JP2013083397A - 太陽エネルギ利用システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽電池1を備え、太陽電池1により電力を得る太陽エネルギ利用システムにおいて、太陽電池1を冷却する第1熱交換器2と、第1熱交換器2に接続されたヒートポンプ3と、第1熱交換器2とヒートポンプ3との間で熱媒を循環させる循環ポンプ4と、循環ポンプ4による流量を変更する流量制御部5を備えている、又は、太陽電池1を備え、太陽電池1により電力を得る太陽エネルギ利用システムにおいて、太陽電池1を冷却する第1熱交換器2と、第1熱交換器2に接続された第2熱交換器3eと、第1熱交換器2と第2熱交換器3eとの間で熱媒を循環させる循環ポンプ4と、循環ポンプ4による流量を変更する流量制御部5を備えている、ことを特徴とする、太陽エネルギ利用システム。
【選択図】図1
Description
システムを構成する各手段を駆動させるため、駆動電力が必要となる。この電力は、システムの運転条件に拠っては、大きなものとなる。そのため、運転条件に拠っては電力消費量が増加し、太陽電池による発電量以上の電力が消費されることがある。その結果、太陽エネルギの利用効率が低下することがある。また、発電された電力以上の電力が消費されなくても、開示されたシステムではエネルギ効率が依然として不十分である。
<構成>
図1に示すように、太陽エネルギ利用システム100は、太陽電池1と、太陽電池の裏面(太陽光照射面の逆側面)に密着(・近接)して設けられた熱交換器2と、ヒートポンプ3と、インバータ(INV)制御されるポンプ4と、を備える。そして、熱交換器2とヒートポンプ3とは配管を介して接続され、この配管を通じて熱交換器2とヒートポンプ3との間で熱媒が循環するようになっている。なお、図1中の矢印は、冷媒、熱媒及び水(被加熱媒体)の通流方向を示している。
はじめに、太陽電池1の特性について説明する。
図2に示すように、熱交換器2の入口での熱媒温度が上昇すると、太陽電池1の発電量及び熱媒への回収熱量が低下する。より具体的には、入口温度が上昇すると、太陽電池1が十分に冷却されず、太陽電池1の温度が高くなる。そのため、太陽電池1の効率が落ち、発電量が低下する。さらに、入口温度が上昇すると、太陽電池1の温度(表面温度)が高くなる。そのため、太陽電池1表面からの外気への放熱量が上昇するため、太陽電池1の背面に備えられる熱交換器2の回収熱量が低下する。
以上の太陽エネルギ利用システム100に拠れば、日射量、ポンプ及びヒートポンプの消費電力、太陽電池1表面から外部への放熱等の複雑な要素で決定される供給可能な電力を、最大限外部へ取り出すことができる。そのため、太陽エネルギのより効率のよい利用を図ることができる。
次に、図4を参照して、太陽エネルギ利用システム200の構成を説明する。図1の太陽エネルギ利用システム100と同様のものを示すものは同様の符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
次に、図5を参照して、太陽エネルギ利用システム300の構成を説明する。図1の太陽エネルギ利用システム100と同様のものを示すものは同様の符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。なお、図5において、給湯タンク13は紙面の都合上横長の形態となっているが、実際には縦長(鉛直方向に長い)形態となっている。
なお、ヒートポンプ14,16は、図1に示すヒートポンプ3と同様の構成を備える。従って、ヒートポンプ14,16についての説明は省略する。
図5を示しながら説明した第3実施形態においては、PID制御器110を熱交換器15についての制御に用いたが、ヒートポンプ14或いはヒートポンプ16の制御に用いてもよい。また、このようなPID制御器110は、図1に示す第1実施形態や図4に示す第2実施形態であっても同様に設けてもよい。さらには、排出される水の温度ではなく、供給される水の温度に応じて制御してもよい。これらのようにしても同様の効果を奏する。即ち、水等の加熱対象の流体の温度に応じて、熱媒の供給量(供給流量)を制御するようにしてもよい。
2 熱交換器(第1熱交換器)
3 ヒートポンプ
3e 熱交換器(第2熱交換器)
4 ポンプ(インバータ制御されるポンプ;循環ポンプ)
5 演算制御部(流量制御部)
14 ヒートポンプ(一組のヒートポンプ及び熱交換器のうちの一方)
15 熱交換器(一組のヒートポンプ及び熱交換器のうちの一方)
16 ヒートポンプ
100 太陽エネルギ利用システム
200 太陽エネルギ利用システム
300 太陽エネルギ利用システム
Claims (7)
- 太陽電池を備え、前記太陽電池により電力を得る太陽エネルギ利用システムにおいて、
前記太陽電池を冷却する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器に接続されたヒートポンプと、
前記第1熱交換器と前記ヒートポンプとの間で熱媒を循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプを制御して熱媒の循環量を変更する流量制御部と、を備えている
ことを特徴とする、太陽エネルギ利用システム。 - 前記流量制御部は、循環する熱媒の流量を算出し、算出された流量となるように前記循環ポンプを制御する演算制御部であり、
前記演算制御部は、
前記太陽エネルギ利用システムにおける消費電力と前記太陽電池による発電量とを計算し、
計算された消費電力と発電量との差分が最も大きくなるように、前記循環ポンプによる熱媒の流量を制御することを特徴とする、請求項1の太陽エネルギ利用システム。 - 太陽電池を備え、前記太陽電池により電力を得る太陽エネルギ利用システムにおいて、
前記太陽電池を冷却する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器に接続された第2熱交換器と、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との間で熱媒を循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプを制御して熱媒の循環量を変更する流量制御部と、を備えている
ことを特徴とする、太陽エネルギ利用システム。 - 前記流量制御部は、循環する熱媒の流量を算出し、算出された流量となるように前記循環ポンプを制御する演算制御部であり、
前記演算制御部は、
前記太陽エネルギ利用システムにおける消費電力と前記太陽電池による発電量とを計算し、
計算された消費電力と発電量との差分が最も大きくなるように、前記循環ポンプによる熱媒の流量を制御することを特徴とする、請求項3の太陽エネルギ利用システム。 - 前記演算制御部は、前記太陽電池から外気への放熱量と、前記太陽電池及び前記第1熱交換器間での熱交換量と、を計算する
ことを特徴とする、請求項2又は4に記載の太陽エネルギ利用システム。 - 前記第1熱交換器に対して並列に接続される一組のヒートポンプ及び熱交換器を備え、
前記第1熱交換器から排出される熱媒の温度に応じて、前記一組のヒートポンプ及び熱交換器のうちのいずれか一方に熱媒が供給される
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の太陽エネルギ利用システム。 - 熱媒による加熱対象の流体の温度に応じて、熱媒の流量が制御される
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の太陽エネルギ利用システム。
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