JP4036864B2 - 太陽光発電システム - Google Patents

太陽光発電システム Download PDF

Info

Publication number
JP4036864B2
JP4036864B2 JP2004377527A JP2004377527A JP4036864B2 JP 4036864 B2 JP4036864 B2 JP 4036864B2 JP 2004377527 A JP2004377527 A JP 2004377527A JP 2004377527 A JP2004377527 A JP 2004377527A JP 4036864 B2 JP4036864 B2 JP 4036864B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
brine
hot water
temperature
heat storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004377527A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006183933A (ja
Inventor
雅久 大竹
Original Assignee
三洋電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
Priority to JP2004377527A priority Critical patent/JP4036864B2/ja
Publication of JP2006183933A publication Critical patent/JP2006183933A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4036864B2 publication Critical patent/JP4036864B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

本発明は、太陽光発電システムに関するものである。
従来より、太陽電池を用いて太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換して使用する太陽光発電システムが提案されている。この太陽光発電システムは、例えば、住宅の屋根上などの太陽光が充分に当たる場所に太陽電池パネルを設置して、太陽光発電を行うものである。
このような太陽光発電システムでは、太陽光を電気エネルギーに変換する際に、太陽電池パネルが発熱する上、太陽光により太陽電池自体が加熱されることから、太陽電池パネルの温度が上昇する。しかしながら、太陽電池パネルは、その光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が通常30℃前後を境として高温になると急速に低下する特性があり、太陽光発電を効率よく行うためには、受光時の太陽電池パネルの温度上昇を抑えることが重要である。
特許文献1には、ヒートポンプ装置を備えた太陽光発電ヒートポンプ装置において、冷凍回路の蒸発器を太陽電池パネルの裏側に設けてこの蒸発器での冷熱によって太陽電池パネルの冷却を行うと共に、冷凍回路の凝縮器により貯湯運転を行う方法が開示されている。
また特許文献2には、送風手段を用いて太陽電池パネルの冷却を行うと共に、この太陽電池パネルからの排熱をヒートポンプ装置の蒸発器に集熱して、光電変換効率の向上とヒートポンプ加熱運転の効率向上を実現する方法が開示されている。
特開2003−336930号公報 特開2002−333217号公報
ところで、例えばヒートポンプ装置により給湯を行う所謂ヒートポンプ給湯機では、日射の無い夜間に、通常の電気料金に比べて割安な深夜電力を利用して給湯運転を行うことが一般的であり、上記従来のヒートポンプ装置を備えた太陽光発電システムでは、電気料金が夜間に比べて割高な昼間にヒートポンプ装置を駆動しなければ太陽電池パネルの冷却を実行することができない、という問題があった。
本発明は係る従来の課題鑑みて成されたものであり、太陽電池パネルの発電効率の低下を抑制するために、ヒートポンプ装置により効率的に太陽電池パネルを冷却することができる太陽光発電システムを提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係る太陽光発電システムは、太陽光発電を行う太陽電池パネルと、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器を順次接続して成る冷凍サイクルを備えたヒートポンプ装置と、前記放熱器により水を加熱する温水回路と、該温水回路に接続され前記加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、前記蒸発器と熱交換可能に設けられる蓄熱手段と、前記太陽電池パネル及び前記蓄熱手段と熱交換可能に接続し、ブライン又は蓄熱材を循環するブライン循環回路と、制御装置とを備え、該制御装置により、深夜電力料金となる時間帯には前記ヒートポンプ装置の前記圧縮機を駆動して前記貯湯タンクに貯湯すると共に容器内のブライン又は蓄熱材を前記蒸発器により冷却し、前記太陽電池パネルの発電時には前記容器内のブライン又は蓄熱材により、前記ブライン循環回路内のブライン又は蓄熱材を冷却し、このブライン又は蓄熱材により前記太陽電池パネルを冷却する太陽光発電システムにおいて、前記蒸発器は、前記容器内に設けられる第1の熱交換器と、該第1の熱交換器と選択的に並列に接続され外気と熱交換をする第2の熱交換器と、から構成され、前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が外気温度よりも高い場合には前記第1の熱交換器に冷媒を流通させ、前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が外気温度よりも低い場合には前記第2の熱交換器に冷媒を流通させることを特徴とする
本発明の請求項2に係る太陽光発電システムは、太陽光発電を行う太陽電池パネルと、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器を順次接続して成る冷凍サイクルを備えたヒートポンプ装置と、前記放熱器により水を加熱する温水回路と、該温水回路に接続され前記加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、前記蒸発器と熱交換可能に設けられる蓄熱手段と、前記太陽電池パネル及び前記蓄熱手段と熱交換可能に接続し、ブライン又は蓄熱材を循環するブライン循環回路と、制御装置とを備え、該制御装置により、深夜電力料金となる時間帯には前記ヒートポンプ装置の前記圧縮機を駆動して前記貯湯タンクに貯湯すると共に容器内のブライン又は蓄熱材を前記蒸発器により冷却し、前記太陽電池パネルの発電時には前記容器内のブライン又は蓄熱材により、前記ブライン循環回路内のブライン又は蓄熱材を冷却し、このブライン又は蓄熱材により前記太陽電池パネルを冷却する太陽光発電システムにおいて、前記蒸発器は、前記容器内に設けられる第1の熱交換器と、該第1の熱交換器と選択的に並列に接続され外気と熱交換をする第2の熱交換器と、から構成され、前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が前記太陽電池パネルの温度よりも高い場合には前記第1の熱交換器に冷媒を流通させ、前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が太陽電池パネルの温度よりも低い場合には前記第2の熱交換器に冷媒を流通させることを特徴とする
本発明によれば、夜間の貯湯運転時に得られる冷熱を利用することにより、昼間の太陽電池パネルでの発電時に当該太陽電池パネルを冷却することができ、太陽電池パネルの発電効率を向上させることができる。
本発明の太陽光発電システムは、太陽電池パネルをより効率的に冷却し、太陽電池パネルの温度上昇を抑えることにより発電効率の低下を抑制することを特徴とする。以下、本発明の太陽光発電システムの好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施例を図面に基づき詳述する。図1は、本発明の一実施例としての太陽光発電システム1の概略構成図、図2は同太陽光発電システム1の電気ブロック図をそれぞれ示している。
本実施例の太陽光発電システム1は、図1に示すように太陽光を受けて発電する太陽電池パネル40と、この太陽電池パネル40の発電電力若しくは系統商用交流電源により駆動される圧縮機2を備えるヒートポンプ装置10と、このヒートポンプ装置10により冷却されたブラインが循環されるブライン循環回路30と、温水回路20と、を含む。尚、本実施例におけるブラインとは、水、エチレングリコール等を水で希釈したもの、塩水、オイルなどの流動性の熱媒体を指すものとする。
太陽電池パネル40は、例えば建物の屋根上や屋上などの太陽光が十分に当たる場所に設置される。そして太陽電池パネル40に太陽光が照射されることで、当該太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換し、所定の発電電力を得ることができる。
ヒートポンプ装置10は、圧縮機2と、放熱器3と、減圧装置としての膨張弁4と、冷媒の蒸発器として機能する蓄熱用熱交換器5Aと、この蓄熱用熱交換器5Aと並列に接続されると共に三方弁7により蒸発器5Bと選択的に冷媒が流され蓄熱用熱交換器5Aと同様に蒸発器として機能する空気熱交換器6と、を含み、夫々が冷媒配管8により順次環状に接続され冷凍サイクルを構成している。また、前記空気熱交換器6は冷媒と空気(外気)とを熱交換させるためのものであり、この空気熱交換器6の近傍には当該空気熱交換器6に空気を通風するためのファン6Fが設置されている。
ここで、ヒートポンプ装置10には冷媒として地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素冷媒(CO2)を使用しており、圧縮機2の潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、PGA(ポリアルキレングリコール)、POE(ポリオールエステル)等が使用される。
ブライン循環回路30は、ブラインが封入及び循環されるブライン配管32と、内部でブラインが貯留又は流されるブラインタンク5と、循環ポンプ31と、前記太陽電池パネル40の裏側に交熱的に例えば蛇行上に設けられ、ブラインが循環する冷却配管33と、を含み、夫々が前記ブライン配管32を介して接続されている。尚、前記ブラインタンク5はその内部に前記蓄熱用熱交換器5Aが備えられており、ヒートポンプ装置10のヒートポンプ作用によってブラインタンク5内に貯留されるブラインが蓄熱用熱交換器5Aにより冷却され、当該ブラインタンク5内に貯留される。
温水回路20は前記ブライン循環回路と同様にヒートポンプ装置10の作用によって温められた温水を貯湯及び給湯に利用するものであり、お湯を貯留するために図示しない断熱材で覆われている貯湯タンク29と、該貯湯タンク29内を温水が上部から入り下部から出るように接続されている温水配管21と、該温水配管21内の水を循環するための温水ポンプ23と、貯湯タンク29下部から出た水と冷媒配管8の冷媒とが放熱器3で熱交換する水量を調整するための流量調整弁27と、温水配管21に給水するために貯湯タンク29の下部に接続される給水配管28と、この給水の要否を制御するための給水弁25と、を含む。尚、流量調整弁27の出口側の温水配管21はヒートポンプ装置10の放熱器3にて、冷媒配管8と対向流で熱交換可能に接続されている。
更に温水回路20は給湯側(利用側)として、貯湯タンク29内の湯が上部から下部へと高温から低温までの所謂温度成層が形成されていることを利用して、所定温度の給湯を行うために貯湯タンク29の高さ方向3ヶ所に接続される給湯配管22A(高温側)、22B(中温側)、22C(低温側)と、当該給湯配管22A〜22Cから取水された温度差のある湯を混合されて所定温度の給湯を行うための給湯混合弁26A、26Bと、を含む。
一方、太陽光発電システム1は図2に示すように、圧縮機2と、ブライン循環回路30の循環ポンプ31、温水回路20の温水ポンプ23及び給湯ポンプ24の運転を制御するためのマイクロコンピュータから成る制御装置50が設けられている。また、制御装置50には、太陽電池パネル40の温度を検出するための温度センサ41と、外気温度を検出するための温度センサ42と、ブラインタンク5内又は後述する蓄熱タンク9内の温度を検出する温度センサ43と、貯湯タンク29内の温度を検知する温度センサ44等も接続されている。
圧縮機2は室内分電盤52に接続され、該室内分電盤52にはDC/AC変換装置51を介して、屋根上等に設置された前記太陽電池パネル40が接続されている。更に、室内分電盤52には系統商用交流電源ACが接続されている。更に、この室内分電盤52には貯湯タンク29及び照明器具、洗濯機、電子レンジ、オーブン、電熱器、エアコン、暖房器具、扇風機、冷蔵庫、テレビ、ビデオなどの音響機器、コピー機器、電話或いは工作機械などの電気機器から成る室内負荷53が接続されている。
この室内分電盤52は、屋内配電線の一部に大量の電流が流れることにより屋内全体の給電が停止してしまうのを防止するため室内の使用箇所に応じて電力量を分配する器具である。
また、太陽電池パネル40は、室内負荷53及び太陽光発電システム1等一般家庭で昼間使用する全体の電力をまかなえる、例えば、約3kW〜5kW或いはそれ以上の大きな発電能力を有するものが備えられている。そして、太陽光パネル40で発電された電力は、周知のとおり、直流(DC)電力であるため、一般家庭で使用可能な電力に変換するためのDC/AC変換装置51が設けられ、このDC/AC変換装置51にはインバータ装置、電力調整装置、系統連系保護装置(これら図示せず)が設けられている。
そして、太陽光パネル40で発電された直流電力は、DC/AC変換装置52のインバータ装置で交流電力に変換され、一般家庭で使用可能な電圧(100V或いは200V)、周波数(50Hz或いは60Hz)に調整される。変換された電力は、室内分電盤52にて分電された後、太陽光発電システム1や室内負荷53に供給される。尚、DC/AC変換装置51にて直流電力を一般家庭で使用できる周波数及び電圧の交流電力に変換する技術については、従来から周知の技術であるため詳細な説明を省略する。
また、室内分電盤52は必要に応じて逆潮流可能なものとしても良い。この場合、ソーラーパネル40にて発電された電力で室内負荷53(太陽光発電システム1を含む)を作動させた状態で、余剰電力が出た場合、当該太陽電池パネル40で発電された余剰電力を系統商用交流電源ACに流し、電力会社に売電することが可能となる。
尚、太陽電池パネル40で発電された電力に不足が生じた場合は、系統商用交流電源ACを使用し、室内分電盤52が太陽光発電システム1の圧縮機2や循環ポンプ31、温水ポンプ23及び給湯ポンプ24、室内負荷53に供給することになる。ここで、太陽電池パネル40で発電した電力をインバータで変換して系統商用交流電源ACに供給して電力会社に売買する技術については従来から周知の技術であり詳細な説明を省略する。また、売電装置は室内分電盤52に設けても或いは別に設けても差し支えない。
ここで、制御装置50は貯湯タンク29に温水を流して温水を生成する場合には、温水回路20の温水ポンプ23と流量調整弁27及びヒートポンプ装置10の圧縮機2を運転すると共に、ブラインタンク5内のブラインを冷却することで冷熱を蓄熱する。そして、貯湯タンク29内の温水が所定の温度に加熱されると圧縮機2等の運転を停止する。尚、当該貯湯運転は通常深夜電力を利用して行うものとする。また、制御装置50はタイマー機能を備えており、当該タイマーにより制御装置50は、深夜に貯湯運転を開始するものとする。
また、制御装置50は、太陽電池パネル40が発電中の場合には、温度センサ43にて検出されるブラインタンク5内の温度と、温度センサ42にて検出される外気温度42との温度差に基づいて循環ポンプ31の運転を制御するものであるが、詳細は後述する。
以上の構成で、次に本実施例における太陽光発電システム1の動作について図4を参照して説明する。
図4は、本実施例の太陽光発電システム1の運転フローを示したものであり、当該太陽電池発電システム1の運転は概ね、昼間の太陽電池パネル40による太陽光発電と、該太陽光発電時の太陽電池パネル40の冷却運転と、夜間の深夜電力を利用した貯湯及び冷熱の蓄熱運転と、により構成される。尚、本実施例では先ず夜間のヒートポンプ装置10の運転を開始する場合から説明するが、本発明の太陽光発電システム1は必ずしも夜間のヒートポンプ装置10の運転から開始する必要が無い。
先ず、ステップ1(S1)が実行される。即ち、制御装置50はタイマー機能により、予め設定された時刻、例えば深夜電力時間である23時になると、系統商用交流電源ACにて圧縮機2及び温水ポンプ23を駆動する。圧縮機2が駆動されると、当該圧縮機2で圧縮され高温高圧となり吐出される二酸化炭素冷媒は、冷媒配管8を介して放熱器3に流入する。
このとき、圧縮機2で圧縮された二酸化炭素冷媒は約+90℃に加熱されており、放熱器3において温水ポンプ23により温水配管21を流れる水と熱交換して冷却される。反対に温水配管21内の水は温められて温水となる。この放熱器3を通過する過程で二酸化炭素冷媒は凝縮せず、超臨界のままであるので、温水配管21内を流れる水の加熱能力は極めて高いものとなる。尚、この際の圧縮機2と温水ポンプ23の回転数及び流量調整弁27の開弁度は、温度センサ44により検出される貯湯タンク29内の水温度や温度センサ42により検出される外気温度等に基づき制御される。
ヒートポンプ装置10の運転が開始されると、当該運転中にステップ2(S2)が実行され、温度センサ43と温度センサ42とによりブラインタンク内の温度及び外気温度が測定される。そして、ブラインタンク内の温度が外気温度よりも高い場合にはステップ4(S4)が実行され、三方弁7が蓄熱用熱交換器5Aに冷媒を流通させる方向に開かれる。即ちヒートポンプ装置10の蒸発器として蓄熱用熱交換器5Aが用いられることにより、当該ヒートポンプ装置10は蓄熱用熱交換器5Aを熱源として、放熱器3にて温水配管21内を流れる水を加熱する。これにより、ブラインタンク5内のブラインが冷却され貯留される。
他方、前記ステップ2においてブラインタンク内の温度が外気温度よりも低い場合には、ステップ3(S3)が実行される。この場合には、三方弁7が空気熱交換器6に冷媒を流通させる方向に開かれると共に、ファン6Fが運転される。即ち、ヒートポンプ装置10の蒸発器として空気熱交換器6が用いられ、外気を熱源として放熱器3にて温水配管21内を流れる水を加熱する。これにより、ブラインタンク5内のブラインの温度が著しく低下してブラインが凍結し、後述する太陽電池パネル40の冷却時に循環ポンプ31が動作しないなどの不都合を回避することができる。
また、温水回路20では、上述したように温水配管21内の水は温水ポンプ23の動作により放熱器3内に流入し、ここで前記高温の冷媒によって加熱され温水となって貯湯タンク29内に貯湯される。これにより、貯湯タンク29内には所定量の湯が貯湯されると共に、上述した如く、貯湯タンク29内の湯が上部から下部へと高温から低温までの温度成層が形成される。そして給湯時にはこの温度成層を利用して、給湯ポンプ24と給湯混合弁26A及び26Bの制御により、貯湯タンク29の高さ方向3ヶ所に接続される給湯配管22A(高温側)、22B(中温側)、22C(低温側)からの取水量を調整することで、所定温度の給湯を得ることができる。
尚、上記S2からS4及びS3へのフローは、ステップ5(S5)において、貯湯タンク29内に規定量の湯が貯水されたと判断するまで繰返し継続されることになる。
そして、S5において、貯湯タンク29内に規定量の湯が貯水されたと判断した場合には、ステップ6(S6)が実行され、制御装置50はヒートポンプ装置10の運転を停止する。これにより、必要以上に湯を沸かして無駄な電力を消費したり、電力の深夜時間帯が終了して割高な電気代を払う、などの不都合を回避することができるようになる。
次に、ステップ7(S7)では太陽電池パネル40での発電が始まり、その後太陽電池パネル40での発電中にステップ8(S8)が実行される。このS8では、所定の時刻(例えば季節ごとに設定した日没時間)に達した場合、若しくは太陽電池パネル40の発電電圧が所定値を下回った場合に、ステップ12(S12)に進む。S12では、循環ポンプ31が運転中の場合に、当該循環ポンプ31を停止する。そして、その後は再びS1に戻るという運転フローが実行される。
他方、上記S8にて、所定の時刻に達していない場合や、太陽電池パネル40の発電電圧が所定値以上である場合には、ステップ9(S9)が実行され、上記S2と同様な動作、即ち温度センサ43と温度センサ42とによりブラインタンク5内の温度及び外気温度が測定される。そして、その結果、ブラインタンク5内の温度が外気温度よりも低い場合にはステップ10(S10)が実行され、循環ポンプ31が運転される。これにより、夜間ブラインタンク5内で冷却されたブラインが循環ポンプ31により冷却配管33に流れることにより太陽電池パネル40が冷却されるため、太陽電池パネル40の発電効率を向上させることができる。
また、上記S9において、ブラインタンク5内の温度が外気温度よりも高い場合には、ステップ11(S11)が実行され、循環ポンプ31が運転中である場合には当該循環ポンプ31が停止される。これにより、ブラインにより太陽電池パネル40が加熱されてしまうといった不都合を防止することができるようになる。尚、上記S10又はS11の後は、再びS8を実行するという動作を繰返すこととなり、S8において、所定の時刻、例えば各季節ごとに設定した日没時間に達した場合や、太陽電池パネル40の発電電圧が所定値を下回った場合には、上述した如くS12が実行され、このとき循環ポンプ31が運転中である場合には、当該循環ポンプ31は停止され、再びS1に戻るという運転フローが実行される。
尚、図5に本実施例の太陽光発電システム1の他の運転フローを示す。この場合は、S9において上記各実施例における外気温度の代わりに、温度センサ41により太陽電池パネル40の温度を用いることが図4と異なる。
これにより、上記各実施例の如く、昼間の太陽電池パネル40の冷却時に、ブライン又は蓄熱材34の温度と外気温度との差異により循環ポンプ31を運転可否を判断する場合と比べて、本実施例ではブライン又は蓄熱材34の温度と太陽電池パネル40の温度との差異により循環ポンプ31の運転可否、即ち太陽電池パネル40の冷却の必要性を判断するので、より正確に太陽電池パネル40の冷却の要否を判断することができるようになる。尚、S9においては、ブライン又は蓄熱材34温度が太陽電池パネル40の温度よりも低い場合にはS10を実行し、ブライン又は蓄熱材34の温度が太陽電池パネル40の温度よりも高い場合にはS11を実行するものとする。
以上詳述した如く、本実施例によれば、割安な深夜電力の利用による貯湯と給湯を行うと共に、貯湯運転時に従来のヒートポンプ装置を用いた給湯機では利用されていなかった蒸発器における冷却作用を、ブラインを冷却して貯留しておくことにより、昼間、太陽電池パネル40の冷却に利用することが可能となり、当該太陽電池パネル40の発電効率の向上とエネルギー消費量の低減効果が期待できる。また、割安な深夜電力利用により経済的な運転が可能となる。更には昼夜の電力消費バランスが改善されることにより、社会的な電力負荷平準化に貢献することができる。
更に、本実施例によれば、昼間太陽電池パネル40を冷却することにより温められたブラインタンク5内のブラインを熱源として、即ち、夜間のヒートポンプ装置10及び温水回路20による貯湯運転の熱源として上記ブラインに昼間蓄熱された太陽熱を用いるので、ヒートポンプ装置10による貯湯運転の効率を向上させることができる。
図3は、本発明の第2の実施例としての太陽光発電システム1の概略構成図を示している。尚、図3において上記実施例1と同符号が付されているものは、同一若しくは同様の機能又は効果を奏するものとする。この場合は、上記実施例1におけるブラインタンク5の代わりに蓄熱材34が封入された蓄熱タンク9が備えられることと、該蓄熱タンク内にブライン熱交換器9Aを備えること以外は上記実施例1と同様の構成である。
蓄熱材34としては、顕熱蓄熱材又は潜熱蓄熱材が封入される。顕熱蓄熱材としては上記ブラインなどが用いられる。また、潜熱蓄熱材としては水を用いた所謂氷蓄熱の他、相変化物質、所謂PCM(Phase Change Material)が用いられる。尚、このPCMとして、石油パラフィンワックス、例えば、nーテトラデカン(融点:5.5℃)、nーペンタデカン(融点:10.0℃)、またその他の無機化合物では、硫酸ナトリウムを基礎物質とする水化物、塩水化物混合系、例えば、硫酸ナトリウム10水化塩/塩化ナトリウム/塩化アンモニア(融点:13℃)などがある。
また、蓄熱用熱交換器5Aとブライン熱交換器9Aは上記蓄熱タンク9内の蓄熱材34、と熱交換器可能に接続される。そして、本実施例においては、蓄熱材34にてヒートポンプ装置10により発生される冷熱を蓄熱するものとする。
次に、本実施例における太陽光発電システムの動作について、実施例1と同様に図4の運転フローを用いて説明する。図4についても上記図3の場合と同様、S1からS12までの各動作ステップは、上記実施例1におけるS1からS12までの動作ステップと同一、又は同様の動作を行うものとする。
尚、本実施例においては、S2及びS9において上記実施例1の場合のブライン温度の代わりに蓄熱材34の温度を用いることと、S4においてヒートポンプ装置10の熱源ととして上記実施例1のブラインの代わりに蓄熱材34を用いること、が上記実施例1と相違するが、これ以外は実施例1の場合と同様な運転フローが構成される。
以上、本実施例では、ヒートポンプ装置10の蓄熱用熱交換器5Aにより蓄熱材34を冷却する構成としてことにより、上記実施例1の如くブラインタンク5を用いた場合に比べて、ブラインの凍結等の問題が解消されることから、より一層蓄熱量の向上若しくは、蓄熱タンク9の小型化を図ることができる。
尚、上記各実施例では、ヒートポンプ装置10の減圧装置として膨張弁4を用いることとしたが、これに限らずキャピラリチューブを用いても良いものである。
また、上記各実施例では、冷却配管33を蛇行状であるとしたが、これに限らずコイル状、らせん状等の種々の配管を用いることが可能であり、蓄熱用熱交換器5A、空気熱交換器6及びブライン熱交換器9A等の各熱交換器においても、その形状や形式は、本実施例に限定されるものではない。
更に、上記各実施例では、図4又は図5の本発明の太陽光発電システム1の運転フローにおいて、S5で貯湯タンク29が規定の貯湯量が貯湯されたと判断できる場合には、S6が実行され、制御装置50はヒートポンプ装置10の運転を停止した後、S7にて太陽電池パネル40が発電を開始するとしたが、給湯使用量の多い日などでは、夜間の深夜電力時間帯に貯湯タンク29が規定の貯湯量に達せずに、夜が明け、太陽電池パネル40が発電を開始する場合がある。このような場合には、S6を実行することなく、S7が実行され、太陽電池パネル40が発電中においても貯湯タンク29が規定の貯湯量に達するまでヒートポンプ装置10による貯湯運転を行ってもよい。
本発明の実施例の太陽光発電システム1の概略構成図である。 本発明の実施例の太陽光発電システム1に関する電気ブロック図である。 本発明の他の実施例の太陽光発電システム1の概略構成図である。 本発明の実施例の運転フローを示す図である。 本発明の実施例の他の運転フローを示す図である。
符号の説明
1 太陽光発電システム
2 圧縮機
3 放熱器
4 膨張弁
5 ブラインタンク
5A 蓄熱用熱交換器
6 空気熱交換器
6F ファン
7 三方弁
8 冷媒配管
9 蓄熱タンク
9A ブライン熱交換器
10 ヒートポンプ装置
20 温水回路
21 温水配管
22A、22B、22C 給湯配管
23 温水ポンプ
26A、26B 給湯混合弁
27 流量調整弁
28 給水配管
29 貯湯タンク
30 ブライン循環回路
31 循環ポンプ
32 ブライン配管
33 冷却配管
34 蓄熱材
40 太陽電池パネル
41、42、43、44 温度センサ
50 制御装置
51 DC/AC変換装置
52 室内分電盤
53 室内負荷




Claims (2)

  1. 太陽光発電を行う太陽電池パネルと、
    圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器を順次接続して成る冷凍サイクルを備えたヒートポンプ装置と、
    前記放熱器により水を加熱する温水回路と、
    該温水回路に接続され前記加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、
    前記蒸発器と熱交換可能に設けられる蓄熱手段と、
    前記太陽電池パネル及び前記蓄熱手段と熱交換可能に接続し、ブライン又は蓄熱材を循環するブライン循環回路と、
    制御装置とを備え、
    該制御装置により、深夜電力料金となる時間帯には前記ヒートポンプ装置の前記圧縮機を駆動して前記貯湯タンクに貯湯すると共に器内のブライン又は蓄熱材を前記蒸発器により冷却し、
    前記太陽電池パネルの発電時には前記容器内のブライン又は蓄熱材により、前記ブライン循環回路内のブライン又は蓄熱材を冷却し、このブライン又は蓄熱材により前記太陽電池パネルを冷却する太陽光発電システムにおいて、
    前記蒸発器は、前記容器内に設けられる第1の熱交換器と、該第1の熱交換器と選択的に並列に接続され外気と熱交換をする第2の熱交換器と、から構成され、
    前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が外気温度よりも高い場合には前記第1の熱交換器に冷媒を流通させ、前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が外気温度よりも低い場合には前記第2の熱交換器に冷媒を流通させることを特徴とする太陽光発電システム。
  2. 太陽光発電を行う太陽電池パネルと、
    圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器を順次接続して成る冷凍サイクルを備えたヒートポンプ装置と、
    前記放熱器により水を加熱する温水回路と、
    該温水回路に接続され前記加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、
    前記蒸発器と熱交換可能に設けられる蓄熱手段と、
    前記太陽電池パネル及び前記蓄熱手段と熱交換可能に接続し、ブライン又は蓄熱材を循環するブライン循環回路と、
    制御装置とを備え、
    該制御装置により、深夜電力料金となる時間帯には前記ヒートポンプ装置の前記圧縮機を駆動して前記貯湯タンクに貯湯すると共に容器内のブライン又は蓄熱材を前記蒸発器により冷却し、
    前記太陽電池パネルの発電時には前記容器内のブライン又は蓄熱材により、前記ブライン循環回路内のブライン又は蓄熱材を冷却し、このブライン又は蓄熱材により前記太陽電池パネルを冷却する太陽光発電システムにおいて、
    前記蒸発器は、前記容器内に設けられる第1の熱交換器と、該第1の熱交換器と選択的に並列に接続され外気と熱交換をする第2の熱交換器と、から構成され、
    前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が前記太陽電池パネルの温度よりも高い場合には前記第1の熱交換器に冷媒を流通させ、前記容器内のブライン又は蓄熱材の温度が太陽電池パネルの温度よりも低い場合には前記第2の熱交換器に冷媒を流通させることを特徴とする太陽光発電システム。
JP2004377527A 2004-12-27 2004-12-27 太陽光発電システム Expired - Fee Related JP4036864B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004377527A JP4036864B2 (ja) 2004-12-27 2004-12-27 太陽光発電システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004377527A JP4036864B2 (ja) 2004-12-27 2004-12-27 太陽光発電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006183933A JP2006183933A (ja) 2006-07-13
JP4036864B2 true JP4036864B2 (ja) 2008-01-23

Family

ID=36737176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004377527A Expired - Fee Related JP4036864B2 (ja) 2004-12-27 2004-12-27 太陽光発電システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4036864B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109286367A (zh) * 2018-08-24 2019-01-29 广东南控电力有限公司 一种可控温光伏系统

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100453926C (zh) * 2006-11-09 2009-01-21 中国科学技术大学 光伏太阳能热泵多功能一体化系统
AT504564B1 (de) * 2006-11-23 2008-09-15 Stojec Mario Paul Wärmepumpe
JP2008180473A (ja) * 2007-01-26 2008-08-07 Kenji Umetsu ハイブリッドエネルギー利用ヒートポンプ装置
GB2452754A (en) * 2007-09-14 2009-03-18 Ice Energy Heat Pumps Ltd Method and apparatus for cooling a photovoltaic cell by means of a heat pump
JP4980304B2 (ja) * 2008-06-27 2012-07-18 オーエム計画株式会社 ソーラーハウス
DE202008008747U1 (de) * 2008-07-02 2008-11-27 Giritsch, Johann Photovoltaikanlage
WO2010005402A2 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 Kajetan Bajt Photovoltaic surfaces cooling system
JP5359195B2 (ja) * 2008-10-30 2013-12-04 株式会社ノーリツ ソーラーシステム
JP5515059B2 (ja) * 2009-02-17 2014-06-11 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 太陽光熱複合発電システムを利用した給湯装置
JP5378018B2 (ja) * 2009-03-17 2013-12-25 西松建設株式会社 給湯システムおよびその運転方法
JP5126198B2 (ja) * 2009-10-22 2013-01-23 三菱電機株式会社 貯湯式給湯装置、貯湯式給湯装置の制御方法
JP2011149678A (ja) * 2010-01-23 2011-08-04 Noriari Yamashita ヒートポンへの接続システム
CN101825350B (zh) * 2010-04-22 2011-07-20 哈尔滨工业大学 蓄热式防冻太阳能集热器系统
CN101818941B (zh) * 2010-04-22 2011-06-29 哈尔滨工业大学 风热式防冻太阳能集热器系统
US20130036752A1 (en) * 2011-08-08 2013-02-14 Earthlinked Technologies, Inc. System and method for cooling photovoltaic cells
SG10201505046VA (en) * 2011-08-25 2015-08-28 Kenneth Keung Yum Yu System of geothermal cooling for photovoltaic solar panels and application thereof
KR20130035139A (ko) * 2011-09-29 2013-04-08 엘지이노텍 주식회사 태양광 발전장치
FR2984470A1 (fr) * 2011-12-16 2013-06-21 Cheikh Moncef Ben Systeme de climatisation par stockage de froid a l'energie solaire
CN102589148B (zh) * 2012-03-05 2013-03-27 惠州市卓耐普智能技术有限公司 塔式太阳能热泵热水系统
CN102635980B (zh) * 2012-05-07 2014-03-26 上海理工大学 太阳能光伏热泵系统
KR101512840B1 (ko) * 2013-08-02 2015-04-20 주식회사 피엠케이 다기능 고효율 태양광 발전 시스템
JP6329347B2 (ja) * 2013-08-07 2018-05-23 大和ハウス工業株式会社 太陽エネルギー利用システム
KR101704402B1 (ko) * 2015-06-23 2017-02-09 대한민국 온도 조절이 가능한 태양광 패널을 이용한 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109286367A (zh) * 2018-08-24 2019-01-29 广东南控电力有限公司 一种可控温光伏系统
CN109286367B (zh) * 2018-08-24 2020-06-05 广东南控电力有限公司 一种可控温光伏系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006183933A (ja) 2006-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3196559A1 (en) Optimised heat pump system
Arteconi et al. Domestic demand-side management (DSM): Role of heat pumps and thermal energy storage (TES) systems
EP2502004B1 (en) Energy storage systems
Mammoli et al. Energetic, economic and environmental performance of a solar-thermal-assisted HVAC system
CN1229596C (zh) 热泵式热水供给机
US7555897B2 (en) Independent system of energy and heat supply
JP4548694B2 (ja) エンジンの排熱回収装置
US7827814B2 (en) Geothermal water heater
Helm et al. Solar heating and cooling system with absorption chiller and low temperature latent heat storage: energetic performance and operational experience
US6792938B2 (en) Air type solar system
Fong et al. Comparative study of solar cooling systems with building-integrated solar collectors for use in sub-tropical regions like Hong Kong
CN101949612B (zh) 一种利用城市热网驱动的供冷方式
Weber et al. Solar cooling with water–ammonia absorption chillers and concentrating solar collector–Operational experience
JP3620701B2 (ja) コジェネレーション装置
CN102483247B (zh) 供暖系统及供暖系统控制方法
JP3918807B2 (ja) 貯湯式電気給湯機
JP5306621B2 (ja) 電力供給システム
JP5779070B2 (ja) 太陽エネルギ利用システム
JP5365358B2 (ja) 電力負荷制御装置および電力負荷制御方法
US20140166232A1 (en) Optimized heating and cooling system
RU2350847C1 (ru) Система автономного теплоснабжения потребителей с использованием низкопотенциального источника тепла и электроснабжения от возобновляемых источников энергии
JP4631967B2 (ja) 蓄電蓄熱装置
US7905110B2 (en) Thermal energy module
US20120125019A1 (en) Self sustaining energy system for a building
KR100923962B1 (ko) 지열원을 활용한 히트펌프 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070410

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070626

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070731

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071002

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071030

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees