気象情報に基づく日射量予測を利用した太陽熱/電力給湯システムの構築と効率的運用法

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650305
• 研究機関: 舞鶴工業高等専門学校
• 研究代表者: 中川 重康 舞鶴工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (60155679)
• 研究分担者: 西村 萬平 舞鶴工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (60043353)
• キーワード: 日射量予測 / 天気予報 / 太陽熱 / 深夜電力 / 給湯システム / 強制循環式集熱器 / 日射量測定 / 電力量削減

研究概要

シミュレーションにより予測誤差30%以下であれば、日射量予測による効果が現れ、数日先の日射量を予測することにより、さらに経済的な運用が可能であることが明らかとなった。
一方、舞鶴において、全天日射量、傾斜面日射量、気温、風向および風速を1999年5月から測定した。日射量は太平洋側地域に劣らない量であったが、冬季にはかなり低い値となった。特に平成11年度は舞鶴海洋気象台史上初の積雪量となり、ファン付き日射計も埋もれることとなった。過去の気象庁気象データから舞鶴における天気に基づく全天日射量の推定誤差率を求めた所、6月を除く4月〜10月において10〜15%の範囲に収まるが、それ以外の月では15〜20%の範囲となった。この手法を文字放送から得た天気予報に適用し、日射量予測を実施した。その結果、冬季および春季の"晴れ"という予報以外において、天気予報による日射量予測が70%以上の確率で予測誤差30%以下を達成することが分かった。
太陽熱/電力給湯システムにおいて、市販集熱器と市販深夜電力給湯器との組み合わせを検討した結果、貯湯タンクを1つにした構成が本研究に適当であることが分かり、これを新たに設計し、校内に設置した。集熱器、貯湯タンク、配管などにセンサーを取り付け温度を計測した結果、天気が安定した場合における集熱特性および放熱損失が明らかとなった。
以上の経過により、システム全体の稼働状況が漸く整った。今後、日射量予測値を制御量として、深夜電力による加熱を行い、翌日の給湯量および使用電力量にて、その効果を確認する予定である。また、本システムは武道場シャワー室に給湯できるように設置したため、実際の給湯負荷に対する実験に発展させる予定である。

研究成果

• [文献書誌] 見目喜重,Suaib,中川重康 ほか: "翌日の日射量を予測した太陽熱/電力給湯システムの運用"電気学会論文誌B. Vol.119・B・ No.10. 1056-1063 (1999)
• [文献書誌] 見目喜重,江渡信一,中川重康 ほか: "数日先までの日射量を予測した太陽熱・電力ハイブリッド給湯システムの運用法"電気学会論文誌B. Vol.120-B・ No.6. 831-837 (2000)
• [文献書誌] 中川重康 ほか: "太陽光発電設備における実用運転状況記録システムの構築"論文集「高専教育」. Vol.23. 49-54 (2000)
• [文献書誌] 高橋一郎,中川重康 ほか: "舞鶴高専における太陽光発電システムの初期運転に関する検討"舞鶴工業高等専門学校紀要. Vol.35. 12-18 (2000)
• [文献書誌] 中川重康 ほか: "文字放送を利用した日射量予測装置の開発"平成12年度電気学会電力・エネルギー部門大会論文集. Vol.A. 695-696 (2000)
• [文献書誌] 安田成毅,中川重康 ほか: "日射量予測を用いた太陽熱/電力給湯システムにおける集熱特性の検討"平成12年電気関係学会関西支部連合大会論文集. G168 (2000)