JP2012160690A

JP2012160690A - 集光型太陽光発電システム

Info

Publication number: JP2012160690A
Application number: JP2011033880A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Kawakami; 満幸川上; Kimihiro Yamanaka; 仁寛山中; Eri Imai; 枝里今井; Akihiko Nishimura; 亜輝彦西村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2012-08-23

Abstract

【課題】従来の太陽光発電パネル発電システムよりも、既存の設置済みの太陽光発電パネルも含めて発電効率向上が図れるシステムを提供すること。
【解決手段】集光を目的として太陽光発電システムにおいて太陽電池モジュールにスラット設置して、モジュール表面で反射した光をスラットで再反射させ再度モジュールに入射させる仕組みを考案し、既存の設置済みの太陽光発電パネルも含めての発電効率向上が図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電モジュールにスラットを設置することにより、太陽光発電モジュールに入射し、反射した反射光を再入射させ、発電し効率向上を図った普及太陽容易性を考慮した集光型太陽光発電システム関する。

ほぼ全量の化石燃料を海外からの輸入に依存する我が国は、石油燃料枯渇の問題や、二酸化炭素の排出量増加による地球温暖化など様々な課題を抱え、かつ、環境税の導入等も視野に入れ、原子力発電、風力発電および太陽光発電などのエネルギーへの変換の機運が高まっていますが、中でも太陽光発電は産業界、個人を問わず注目が高まってきており、国内における導入割合も世界的に高い水準にあり、今後も利用の拡大が見込まれている。

特開２００７−２８１０５８特開２００８−１１８０４６

太陽エネルギー、ｖｏｌ．２４、Ｎｏ．１、ｐ５６−６１

太陽光発電の発電量を増加させるための方法の一つに，追尾型の太陽光発電システムがある．太陽電池モジュールが太陽光を常に垂直に受けるように架台全体が動くことで，発電量が増加する仕組みである．しかしながら，このシステムは大規模であるため設置場所が限られていること，イニシャルコスト・ランニングコストが従来型のシステムよりも高価で、装置を稼働させる電力を必要とすることから一般住宅に設置するのは実用的でないとされている。
また、太陽光発電パネルに冷却用の散水装置を設置したり、太陽光発電パネルに赤外線が吸収され、可視光線および紫外線が反射される赤外線吸収シートを施工し、太陽光発電パネルの温度上昇を抑えて、発電効率を高める方法など提案されているが、太陽光発電パネル購入時にこれらのシステムを採用した太陽光発電パネルを選ぶ必要があり、既存の太陽光発電モジュールも含めての発電効率向上には採用が不可である。

そこで本発明は，上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
集光を目的として太陽光発電システムにおいて太陽電池モジュールにスラット設置して、パネル表面で反射した光をスラットで再反射させ再度パネルに入射させる仕組みを考案し、既存の設置済みの太陽光発電パネルも含めての発電効率向上が図れることを特徴とする。

また、本発明に係るスラットの特性は，反射率が高く，表面形状が鏡面であることが望ましく、スラットの素材として，全反射率９８％，拡散反射率５％以下，正反射率縦方向９３％，正反射率直角方向９３％の特性を有する反射板を採用することを特徴とする。

本発明によれば、従来の手法のものよりも、既存の設置済みの太陽光発電パネルも含めての発電効率向上を高めることが可能である。

パネル表面で反射した光をスラットで反射させ再度モジュールに入射させる概略図システム配線図と計測機器。従来システムと提案システムの発電量比較図。

太陽光発電モジュール（写真：左）の上に太陽とモジュールの位置関係を考慮した、具体的には、入射光がモジュール表面で反射した光を再度モジュールに垂直に入射する角度でスラットを設ける（写真：右）
スラットの太陽光発電モジュールに対する設置角度は３０度（今回の場合）であるが、この角度は太陽光発電モジュールに入射する太陽光の入射角度に合わせて可変する構造とする。

既存の太陽光発電モジュールと本発明の実施形態に係る太陽光発電モジュールとの差異を明らかにするために，メタルハライドランプ式ソーラシミュレータ（セリック，ＳＭＬ−２Ｋ４ＡＶ２）を用いて発電量を比較し検証した。
図２に，システム配線図と計測機器を示す．各モジュールの発電量は，電圧と電流により計測するために抵抗（ＨＩＯＫＩ，ＨＳ−１−３０）と負荷（ＨＩＯＫＩ，ＲＰＧ３００）を用い，日射照度（ＥＫＯＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，ＭＳ−６０２）とモジュール温度，シミュレータ内温度を熱電対で同期をとりデータロガー（ＨＩＯＫＩ，２３００）で一括管理を行った．計測は，日射強度計測の精度を考慮し１０秒間隔とした．実験では，それぞれのシステムで一時間半の計測を行い，最初の３０分間に得られたデータはソーラシミュレータのウォームアップとして解析から除外した．実験条件として，ソーラシミュレータ内の日射照度設定は冬季を想定し５００［Ｗ／ｍ^２］に設定した．

今回の実施例では，太陽とモジュールの設置方位角度（モジュールへの光の入射角度）が３０°の場合について実験を行った。

実験中に測定したソーラシミュレータ内の平均日射照度は，提案システム条件で３９９［Ｗ／ｍ^２］，従来システム条件で３９３［Ｗ／ｍ^２］であった．本実験は，冬季を想定しソーラシミュレータで日射照度を５００［Ｗ／ｍ^２］に設定したが，実測値ではおよそ４００［Ｗ／ｍ^２］となった．しかしながら，両条件共にほぼ同様の値であることから，提案システムと従来システムの発電量比較には支障がないと考え，検証を行った。

図３に実験結果として発電量の変化を瞬時値でそれぞれ示す．図中，横軸は計測時間を，縦軸は従来システムと提案システムの発電量をそれぞれ示す．図より，計測時間すべてにおいて提案システムが従来システムの発電量を上回っていることがわかる．また，計測時間中の平均値で提案システムの発電量が従来システムのおよそ１．１倍であったことから，約１０％の発電量の増加がみられた。

上記結果に加えて，両条件での実験中のモジュール温度は，提案システムで３７．９℃，従来システムで３５．９℃であり，約２℃提案システムが高い結果であった．太陽電池モジュールの特性上，モジュールの温度が１℃上昇すると発電効率は約０．５％低下することが知られている．このことから考えると，本実験の測定環境では，提案システムの方が従来システムに比べて発電効率が若干低くなるはずである．しかしながら，結果では提案システムの場合に発電量が高くなっている．これらのことから，提案した集光型太陽光発電システムの使用により発電量の増加が期待できる。

イニシャルコストが安価で、かつ、既存の設置済みの太陽光発電モジュールも含めてランニングコストが殆どかからず、発電効率向上を高めることが可能であり、省エネ、ＣＯ２削減等環境対策に大いに貢献が図れる。

Claims

集光を目的として太陽光発電システムにおいて太陽電池モジュールにスラット設置して、モジュール表面で反射した光をスラットで再反射させ再度モジュールに入射させる仕組み。
スラットの素材として，全反射率９８％，拡散反射率５％以下，正反射率縦方向９３％，正反射率直角方向９３％の特性を有する反射板を採用すること。