冷却機能付き高効率太陽光発電システムの性能評価

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12558053
• 研究機関: 八代工業高等専門学校
• 研究代表者: 縄田 豊 八代工業高等専門学校, 機械電気工学科, 教授 (30037890)
• 研究分担者: 古嶋 薫 八代工業高等専門学校, 機械電気工学科, 講師 (20209175) ; 宮本 弘之 八代工業高等専門学校, 機械電気工学科, 助教授 (90124156)
• キーワード: 太陽光発電システム / 太陽電池 / 冷却装置 / 高効率化 / クリーンエネルギー / 自然エネルギー / 代替エネルギー / 地球温暖化

研究概要

結晶系の太陽電池出力は日射量だけでなく電池の温度に大きく依存し、電池温度が高ければ出力は落ち、低ければ高くなる。電池の温度は日射量、気温、風速の影響を受ける。特に外気温の影響は大きく、夏季の電池温度は60℃以上になり、せっかく日射量が大きくても出力はそれほど大きくならない。これらを考慮し夏季において外気温の高い時は、太陽電池を冷却することで、出力の上昇が見込める。そこで太陽電池の温度が上昇した場合、何らかの方法で電池を冷却してやれば効率は大きくなり、年間の発生電力も大きくなる。以下に本研究に関して本年度実施した内容を列挙する。
(1)昨年度構築した太陽光発電システム気象データ長期計測システムにより気象データの収集を継続して行った。また、太陽電池出力を一般的に気象データとして得られる日射量、気温、風速から電池の熱収支や電流・電圧特性式を用いて解析的に求める計算プログラム作成し、計算結果と計測結果を比較し、計算方法の妥当性を検討した。
(2)昨年度、太陽電池表面に冷却水を流して電池を冷却する装置を製作し、長期計測運転を行った。この結果、冷却により発電効率の改善は見られたが、冷却水に含まれる不純物が水垢として電池表面に付着する不具合が生じた。このため、電池裏面に冷却水を流す冷却装置を製作した。この装置の大きな特徴はサイホンの原理により外部動力を使用せずに十分に電池の冷却が可能で、使用した冷却水も回収して温水と使用できるように改良を加えた。来年度は、この装置を用いた長期計測運転を行うとともに最適運転条件等の検討を行う予定である。