エネルギー問題とは |
太陽光発電システム とは |
黒川研の研究 |
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太陽電池は何でできているのでしょう.シリコン? そうです.今,最も普及しているのはシリコンでできた太陽電池.しかし,実は同じシリコンでできた太陽電池でも結晶の状態によって何種類かに分けられるのです.その他にも,少ない面積で,少しでも多くの電力を得ようと,そして少しでも太陽電池の値段を安くしようと,たくさんの研究者が日夜研究に励んでいます.そのようにして開発された新型太陽電池はどの位発電するのでしょう? 色々な種類の太陽電池の性能を評価しています.
D3 筒井,B4 高橋
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計測設備 |
生まれてきたPVセル.まずは元気かどうか気になるところです.その指標である,効率を測定することが必要でしょう.しかし,PVはその名の通り,太陽のエネルギー=日射強度にその出力が強く依存します.また温度のような自然現象や,分光感度という太陽電池と太陽光の成分マッチングなどによる影響も受けます.これは,外で直ぐに,そして全てのものを同一条件で測定することが困難なことを示しています.そこで,模擬的な太陽:ソーラシミュレータを利用した屋内での評価基準が考えられています.ここでは,セルそしてモジュールを評価します.
D2 津野
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ソーラシュミレータ |
PVは実際屋外に置かれるケースがほとんどです.そこで,屋外でのPVの効率,損失なども評価する必要があります.屋外にPVを置くと,いっぺんにその特性が複雑になります.それは汚れ,劣化,温度上昇,日陰などの自然現象によります.そこで,農工大に設置されたPVを使って分析を行っています.
B4 申
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農工大講義棟屋上の太陽電池 |
PVは,いよいよフィールドに出ました.しかし,立ちふさがるのは建物や木々による日陰.これは太陽光発電の天敵です.折角の発電を大幅に下げてしまう曲者です.しかし,その日陰を事前にどれだけあるかが分かれば発電特性のシミュレーションや評価が可能になります.日陰の影響をPVシステム設置前に把握できるようにするための研究です.
M2 渡辺
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また,PVにかかる日陰の種類によって発電量に与える影響が異なってきます。この影には,薄い影(半影)と濃い影(真影)の2種類が存在します。この影の違いを考慮することによって,今まで電線などあまりPVに影響を及ぼさないとされてきた障害物が,PVに大きな影響を与えているのかそれともあまり影響していないのかを定量的に検証する研究を行っています。
B4 山中
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太陽光を平行光線として捉えた場合 現実での太陽光の場合 | |
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従来のSi(シリコン)をセンサとして利用した簡易型日射計に,さらにInGaAs(インジウム・ガリウム・ヒ素)を追加した二素子から構成されるデュアルセンサ型日射計を提案,開発しています.一台数十万円する精密日射計と同程度の精度を持ち,かつSiだけの日射計と同程度の価格の新型日射計を開発することで,太陽電池の発電特性を正確に把握し,PVシステムの信頼性の向上につなげていきます.
B4 石崎
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PVシステムが,あなたの家に設置されてから数年.その発電特性はどうなのでしょうか? PVはメンテナンスフリーが一つの売りです.もちろん間違いではありません.大規模な火力発電,原子力発電に比べれば,十分メンテナンスフリーです.しかし,PVはあなたの子供同然.放任主義も良いけど,たまには面倒をみましょう.もしかすると,いつのまにかぐれているかもしれませんよ.はたまた病気にかかっているかもしれませんよ.そのためには,PVをカウンセリングや病院にいって検診することが必要でしょう.それがシステム評価することなのです.また,やむを得ずPVを手放さなければならない時,あなたのPVの性能価値がわからなければ,相手に渡すこともできません.そういった中古PVシステムも評価で一発です.黒川研究室では,システム評価方法の開発にも取り組んでいます.
助教 植田
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また,太陽光発電(PV)システムを建築時からすべての家の屋根に導入した集団住宅が増えることが予想されます。こうしたとき,地域全体での発電量を事前に予測し,建築計画や発電計画を立てることが重要になります。しかし,こうした住宅における太陽光発電システムの導入では,屋根の向きや構造に合わせて様々な方角に向けて太陽電池モジュールが設置されます。そうした場合,モジュールごとの発電量が異なるため,地域全体での発電特性を予測することが困難になります。
本研究ではPVモジュールの設置角度・方位・面積と各モジュールの受ける日射量などのデータからシミュレーションにより発電量を予測し,その特徴を調べ,地域発電計画に役立てることを目的として取り組んでいます。
B4 西村
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