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2010 年度 実績報告書

植物のシュート形態を模擬した多方位ソーラー発電システムのコンパクト化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20560204
研究機関北見工業大学

研究代表者

小原 伸哉  北見工業大学, 工学部, 教授 (10342437)

キーワード太陽光発電 / 太陽電池 / 集光器 / ふく射 / 植物 / シュート / 再生可能エネルギー / 植物形態
研究概要

本研究では,太陽電池ジュールの配向を,植物のシュートモデルを模擬して分散配置することで,ソーラー発電システムの効率改善と設置スペースのコンパクト化を試みるものである。研究の目的は,数値シミュレーションにより植物シュートの特徴をソーラー発電システムに取り入れて,設置スペースのコンパクト化,太陽電池モジュールの向きと太陽の位置による発電効率の指向性の緩和,そして太陽電池モジュールの温度上昇の抑制を実現することである。そこで,(1)多種の植物シュート形態を数値解析により最適化して,任意時刻での日射の受光に有効である太陽電池モジュールの分散配置について計画し,(2)これらは平板の平板タイプの太陽電池モジュールと比べて省スペースであることを明らかにし,(3)植物の葉で行われている,「主脈の折り曲げ」や「葉密度の偏分布」などの温度上昇を抑える工夫を模擬して,太陽電池モジュールの温度上昇が抑制されることを検討した。本研究の学術的な特色は,植物シュートと日射の受光量の関係を明らかにする点であり,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て,さらに,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。数値実験の結果から,分裂葉を持つ植物シュートの受光面は,平板タイプの太陽電池モジュールに比べて設置スペースは大きく削減できることを明らかとした。この大きな理由は,太陽位置に影響を受けにくい,指向性の小さな受光面の配置を計画できるからである。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (13件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Power Generation Efficiency of an SOFC-PEFC Combined System with Time Shift utilization of SOFC Exhaust Heat2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 35(2) ページ: 757-767

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Power Generation Efficiency of Photovoltaics and a SOFC-PEFC Combined Micro-grid with Time Shift Utilization of the SOFC Exhaust Heat2010

    • 著者名/発表者名
      Abeer Galal El-Sayed, Shin'ya OBARA
    • 雑誌名

      Journal of Power and Energy Systems

      巻: 4(2) ページ: 274-289

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of the Overall Efficiency of a PEFC with a Bioethanol-Solar-Reforming System for Individual Houses2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA, Abeer Galal El-Sayed
    • 雑誌名

      Simulation modeling Practice and Theory

      巻: 19 ページ: 1175-1184

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of an Operation Control System of Photovoltaics and Electric Storage Heater for Houses Based on Information in Weather Forecasts2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA
    • 雑誌名

      Journal of Power and Energy Systems

      巻: 4(2) ページ: 301-314

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Hybrid Compressed Gas Engine/PEFC Power System Using the Dissociation Expansion Characteristics of Gas Hydrate2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 35(19) ページ: 10604-10612

    • 査読あり
  • [学会発表] 太陽光発電を設置したオール電化住宅の気象予測を用いた室温制御に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      松山亮,小原伸哉
    • 学会等名
      空調衛生学会第45回北海道支部講演会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2011-03-17
  • [学会発表] 植物シュート形態を伴う透過モジュールを用いたコンパクト太陽電池システムの配置最適化に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      小原伸哉, 清水良平, 直江隆文
    • 学会等名
      第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見市
    • 年月日
      20100900
  • [学会発表] Development of a Nature-Grid for Cold and Snowy Areas2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya Obara
    • 学会等名
      IEEE AP-S Japan Chapter Special Talk
    • 発表場所
      Kitami, Japan
    • 年月日
      20100700
  • [学会発表] 気象予測情報を用いた自然エネルギー利用システムの運用最適化2010

    • 著者名/発表者名
      小原伸哉
    • 学会等名
      特定非営利活動法人環境・エネルギー技術開発協会,第2回研究会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      20100600
  • [学会発表] 寒冷地用kW級独立電源の開発2010

    • 著者名/発表者名
      小原伸哉
    • 学会等名
      第7回南極設営シンポジウム
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      20100600
  • [学会発表] SOFC排熱の時間シフト利用を伴う太陽光発電およびSOFC-PEFC複合マイクログリッドの発電効率2010

    • 著者名/発表者名
      小原伸哉, Abeer Galal El-Sayed
    • 学会等名
      第15回動力・エネルギー技術シンポジウム
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      20100600
  • [学会発表] 植物シュート形態を伴う受光システムの開発2010

    • 著者名/発表者名
      小原伸哉, 清水良平, 直江隆文
    • 学会等名
      第47回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      20100500
  • [学会発表] Developments of a Fuel Cell Micro-Grid Technology2010

    • 著者名/発表者名
      小原伸哉
    • 学会等名
      9th International Symposium on Advances in Electrochemical Science and Technology (ISAEST-9)
    • 発表場所
      Chennai, India
    • 年月日
      2010-12-03
  • [学会発表] Power Generation Efficiency of Photovoltaics and a SOFC-PEFC Combined Micro-grid with Time Shift Utilization of the SOFC Exhaust Heat2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA, Abeer Galal El-Sayed
    • 学会等名
      Going Green Care Innovation conference
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2010-11-10
  • [学会発表] 住宅用太陽光発電の電気二重層キャパシタによる負荷平準化2010

    • 著者名/発表者名
      今野孝哉,仲村宏一,小原伸哉
    • 学会等名
      2010年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-10-24
  • [学会発表] 太陽光発電を伴う気象予測情報に基づく住宅用電気蓄熱ヒーターの運用制御に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      松山亮,小原伸哉,仲村宏一
    • 学会等名
      2010年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-10-24
  • [学会発表] Developments of Residential-Energy Supply System Using a Plant Shoot Solar Cell and Water Electrolyzer2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA, Abeer Galal El-Sayed
    • 学会等名
      Sustainable Energy and Environmental Protection (SEEP 2010)
    • 発表場所
      Bari, Italy
    • 年月日
      2010-07-01
  • [学会発表] Power Generation Efficiency of Photovoltaics and a SOFC-PEFC Combined Micro-grid with Time Shift Utilization of the SOFC Exhaust Heat2010

    • 著者名/発表者名
      Abeer Galal El-Sayed, Shin'ya OBARA
    • 学会等名
      International Power Electronics Conference
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2010-06-22
  • [図書] Compound Energy Systems : Optimal Operation Methods (RSC Energy Series2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA, Arif Hepbasli
    • 総ページ数
      268
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry, RSC Publishing, Cambridge, UK.
  • [図書] Wind power, Chapter 20 : Power Characteristics of Compound Microgrid Cornposed from PEFC and Wind Power Generation2010

    • 著者名/発表者名
      Shin'ya OBARA, et.al., Edited by S.M.Muyeen
    • 総ページ数
      558
    • 出版者
      IN-TECH, Vienna, Austria
  • [備考]

    • URL

      http://doratomo.ddo.jp/phootaro/index.html

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公開日: 2012-07-19  

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