| 研究概要 |
季節や時刻で変化する, 太陽位置に影響を受けにくいソーラー発電システムを計画するのに, 多様な形態を持つ植物シュートを参考にする。この植物シュートを模擬した受光システムでは, 従来の平板タイプの太陽電池モジュールと比べて設置スペースを小さくできると考えられることから, 都市部や住宅街でもソーラー発電システムが普及するものと予想され, 温室効果ガス排出量の低減につながるという意義を持つ。そこで本研究では, 植物シュートと日射の受光量の関係を数値解析によって調査した。本年度の研究では, 多様な葉形状のふく射形態係数をモンテカルロ法で解析し, 非線形で多変数である植物シュートの最適化には, 遺伝的アルゴリズムを導入した。この解析アルゴリズムを用いて, 多種の植物シュート形態の受光特性を数値解析により最適化して, 任意時刻での日射の受光効率の改善を試みた。本年度は, 植物シュート形態を模擬した太陽電池モジュールの分散配置について調査した。夏季の太陽の位置は, 仰角・方位角共に移動範囲が広く, 一方, 冬季では仰角・方位角の移動範囲が狭いことから, 植物シュートで日射を最大に受ける最適形態は, 受光面(葉)の仰角が小さくなるように配置される。ただし受光面が複数ある場合, 重なりを避けるために方位角を広くとるように配置される結果が得られた。さらに, 受光システムの設置スペースのコンパクト化に関する検討として, 数値実験で得られた植物シュート形態の最適解に基づいて, 受光面を分散配置するときのソーラー発電システムを評価した。また, 従来の平板タイプの太陽電池モジュールの設置スペースと, これらの結果を比較して, 提案システムの優位性を明らかにした.
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