2014 Fiscal Year Research-status Report
エクセルギー最大化を目指したハイブリッドソーラーコレクタに関する研究
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26420883
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
松尾 廣伸 静岡大学, 工学研究科, 助教 (70293610)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 太陽エネルギー / ハイブリッドソーラーコレクタ / 電熱併給 / ヒートポンプ / エクセルギー / 井水熱利用 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
既設の太陽光発電システムに後付することでハイブリッドソーラーコレクタ化を行う集熱部分の設計・試作・動作試験を複数回行った。長期試験に備えて耐熱温度の向上に加え、ＰVパネルへの圧力負荷軽減と密着性の確保の両立を図るべく改良を重ねたが、本パネルの特徴である樹脂密着型構造のために溶着面がブラインの水圧に耐えられず、完成に至っていない。溶着方法の改良や水圧が掛からず密着性の高い方法の検討を行っている。
一般家庭を想定した実験を行うために、設置場所の調整を行って鉄骨架台を設置し、240Wの太陽光発電パネル18枚（合計4.3kW）及びパワーコンディショナーを設置し、学内系統へと連系して発電を開始した。予備実験として、日射量、直流電流･電圧特性交流発電電力の計測、パネル温度の計測を行い、使用パネルの配置による違い・温度特性の把握・検討を行った。
低コスト化のために土壌熱源の代替方法の検討を行い、その代わりに既設の深井戸の揚水管に井水熱交換器及び複数の熱電対を設置し、井水温度の計測を開始した。また、ヒートポンプユニットおよび周辺回路の仕様に関して製作メーカーと打合せを行い、仕様の決定を行った。
一般家庭の屋根面への設置を想定し土壌熱利用システムとヒートポンプユニットを搭載せずに、PVの一部をソーラーコレクタまたはハイブリッドソーラーコレクタへと置換した場合に電力及び熱取得量がどのようになるかのシミュレーションを行った。その結果、電力をAPF倍して取得熱量と足し合わせたESTG（等価太陽熱取得量）として考えると、我々が提案する樹脂密着型のシステムが最も優れていることを示した。また、日射量のデータ補間方法に関する検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
後付の集熱パネル部分の製作は民間の会社に依頼予定であったが、引き受け手がなく、研究室で自作することとなった。その際、これまでのパネルの問題点を改善するために新しい試みを取り入れたが、溶着強度が不足する結果となった。
学内での調整に手間取り設置場所の確定が遅れた。また、設置場所の強度の問題による架台の設計上の問題の解決にも時間を要した。
土壌（井水）熱源は費用の減額により一旦諦めたが、既設井戸の利用により採熱管の設置を行うことができた。その調整及び設置方法の検討に時間を要した。
ヒートポンプは、費用の減額により購入を諦め、民間企業との共同開発品を借りる形としたため、その作成に時間を要している。
以上のように、一般住宅負荷を想定した試験に関しては遅れているものの、シミュレーションの作成に関しては予定よりも早く取り掛かり進行していることから、「(3)やや遅れている。」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
６月にはヒートポンプも設置し、システム全体の配管を終え、各種データの取得を開始する。大凡、以下のような流れを想定している。１．井水熱利用時のHP採熱能力と井水温度の日周期変化（６月中旬）: GS+HP+ST。２．HSCを用いた既存システム動作（６月下旬）: HSC＋ST (with EC) 。３．HSCをHPで冷却した際の発電及び集熱量（７月上旬）: HSC＋HP（ST）。４．２に廃熱のための井水熱源を加えた動作（７月中旬）: HSC+GS+ST (with EC)。５．３に廃熱のための井水熱源を加えた動作（７月下旬）: HSC+HP(ST)+GS。６．システム全体の最適化と長期的な取得熱量及び井水温度の計測（８月以降）: HSC+HP(ST)+GS。７．シミュレーションの作成および評価。８．秋季および冬季実験。
集熱パネルの溶着部分の強度が十分でないことが問題となっている。今後も問題が解決されない場合には、集熱効率は低下するもののPVパネルへの接触部分には圧力が掛からない構造に変更する。
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Research Products
(1 results)
