、これらの発電機からの電流は、少なくとも一部が本発明による導管に供給される。これらのプラントが発生した電流は、直接的に消費されてもよいし、又は水素を得るために電界槽に供給される。

本発明による電力供給ネットワークは、データネットワークと組み合わせることができ、一方ではエネルギ発生システム及び貯蔵システムの調節を行うプロセス管理システムと組み合わせることができ、他方では消費者システムと組み合わせることができ、これらのシステムは互いに連通している。データ伝送は、好ましくは、導管システムに一体化されたデータ−信号ラインによって行われる。

消費者での極低温エネルギキャリヤの変動する取り出しは、導管の端部及び／又はネットワークの節点に設けられた極低温バッファ容器によってできるだけ補償されるのがよい。

電力供給ネットワークを非常に低い温度で、例えば２１Ｋ以下で作動するには、導管、バッファ容器、及び極低温エネルギキャリヤが流れる他の装置を非常に良好に断熱する必要がある。

様々な断熱方法及び装置が、文献及び産業上の実務から周知である。これらの例は、ＶＤＩヴォルメアトラス：スーパーイソラショネン〔ＶＤＩ熱アトラス：超断熱体〕。スプリンゲルヴェルラヒ第８版（１９９７年）に記載してある。超断熱ホイルは、低温液体の断熱について周知である。「超断熱体」という用語は、全体としての熱伝達が定置の空気よりもかなり低い断熱体を意味するものと理解されるべきである。このような超断熱ホイルは、例えば、自動車の液体水素タンクに対して提案されている（ＢＭＷ ＡＧ：ズーケンフトヴェッセルトッフ〔ＢＭＷ ＡＧ：未来の水素〕マガジン、２００３年）。

本発明による電力供給ネットワークは、剛性のパイプラインによって実施されてもよい。

しかしながら、好ましくは、ケーブルのように設置できるパイプラインはかなり制限されており、使用されていない。細く且つ断熱されたパイプラインが使用される場合には、断熱体が導管の価格を大幅に押し上げることはなく、現場設置の荒っぽい条件で簡単に取り扱うことができる。更に、低温に冷却すること及び加熱及び圧力の損失により生じる作動費用が少なくなる。凹凸のある地形で設置するために可撓性が確保されなければならない。例えば長い導管をドラムに巻くことができることにより、送出及び設置技術の費用効果を向上できる。連結部及び枝分かれ部で組み立て及び部分的絶縁を非常に簡単に行うことができる。大きな温度変化によるパイプライン材料の膨張及び収縮を補償するための費用をできるだけ小さくしなければならない。

解決策を導くための一連の方法がこれらの目的に対して既に利用可能である。低温範囲で良好な断熱を行うのに真空が必要とされる。

第１及び第２の導管の材料は、金属であってもよいしプラスチックであってもよい。第１及び第２の導管は、好ましくはこれらの材料が室温で可撓性であり、簡単に設置できるように選択される。第１及び第２の導管の可撓性は、それ自体周知の方法で、材料の種類によって、及び／又は導管の寸法を定めることによって得ることができる。

本発明による電力供給ネットワークの好ましい実施例は、ケーシングによって取り囲まれた第１及び第２の導管を含み、これらの導管は、設置後に、作動中にパイプラインが冷却されることによって真空が形成されるパイプラインを形成する。この種のパイプラインは、ケーシングによって形成された気密空間を有し、この空間は、真空が発生される前に気体で充填されており。気体の蒸気圧は、冷却中にどんどん低下する。好ましくは使用されたガスは、冷却中、気体状態から直接凝集体の固体状態に凝縮することにより移送される。この目的のため、二酸化炭素が最も適している。

上文中に説明した種類のパイプラインは、基本的には、欧州特許第ＥＰ０ ４１２ ７１５ Ａ１号から周知である。この刊行物には、二酸化炭素の凝縮を使用した部分真空断熱が記載されている。しかしながら、この場合、低温パイプを薄くコーティングするポリウレタン層に二酸化炭素の気泡が含まれる。不活性ガスを含む粉体装入体がこのコーティングと外パイプとの間に配置される。

本発明による電力供給ネットワークの好ましい実施例では、互いに平行に延びる第１、第２、及び適当であれば第３の導管を有するパイプラインを使用する。このパイプラインは、少なくとも第１導管、好ましくは第１及び第２の導管が、間隔が隔てられた少なくとも二つの断熱ホイルによって包まれており、これらのホイルが排気可能な空間を形成する。この空間には、材料、好ましくは低温での凝縮によって固体化する二酸化炭素及び／又はゲッター材料上への吸着によって除去できるガス、及びゲッター材料が配置されている。第１、第２、及び適当であれば第３の導管及び断熱ホイルが断熱シースによって取り囲まれている。

例えば、ゲッター材料／吸着性ガスの適当な組み合わせは、金属水素化物／水素である。
好ましい実施例では、断熱ホイルのうちの少なくとも一方が薄い金属層でコーティングしてある。
特に好ましくは、第１、第２、及び適当であれば第３の導管は、フォーム材料層でできたシースが設けられている。

特に好ましくは、断熱ホイル間に形成された排気可能な空間もまた、凝縮可能なガスの他に微粒子絶縁体、詳細には粉体状珪酸、鉱質ファイバ、微粒子フォーム材料を含む。
この種のパイプラインは新規であり、同様に本発明の要旨である。

凝縮による排気が行われる空間は、この場合、その内部容積を本質的に維持し、そのため真空が形成される。このような空間を形成するため、それ自体周知の真空断熱ホイルが使用される。これらのホイルは、真空バンドとして又は真空プレートホイルとしてパイプラインの周囲に巻付けられ又は押出される。これらの断熱ホイルでは、例えば多孔質粉体状珪酸又は鉱質ファイバ等の非常に良好な断熱体は、二つのホイル表面間が閉鎖しており、真空密である。従来技術によれば、排気は、断熱ホイルを備えた複合構造の製造中に行われる。多孔質材料によって形成された充填物は、これによって、比較的剛性となる。パイプラインの周囲に巻付けるのは困難になる。制御不能の熱橋を形成する多数のキンクが生じる。排気した剛性断熱ホイルが、パイプに巻き付けるための更なる加工中、輸送中、及び断熱したパイプの設置中に損傷し、それらの断熱作用を失ってしまう危険がある。

これらの欠点は、設置された導管が現場で作動状態になったときにのみ、断熱体の真空が生じる場合には解決される。この目的のため、断熱ホイル間の多孔空間は、製造中、例えば低温で固体として存在する二酸化炭素（「ドライアイス」）によってシールされる。

周囲温度では、例えば粉体状珪酸で充填された断熱ホイル、及び断熱ホイルによってシースが設けられた導管は、従って、柔らかく、容易に加工できる。このような導管はドラムに巻くことができ、及びかくして「ドラム巻取り可能」である。導管を設置するとき、及び導管を作動状態にするときにのみ、真空が形成され、これによって断熱体が剛性に形成される。建設現場で、連結点及び枝分かれ点にこのようなホイルバンドを巻付けることができ、かくして組み立てが大幅に簡単になり、それにも拘わらず、導管及び装置が作動状態にあるとき、良好な断熱作用を提供する。損傷に対して保護するため、及び耐漏性を維持するため、当業者は、設置されたパイプラインの長い寿命を保証するため、様々な方策をとることができる。別個の熱パイプラインで使用されたのと同様の金属製保護ケーシング又はプラスチックシースを設けてもよい。

多プライからなる態様及び例えばヒートシールド及びホイルの金属コーティング等の別の周知の手段により、作用を更に改良でき、更に、断熱体の他に放射線絶縁体及び電気絶縁体を含んでもよい。

パイプラインを通して液体極低温エネルギキャリヤを輸送することの一つの欠点は、凝縮エネルギに関して追加の費用がかかるということである。水素の熱量値に関し、凝縮に約３０％乃至４０％のエネルギ費用を要する。この欠点は、上文中に説明した手段によってによって大幅に低減できる。導管直径が非常に小さいこと、及び上文中に説明した可撓性断熱方法により、二つ又はそれ以上の細いパイプラインを一つの複合構造で組み合わせることができる。

このような複合導管は、深海石油搬送用可撓性多パイプラインとして周知であり、例えば米国特許第６，１０２，０７７号に記載されている。しかしながら、従来周知のパイプラインシステムは、低温伝達の場合に使用するための設計に適していない。

本発明による電力供給ネットワークで使用するのに適した極低温流体用の別の輸送導管がドイツ国特許第ＤＥ−Ａ−１９９ ０６ ８７６号に記載されている。この特許では、互いから断熱された二つの個々のパイプを使用する。これらのパイプは、好ましくは金属製のパイプで一緒に包囲されている。チューブ状ケーシングの内容積を排気し、熱膨張率が低い材料を内パイプに使用する。

本発明による電力供給ネットワークでは、膨張に対する補償を行わなければならない。可撓性断熱体が設けられているため、大きな費用がかかるという問題点なしで、従来のパイプライン設備で周知の自然の膨張区分を設けてもよい。

極低温液体を輸送するための細いパイプライン、現場排気による簡単な断熱、可撓性設備及び多数のパイプラインに複数のパイプを組み合わせること、を採用することにより、凝縮に費用がかかるという欠点を解決できる。

本発明によれば、一つの経路で少なくとも二つのパイプラインを組み合わせることが提案される。ここでは、一つのパイプラインが液体極低温エネルギキャリヤ、好ましくは水素を輸送し、別の極低温液体が熱伝達媒体として第２パイプライン内を向流をなして輸送される。この第２極低温液体は、好ましくは窒素であり、又は詳細には空気である。

熱伝達媒体は、貯蔵器から又は周囲から熱交換器を介して、好ましくは極低温エネルギキャリヤの取り出し位置で第２導管に供給され、少なくとも部分的に凝縮すると同時に第２導管を通して、第１導管内の極低温エネルギキャリヤに対して向流をなして流れ、第１導管内への極低温エネルギキャリヤの供給位置のところで、熱交換器を通して第２導管から貯蔵器内に又は周囲に気化と同時に排出される。別の態様では、第１及び第２の導管から断熱された第３導管で熱伝達媒体を、第１導管内の極低温エネルギキャリヤの供給位置のところにある熱交換器から、第１導管から極低温エネルギキャリヤを取り出す位置のところにある熱交換器まで再循環し、そこで第２導管に再度供給してもよい。

特に好ましい実施例では、ボイルオフガスとして周知の気体状極低温エネルギキャリヤを輸送する第３導管を設ける。この実施例では、更に、本発明による導管構成要素のエネルギバランスが大幅に改善される。

本発明の別の特に好ましい実施例は、液体水素を極低温エネルギキャリヤとして輸送することに関する。この場合、水素は、第２熱交換器の位置のところで及び／又は第１導管のところでオルト水素へのパラ水素の変換を加速する触媒を介して第３導管に導入される。オルト水素へのパラ水素の変換は、吸熱反応である。変換エネルギの吸収を局所的に制御することによって、システムの効率を更に向上できる。

本発明は、更に、極低温エネルギキャリヤを導管輸送するための方法において、
ｉ）気体状及び／又は液体状の前記極低温エネルギキャリヤを第１導管内に供給する工程、
ｉｉ）前記第１導管内への供給位置のところで前記極低温エネルギキャリヤから第１熱交換器に連結された第２導管内の液体熱伝達媒体に熱エネルギを伝達することによって、前記液体極低温エネルギキャリヤを冷却しまたは凝縮し、前記熱伝達媒体を気化し、前記第２導管から排出する工程、
ｉｉｉ）前記液体極低温エネルギキャリヤを前記第１導管を通して輸送する工程、
ｉｖ）前記熱伝達媒体を前記第２導管を通して前記液体極低温エネルギキャリヤと向流をなして輸送する工程、
ｖ）前記第１導管からの排出位置のところで気体状熱伝達媒体から第２熱交換器に連結された前記第１導管内の前記液体極低温エネルギキャリヤに熱エネルギを伝達することによって、前記液体極低温エネルギキャリヤを気化し、前記熱伝達媒体を凝縮し、前記第２導管に供給する工程、及び
ｖｉ）前記気体状極低温エネルギキャリヤを前記第１導管から排出する工程
を含む方法に関する。

方法の好ましい実施例では、気体状熱伝達媒体を周囲から第２導管に第２熱交換器の位置で導入し、第１熱交換器の位置で周囲に排出する。

方法の別の好ましい実施例では、気体状熱伝達媒体を、第１及び第２の導管から断熱された第３導管内に第１熱交換器から第２熱交換器まで再循環し、そこで凝縮形態で第２導管に再度供給する。

方法の更に別の好ましい実施例では、極低温エネルギキャリヤの気化によって生じた前記気体状エネルギキャリヤは、第１及び第２の導管と平行に延びる第３導管内を輸送される。気体状エネルギキャリヤの供給は、導管ネットワークの一つ又はそれ以上の点で、例えば第１導管への極低温エネルギキャリヤの供給位置のところで行われていてもよく、又は第３導管への連結部が第１導管上の一つ又はそれ以上の点に設けられていてもよく、気化したエネルギキャリヤは、前記連結部によって第３導管に供給される。第３導管内の気体状エネルギキャリヤは、消費者の位置のところで、例えば第１導管から排出された気化したエネルギキャリヤとともに使用するため、又は極低温エネルギキャリヤの供給位置のところで凝縮するため及び第１導管に供給するため、第３導管の両端で排出される。

以上説明したエネルギ回収システムは、水素経済のための追加の選択肢を提供する。消費者のところでの空気の凝縮は、例えば、窒素及び酸素を空気から分離するために使用できる。凝縮した酸素は、例えば燃料電池で消費してもよく、かくして燃料電池を更に効率的にする。この場合、液体窒素又は低酸素空気が水素凝縮位置まで戻し輸送される。更に、中央点で液体助剤を収集し、分解し、酸素及び窒素がそこから使用又は販売のために供給されると考えることもできる。

液体の極低温輸送及び二つ又はそれ以上のパイプラインの組み合わせにより、導管システムに追加の伝送機能を備えることができ、収益性が更に向上する。

材料導管、電流導管、及び信号導管を組み合わせた導管パイプ（ｕｍｂｉｌｉｃａｌ ｐｉｐｅｓ）として周知の多機能導管が周知である。ここに説明した極低温導管は、同じ原理で延長できる。最も簡単な場合、相互断熱を仮定すると、導電性の個々の導管を電流伝送又は信号伝送のための電気導体として使用してもよく、そのため何らかの追加のケーブルに対する必要がない。

多機能導管（電気導管）の特殊設計と極低温液体エネルギキャリヤの材料輸送とを組み合わせたものを、以下、「極低温導管（ｃｒｙｕｍｂｉｌｉｃａｌ）」と呼ぶ。平行な材料導管、電流導管、及び信号導管の変形例が、図２に示してある。電気導体又はガラスファイバは、信号導体と考えることができる。

極低温導管の特に有利な態様として、水素の輸送を行う場合及びこれと同時に電流及び信号の伝送に対する超伝導の場合に存在する、２１Ｋ以下の低温を使用することが提案される。電気抵抗が−１３５℃でなくなる高温超伝導材料が知られている。

ここでは、液体空気の温度、例えば８０Ｋ以上で有効な材料で十分である。温度が低ければ低い程、利用できる超伝導材料が増える。このような超伝導材料は、例えばこれらの材料を巻付けた又はこれらの材料でコーティングしたパイプラインによって、又は別体のケーブルとして、低温のパイプラインと熱的に接触して平行に取り付けることができる。

超伝導材料によって、高周波エネルギの伝送力が大幅に向上し、損失が劇的に低下することが周知である。超伝導材料製の構成要素は、電気ネットワークについて良好な結果をもたらすことが周知である。かくして、ウルマンの産業化学大辞典第５版の第Ａ２５巻の第７３４ページには、冷却に液化窒素を使用する三相高温超伝導材料製ケーブルが示してある。

これらの開発には、必要な低温が、技術的及び経済的な追加の費用を要するという欠点がある。

ドイツ国特許第ＤＥ １９５ ０１ ３３２ Ａ１号から、同軸パイプシステムを超伝導高周波ケーブルとして使用し、同軸システムの内パイプを流れる液体窒素を冷却に使用することが周知である。

これとは対照的に、用途が広く且つ家庭等の任意の所望の消費者に供給する本発明による電力供給ネットワークは、経済的に可能である。極低温エネルギキャリヤについて、及び電流又は信号を伝送するために導管を同時に使用する、ここに提案した好ましい態様では、この欠点は、費用の分割がなされるため、解決される。

伝送機能の組み合わせは、極低温エネルギキャリヤの導管ネットワークに更なる利点を提供する。導管ネットワークの任意の点のところで、故障態様の場合に、電気エネルギ及び計測のための信号伝送の可能性、制御及び調節の目的が得られる。従って、例えば、作動の信頼性及び導管及びネットワークの機能性を更に高める機能を提供できる。これらは、例えば枝分かれ点でのバルブ制御であってもよいし、又は圧力、温度、又は漏れ等の作動パラメータの監視であってもよい。断熱体を介する熱の導入を完全には制御できないため、冷凍機を定期的に作動することも考えられる。ギフォード／マクマホンの原理に基づいて作動する冷気発生器が特別の態様として推奨される。これらの冷気発生器は、高い信頼性、長い寿命によって区別され、及び従ってとりわけ空間移動で使用される。

本発明による導管構成要素の特殊態様では、パルスチューブクーラーとも呼ばれるパルスチューブを熱交換器として使用する。パルスチューブクーラーの高度に有利な用途及び態様は、上文中に説明した極低温導管との組み合わせにある。

本発明は、添付図面に更に詳細に示してある。これらの図面は本発明を限定しようとするものではない。

図１は、水素ガス供給部１０を介して水素ガスが供給され、熱交換器１１を使用して凝縮器／蒸発器１２で凝縮され、パイプラインシステム１５を介して顧客／消費者まで伝達される大幅に簡略化したシステム例が示してある。気体状の空気２０が空気供給部を介して凝縮器／蒸発器１７に配置された熱交換器１８を通って向流をなして伝達され、そこで凝縮され、パイプラインシステム１５を再循環され、熱交換器１１を介して水素の凝縮中に熱を吸収するために使用され、システムから気体状の空気２４として排出される。液体水素の気化は空気の凝縮と並行して凝縮器／蒸発器１７で行われ、この水素が顧客に気体状水素１９として送出される。

図１は、更に、水素又は空気用のバッファ容器１３、１６、２１、２３及びポンプ１４、２２を示す。更に、パイプラインシステム１５は、他の消費者への枝管２５を含む。

図２は、極低温連結体（ｃｒｙｕｍｂｉｌｉｃａｌ）の一例の断面を示す。この図には、極低温水素用パイプライン（第１導管１）、極低温空気用パイプライン（第２導管２）、二酸化炭素を含むホイル断熱体３、外ケーシング４、断熱体５、電気ケーブル６、電気絶縁体７、及び信号導管８が示してある。

図３は、極低温連結体の別の例の断面を示す。この図には、極低温水素用パイプライン（第１導管１）、例えば空気又は窒素のような極低温の熱伝達媒体用のパイプライン（第２導管２）、例えばボイルオフガスのような気体状エネルギキャリヤ用のパイプライン（第３導管１０３）、二酸化炭素を含むホイル断熱体３、例えば銅箔等の熱伝導性材料で形成された遮熱体１０５、熱伝達媒体導管でできた超断熱体１０６、気密中間シース１０７、断熱体５、別の気密中間シース１０９、断熱性外ケーシング１１０、及び外保護層１１１が示してある。

図３に示す極低温連結体は、三つの物質流れ導管を有する。極低温水素は第１導管１内を搬送される。この導管は、ホイル断熱体３で取り囲まれている。第２導管２は極低温の空気を搬送し、断熱された第１導管とともに、遮熱体として作用する熱伝導性材料１０５で取り囲まれている。外側から侵入して遮熱体に当たる熱は、少なくとも部分的に熱伝導性材料１０５を通って第２パイプライン２に導入される。第２導管内の熱伝達媒体（例えば液体空気）がこの熱を吸収し、熱を運び去る。この場合、熱は空気が部分的に気化することにより吸収できる。気化した空気は、パイプラインに沿ったインターバルのところでシステムから除去される（ここには示してない）。遮熱体１０５は、次いで、超断熱体１０６に詰め込まれる。超断熱体１０６は気密シース１０７によって閉鎖される。この態様では、第３導管１０３が気体状の水素を受け取り、輸送経路に沿って第１導管から除去する（ここには示してない）。別の断熱体１１０、別の気密シース１０９及び外保護層即ち外ケーシング１１１が示してある。

図４に示す極低温連結体は、同様に、三つの物質流れ導管を有する。図３の例とは対照的に、極低温熱伝達媒体用導管２及び気体状エネルギキャリヤ用導管１０３が逆になっている。別の熱シールド１０８が、液体エネルギキャリヤ１及び気体状エネルギキャリヤ１０３の断熱された内導管を取り囲む。外遮熱体は、超断熱体１０６及び気密シース１０９によって取り囲まれている。導管１０３は、輸送経路に沿って第１導管１から除去された気体状水素、又は液体状エネルギキャリヤの取り出し位置のところでガス状エネルギキャリヤ用の導管に供給され及び再循環される気体状水素を、受け取る。この態様では、気体状エネルギキャリヤの温度は、導管１内の液体エネルギキャリヤの温度と導管２内の熱伝達媒体の温度との間にある。

図５は、極低温連結体へのダブルパルスチューブ（ｄｏｕｂｌｅ ｐｕｌｓａｔｉｏｎ ｔｕｂｅ）の一体化の一実施例の長さ方向断面図である。

図５は、極低温水素用導管３０、液体空気用導管３１、コンプレッサーシリンダ３２、コンプレッサーピストン３３、電磁石３４、再生器３５、４０、冷却器３６、４１、パルスチューブ３７、４２、熱排出器３８、４３、バッファ３９、４４、断熱体（参照番号４５を付した）、及び外ケーシング４６を示す。

パルスチューブクーラーの一態様は、コンプレッサー、再生器、パルスチューブ、及び適当である場合には、貯蔵器を含む。使用される冷媒は、好ましくはヘリウムガスである。ヘリウムの圧縮は非常に遠くで行われてもよい。しかしながら、この場合、圧縮されたガスの導入及び膨張したガスの排出を調時的に行うことができる、再生器の入口及び出口用のバルブを必要とする。図５に示す実施例では、コンプレッサーはパルスチューブの直ぐ近くに配置される。コンプレッサーが振動ピストンコンプレッサーとして作動する場合にはバルブは必要とされない。しかしながら、シリンダとピストンとの間で漏れが起こり得るという一つの欠点がある。ヘリウムが失われることにより、ヒートポンプ作用が失われる。この欠点は、コンプレッサー３２、３３を含むパルスチューブクーラーを、二つの再生器３５、４０を含む二つのパルスチューブ３７、４２と鏡像対称に設計することによって解決される。ピストン３３の振動は、交互の力作用を持つ外部にかけられる電磁界３４によって発生する。この装置の制御は、図５には示してない。ヘリウムで充填された空間は閉じており、システム全体からの漏れがないということは明らかである。ピストンとシリンダとの間の僅かな内部の漏れは許容される。これにより、ピストンとシリンダとの間に十分に大きな許容差が提供される。製造が簡単になり、機能上の信頼性（「ピストンジャム」）が向上する。同様の態様がドイツ国特許第ＤＥ ４２ ２０ ６４０ Ａ１号に記載されている。この例には、複動式ピストン／シリンダ装置の共通の膨張機も提案されている。熱排出環境及び熱吸収環境への一体化は記載されていない。

極低温連結体にダブルパルスチューブを一体化するため、この組み合わせでは、半径方向寸法が非常に小さいヒートポンプシステムを実施できるということが図５に示す実施例から明らかである。システムの容積及び従って電力は軸線方向に延長できる。多段階態様を軸線方向に並べて取り付けることができる。

例えば液体窒素又は液体空気を輸送することによって低い温度レベルで作動する少なくとも一つの第２パイプライン３１が水素導管３０の他に設けられた、極低温連結体との組み合わせにおいて、使用されたヒートポンプは、水素導管から吸収した熱３６、４１がより高い温度レベルの第２導管に排出されるように（３８、４３）、ほんの僅かの温度差を解消しなければならない。第２導管内を流れる例えば窒素等の物質がこの熱を運び去る。ヒートポンプシステムは、これによって、単段階で又は多段階で小さな温度差で作動でき、これによって、高度に効率的になる。

例えば極低温連結体ネットワークの枝分かれ点及び節点のところでバッファ貯蔵器を使用することを上文中に提案した。これらのバッファ貯蔵器は、有利には、熱交換器を備えており、そのため、ヒートポンプをこれらの点に一体化できる。

液体水素を輸送するための方法及び装置は、原則として液体天然ガスの輸送にも使用できる。天然ガスの沸点は約−１５８℃（約１１５Ｋ）であり、そのため、制限的であるが、この温度範囲の材料が見つかると超伝導が可能になる。それにも拘わらず、この場合でも、極低温連結体の金属製パイプラインを介して、又は平行なケーブルを介して電流を伝導させることができる。液体天然ガスを輸送するために極低温連結体を設置することは、冒頭に記載した水素経済への転換に対する魅力的な暫定的解決策である。かくして、例えば、家庭を極低温連結体ネットワークに連結でき、ガス暖房システムを従来技術に従って作動できる。

簡単に述べると、燃料、特に水素を極低温形体でパイプラインを通して長距離に亘って輸送することを提案する。ここで、燃料の輸送にヒートポンププロセスが重ねられる。この場合、燃料取り出し位置と供給位置との間の非常に長い距離が解消される。ヒートポンププロセスの回路は大きく間隔が隔てられており、輸送される極低温材料間の液体／気体及び気体／液体相変換によってエネルギ回復が行われる。

加熱及び気化を行うため、又は冷却及び凝縮を行うため、好ましくは、マイクロ熱交換器を使用することを提案する。

更に、現場で作動した時にだけ断熱体の排気が行われる断熱体を備えた低温導管を提供することを提案する。ここで、断熱体の気密キャビティは、ガスが低温で少なくとも部分的に凍結して固体になる環境条件でシールされる。好ましくは、凝縮した二酸化炭素を使用する。

更に、共通のルートで少なくとも二つの導管を組み合わせること、及び電気エネルギ及び／又は情報信号の伝送にパイプライン自体を使用すること、及び／又は電流及び信号伝送を行うための追加のケーブルをルートに一体化することを提案する。更に、電気エネルギ及び／又は信号の伝送を行うために超伝導材料を使用するため、燃料パイプラインの低温状態を使用することを提案する。

燃料導管の多機能設計により、低温の損失を補償する冷凍機をルートに沿って作動できる。更に、計測機能、調節機能、及び制御機能を一体化できる。

本発明による電力供給ネットワークの基本的ダイヤグラムである。 平行な材料導管、電流導管、及び信号導管を持つ「極低温連結体」の一実施例を示す断面図である。 平行な材料導管及びボイルオフガス用導管を持つ「極低温連結体」の別の実施例を示す断面図である。 平行な材料導管、電流導管、及び信号導管、及びボイルオフガス用導管を持つ「極低温連結体」の更に別の実施例を示す断面図である。 極低温連結体へのダブルパスルチューブの一体化の一実施例を示す長さ方向断面図である。

Claims (44)

1. 電力供給ネットワーク用の導管構成要素において、
   少なくとも部分的に液体の極低温エネルギキャリヤ用の少なくとも一つの第１導管、
   前記第１導管と平行に延びる、前記極低温エネルギキャリヤの温度で液体の熱伝達媒体用の少なくとも一つの第２導管、及び
   前記第１導管からの前記極低温媒体の取り出し中又は前記第１導管への前記極低温媒体の導入中に前記熱伝達媒体の気化又は凝縮を行うため、前記第１導管と熱接触した、前記第２導管の端部に設けられた熱交換器、
   を有する、導管構成要素。
2. 請求項１に記載の導管構成要素において、
   第１及び第２の熱交換器としてマイクロ熱交換器が設けられている、ことを特徴とする導管構成要素。
3. 請求項１に記載の導管構成要素において、
   前記第１導管の内径は２０ｍｍ又はそれ以下であり、好ましくは２．５ｍｍ又はそれ以下である、ことを特徴とする導管構成要素。
4. 請求項３に記載の導管構成要素において、
   前記第２導管の内径は２０ｍｍ又はそれ以下であり、好ましくは２．５ｍｍ又はそれ以下である、ことを特徴とする導管構成要素。
5. 請求項１に記載の導管構成要素において、
   該導管構成要素が既存の供給導管内に設置される、ことを特徴とする導管構成要素。
6. 請求項１に記載の導管構成要素において、
   前記第１導管は、極低温エネルギキャリヤ用の少なくとも一つの貯蔵器に、及び極低温エネルギキャリヤの少なくとも一つの消費者に連結されており、極低温エネルギキャリヤ用の貯蔵容器は、適切である場合には前記消費者の直接上流に連結されている、ことを特徴とする導管構成要素。
7. 請求項１に記載の導管構成要素において、
   前記第１及び第２の導管は、それらの全長に沿って、断熱環境内を延びている、ことを特徴とする導管構成要素。
8. 請求項１に記載の導管構成要素において、
   極低温バッファ容器が導管の端部及び／又は節点に設けられている、ことを特徴とする導管構成要素。
9. 請求項１に記載の導管構成要素において、
   前記第１及び第２の導管の材料は金属又はプラスチックである、ことを特徴とする導管構成要素。
10. 請求項９に記載の導管構成要素において、
    前記第１及び第２の導管は、室温で可撓性であるように選択される、ことを特徴とする導管構成要素。
11. 請求項１に記載の導管構成要素において、
    前記第１及び第２の導管と平行に延びる第３導管を有する、ことを特徴とする導管構成要素。
12. 請求項１１に記載の導管構成要素において、
    前記第３導管は、気化した極低温媒体を輸送するために設けられており、前記第１導管に連結されている、ことを特徴とする導管構成要素。
13. 請求項１に記載の導管構成要素において、
    互いに平行に延びる第１、第２、及び適当であれば第３の導管を有し、少なくとも第１導管、好ましくは第１及び第２の導管が、間隔が隔てられた少なくとも二つの断熱ホイルによって包まれており、これらのホイルは排気可能な空間を形成し、この空間には、物質、好ましくは低温での凝縮によって固化する二酸化炭素及び／又はゲッター材料上への吸着によって除去できるガス及びゲッター材料が配置され、第１、第２、及び適当であれば第３の導管及び断熱ホイルが断熱シースによって取り囲まれている、ことを特徴とする導管構成要素。
14. 請求項１３に記載の導管構成要素において、
    前記断熱ホイルの少なくとも一方が薄い金属層でコーティングされている、ことを特徴とする導管構成要素。
15. 請求項１３に記載の導管構成要素において、
    前記第１、第２、及び適当であれば第３の導管には、更に、断熱体、好ましくはフォーム材料層でできたシースが設けられている、ことを特徴とする導管構成要素。
16. 請求項１３に記載の導管構成要素において、
    前記断熱ホイル間に形成された前記排気可能な空間もまた、凝縮可能なガスの他に微粒子絶縁体、詳細には粉体状珪酸、鉱質ファイバ、微粒子フォーム材料を含む、ことを特徴とする導管構成要素。
17. 請求項１３に記載の導管構成要素において、
    前記第１、及び適当であれば第２及び／又は第３の導管には、絶縁体、好ましくはフォーム材料層でできたシースが設けられている、ことを特徴とする導管構成要素。
18. 請求項１に記載の導管構成要素において、
    第１及び第２の導管からの二つ又はそれ以上のパイプラインが複合構造内で組み合わせられる、ことを特徴とする導管構成要素。
19. 請求項１に記載の導管構成要素において、
    多機能導管が設けられ、その中に、前記第１及び第２の導管の他に、物質、電流、及び／又は信号を搬送するための別の導管が設けられる、ことを特徴とする導管構成要素。
20. 請求項１８に記載の導管構成要素において、
    前記第１及び第２の導管の他に、気体状熱伝達媒体を第１熱交換器から第２熱交換器まで戻し輸送するための第３導管が設けられ、この第３導管は、前記第１及び第２の導管から断熱されている、ことを特徴とする導管構成要素。
21. 請求項１８に記載の導管構成要素において、
    前記第１及び／又は第２の導管は、超伝導材料を含み、及び／又は超伝導材料を含む別の導管が設けられている、ことを特徴とする導管構成要素。
22. 請求項１８に記載の導管構成要素において、
    前記第１及び／又は第２の導管は、導電性の別の導管として設計されており、これらの導管には電気絶縁体が設けられ、電流及び／又は信号を伝達するための導電体として使用される、ことを特徴とする導管構成要素。
23. 請求項１に記載の導管構成要素において、
    前記第１導管は、前記第２熱交換器の位置及び／又は前記第１導管から前記第３導管内への水素排出位置にて、パラ水素をオルト水素に変換するための触媒でコーティングされている、ことを特徴とする導管構成要素。
24. 極低温エネルギキャリヤを導管輸送するための方法において、
    ｉ）気体状及び／又は液体状の前記極低温エネルギキャリヤを第１導管内に供給する工程、
    ｉｉ）前記第１導管内への供給位置にて、前記極低温エネルギキャリヤから第１熱交換器に連結された第２導管内の液体熱伝達媒体に熱エネルギを伝達することによって、前記液体極低温エネルギキャリヤを凝縮しまたは冷却し、これにより前記熱伝達媒体が気化し、前記第２導管から排出される工程、
    ｉｉｉ）前記液体極低温エネルギキャリヤを前記第１導管を通して輸送する工程、
    ｉｖ）前記液体熱伝達媒体を、前記第２導管を通して、前記極低温エネルギキャリヤと向流をなして輸送する工程、
    ｖ）前記第１導管からの排出位置にて、気体状熱伝達媒体から第２熱交換器に連結された前記第１導管内の前記液体極低温エネルギキャリヤに熱エネルギを伝達することによって、前記液体極低温エネルギキャリヤを気化し、これにより前記熱伝達媒体が凝縮し、前記第２導管に供給される工程、及び
    ｖｉ）前記気体状極低温エネルギキャリヤを前記第１導管から排出する工程、
    を含む、方法。
25. 請求項２４に記載の方法において、
    前記気体状熱伝達媒体を周囲から前記第２導管に前記第２熱交換器の位置で導入し、前記第１熱交換器の位置で周囲に排出する、ことを特徴とする方法。
26. 請求項２４に記載の方法において、
    前記気体状熱伝達媒体を、前記第１及び第２の導管から断熱された第３導管内で、前記第１熱交換器から前記第２熱交換器まで再循環し、そこで凝縮形態で前記第２導管に再度供給する、ことを特徴とする方法。
27. 請求項２４に記載の方法において、
    使用された前記極低温エネルギキャリヤは、室温で気体の炭化水素ガス及び／又は水素、詳細にはメタン、エタン、プロパン、ブタン、又はこれらの混合物、好ましくは天然ガス、及び特に好ましくは水素である、ことを特徴とする方法。
28. 請求項２４に記載の方法において、
    使用された前記熱伝達媒体は窒素、又は詳細には空気である、ことを特徴とする方法。
29. 請求項２４に記載の方法において、
    極低温エネルギキャリヤの気化によって生じた前記気体状エネルギキャリヤは、第１及び第２の導管と平行に延びる第３導管内を輸送される、ことを特徴とする方法。
30. 請求項２９に記載の方法において、
    前記第３導管内を輸送される前記気体状エネルギキャリヤは、消費者のところで、前記第１導管から放出された気化したエネルギキャリヤと組み合わされる、ことを特徴とする方法。
31. 請求項２９に記載の方法において、前記第３導管内を輸送される前記気体状エネルギキャリヤは、前記第１導管内への前記極低温エネルギキャリヤの供給の位置のところで凝縮され、これとともに前記第１導管内に供給される、ことを特徴とする方法。
32. 請求項１に記載の導管構成要素の使用において、
    商業的消費者又は個人消費者、特に充填ステーション、産業的な会社、家庭又は住宅に、極低温エネルギキャリヤ、詳細には天然ガス又は水素を供給するための使用。
33. 極低温液体を輸送するためのパイプラインにおいて、
    互いに平行に延びる第１、第２、及び適切である場合には、第３の導管を含み、少なくとも第１導管、好ましくは第１及び第２の導管には、間隔が隔てられた少なくとも二つの断熱ホイルによってシースが設けられており、前記断熱ホイルは排気可能な空間を形成し、この空間には、物質、好ましくは低温で凝縮によって固化する二酸化炭素及び／又はゲッター材料上への吸着によって除去できるガス及びゲッター材料が配置され、第１、第２、及び適当であれば第３の導管及び断熱ホイルが断熱シースによって取り囲まれている、パイプライン。
34. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    前記断熱ホイルの少なくとも一方は薄い金属層でコーティングしてある、ことを特徴とするパイプライン。
35. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    前記第１導管は、パラ水素をオルト水素に変換するための触媒で一部又は全部がコーティングしてある、ことを特徴とするパイプライン。
36. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    前記第１、第２、及び適切である場合には、第３の導管には、断熱体、好ましくは一つのフォーム材料層でシースが追加に設けられている、ことを特徴とするパイプライン。
37. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    前記断熱ホイル間に形成された排気空間は、更に、凝縮可能な気体の他に、微粒子断熱体、詳細には粉体状珪酸、鉱質ファイバ、微粒子フォーム材料を含む、ことを特徴とするパイプライン。
38. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    第１、及び適切である場合には第２の導管には、更に、断熱体、好ましくは一つのフォーム材料層でシースが追加に設けられている、ことを特徴とするパイプライン。
39. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    材料、電流、及び／又は信号を搬送するための別の導管が設けられている、ことを特徴とするパイプライン。
40. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    第１及び第２の導管の他に、気体状熱伝達媒体又は気化した気体状極低温エネルギを輸送するための第３導管が設けられ、この第３導管は、好ましくは、前記第１及び第２の導管から断熱されている、ことを特徴とするパイプライン。
41. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    前記第１及び／又は第２の導管は超伝導材料を含み、及び／又は超伝導材料を含む別の導管が設けられている、ことを特徴とするパイプライン。
42. 請求項３３に記載のパイプラインにおいて、
    前記第１及び第２の導管は、電気絶縁体を備えた導電性の個別の導管として設計されており、電流又は信号を伝送するための電気導体として使用される、ことを特徴とするパイプライン。
43. 請求項３３に記載の二つ又はそれ以上のパイプラインを含む複合構造。
44. 請求項１に記載の少なくとも一つの導管構成要素を含む電力供給ネットワーク。

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