2015 Fiscal Year Research-status Report
3次元太陽光発電モジュールFPMを用いた発電樹林構成法
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26420248
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
谷内 利明 東京理科大学, 工学部, 教授 (90349845)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 太陽光発電 / 太陽エネルギーの利用向上 / 再生可能エネルギー / 植物の葉序 / フィボナッチ数列 / メガソーラー / タンデム型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平面パネル構成のメガソーラの大規模な導入は、クリーンエネルギーの利用拡大を図る反面、広大な土地を遮蔽することによる植生への影響等が懸念される。一方、我々が提案している3次元太陽光発電モジュールFPM (Fibonacci Number Photovoltaic Module) では、太陽電池パネルが植物の葉序に倣って取付けられている。このため、太陽エネルギーの最大利用が図れると共に、良好な通風性が確保でき時刻に応じて光の遮蔽箇所が変化すること等から、樹木と同様に自然と調和したメガソーラ（発電樹林）の建設が可能である。そこで本研究では、発電樹林の実現に当たって技術課題の解決を図っている。今年度得られた主な結果を以下に示す。(1) 発電樹林を構成するFPMの最適な樹形を求めるため、昨年度確立した投影法によるシミュレーション手法を用いて、各太陽電池パネルの最適取り付け傾斜角度を算出した。(2) 昨年度得られた隣接FPMの影の影響特性を用いて発電樹林配置構成を検討し、ハニカムパタンが正方形パタンに比較して影の影響が少ないことを明らかにした。(3) タンデム型モジュール実現に向け、太陽電池パネル表面および裏面の日射スペクトルを測定し、芝生面上では表面と裏面で日射スペクトルが短波長側で大きく異なるが、現在の各種太陽電池ではこのスペクトルの違いによって発電量にほとんど差がでないことを明らかにした。 (4) 発電樹林を構成するFPMの最適太陽電池パネル形状を求める一環として、直達光に加えて散乱光・反射光も含めた曲面太陽電池パネル上での発電量推定手法を明らかにした。(5) FPMを構成する各太陽電池パネルの最大出力を取り出すため、時分割方式によるMPPT制御の文献を調査し、その構成法を明らかにした。
上記の研究結果については、学術論文１件、国際会議発表2件、国内学会発表6件で公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
発電樹林の実現に当たっては、以下の技術課題を実現する必要がある。(1) 発電樹林を構成するFPMの最適な樹形（葉序、サイズ、形状等）を明らかにすること。(2) 反射光・散乱光を積極的に利用する発電樹林では、FPMの上段と下段で光のスペクトルや強度に合わせて太陽電池セルを選定するタンデム型モジュールが有効と考えられ、その最適構成を明らかにすること。(3) 発電樹林では、各FPMやそれを構成する個々の太陽電池セルの受光条件が異なるため、其々の太陽電池セルに合わせた負荷条件に設定する制御法やインバータを含む出力回路等を明らかにすること。
平成27年度は、前年度に引続き(1)と(2)の課題に主に取組み、上記研究実績の概要で述べたようにほぼ当初計画通りの結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り、投影法による発電量シミュレーション手法を用いて、発電樹林における各FPMを構成する太陽電池パネルのセル構成や、FPMの樹形（葉序、サイズ、形状等）、FPMの配置パタンと発電量との関係をさらに明らかにする。またタンデム型モジュール実現に向けて、散乱光や反射光を加味したシミュレーション手法を確立すると共に、両面パネルFPMの発電特性を続けて解析する。FPMを構成する各太陽電池パネルに合わせた負荷条件に設定する制御法やインバータを含む出力回路等については、時分割方式によるMPPT回路や小容量の電力をも取り出すため蓄電池をバッファーとする方式等について技術調査をさらに進める。なお、年間を通じたフィールド試験は、設置場所を確保できないため中止し、MET-PVデータを基にシミュレーションにより年間を通じた特性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
FPMを構成する太陽電池パネル等の値段がやや安価になったため3187円の繰り越しが出た。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記金額は28年度の物品費として使用する。
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