成果報告書詳細
管理番号20130000000813
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 反射式集光型太陽光発電システムの研究開発
公開日2014/6/11
報告書年度2010 - 2012
委託先名三井造船株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成22年度-平成24年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 反射式集光型太陽光発電システムの研究開発

CPVのコスト競争力向上を目的に新方式の集光装置の開発を実施した。一次集光装置としてラインフレネルミラー、二次集光装置としてCPCの組み合わせによる二段階高集光システムで基礎実験を実施した。さらに集光システムを改良し、シミュレーションと基礎実験を行い、反射型(POEミラー+SOEレンズ)、軸外し集光、カルーセルタイプ追尾装置の組み合わせで開発実証試験機を製作して国内フィールド実証試験を実施した。金型から起した実証機用のPOEとSOEを組み合せた集光系で変換効率28%を達成し、同集光系を組み込んだモジュールを搭載した実証試験機で平成24年7月25日から平成25年2月9日まで自動連続運転を実施した。モジュール内のミスマッチでアレイとしての変換効率は20%程度にとどまったが、調整法の検討を行い、モジュールの変換効率は25%まで向上した。以上の結果から量産化検討を行い、モジュール筺体を改良し自動車部品メーカーの生産ラインに乗せることでモジュール精度の向上と生産コストの削減が実現すれば、商業化は可能と判断した。また、ミスマッチの解消による性能向上と低コスト化の効果でコスト試算は4億円/MWであったが、ライン生産を通してコストダウンを徹底すれば3.3億円/MWまで削減できると試算し、これをベースに事業化検討を行った。CPVに有利な日照条件を備え、再生可能エネルギーの導入に積極的であり、太陽光発電の普及が先行している米国、西部で実証試験とデモ運転による普及活動を実施する事とし、候補地を調査した。その結果、アリゾナ州都フェニックスの日照条件であれば発電コストは量産化実証機で26円/kWh、商用機で21円/kWhが見込まれると判明。さらに平成29年度目標に開発が進んでいる高変換効率のCPVセルを使用すると16円/kWhが期待できることから、現地での実証可能な実験場とデモ運転のパートナー候補の調査を実施した。一方、本プロジェクトの実施期間中にPVモジュールの値崩れによりPV発電システムが非常な低価格で供給されるようになり、世界的な大手PVメーカーの倒産も相次いだ。今後のPV価格の予想は難しいが、短期間で上昇するとは考え難く、米国での再生可能エネルギー利用による売電単価も10円/kWhを下回る水準が継続している。以上の状況を勘案し、当社は今後数年間でCPVがPVに対し価格的優位性を実現するのは難しいと判断した。また、当社を取り巻く経営環境は非常に厳しい方向に向かいつつあり、上記のマーケット状況下で次年度以降の実証試験を含む本開発を継続することは困難であると判断した。
英文要約Title: Development and Research of Technology for Photovoltaic and solar thermal. Development of Next-generation High-performance Technology for Photovoltaic Power Generation System. Development of Reflection Concentrated Photovoltaic Generation System. (FY2010-FY2012) Final Report

We developed the new type solar beam concentrator to improve the cost performance of CPV. At first, we carried out the basic experiment for beam concentrator using Linear Fresnel Mirror as primary reflector and CPC as secondary reflector. After several simulations, trials, and improvements, we finally adopted the combination of “POE” for primary reflection and “SOE” as secondary focusing device. Also we adopted “off-axis method” and carousel type tracking device. We achieved 28% conversion efficiency by beam concentration system using molded POE and SOE for demonstration machine. Using the machine, the un-manned continuous operation was implemented from July 25, 2012 to February 9, 2013. We got the final conversion efficiency as 25% although the mismatch in module caused the low efficiency of array as 20%. Considering above, we judged that commercializing of this machine should be available if we revise the module housing and utilize the mass production line of automotive parts vendors and reduce the cost and improve the accuracy of assy. We estimated the cost as 400 million yen / MW by the effect of cost reduction, performance improvement, and elimination of mismatch. And finally we forecasted as 330 million yen / MW through the cost reduction effort in mass production system. We surveyed the location for demonstration test site in west area of United States. which should have the good sunshine conditions for CPV, and have the will to introduce the renewable energy to practice the dissemination activities. Finally, we focused to Phoenix, Arizona and sought the site and partners for operation. In Phoenix, power generation cost was expected to be yen 26 / kWh by mass-production demonstrational machine, and yen 21/ kWh by the commercial machine, and yen 16 / kWh If we would should adopt the high conversion efficiency CPV cell under the development targeting 2017 completion. On the other hand, there has been a sharp drop in the price of PV module and PV power generation system during the implementation period of the project, which has caused the bankruptcy of a lot of PV panel vendors. PV prices is unlikely to rise in a short period of time, and the Unit price of electricity from renewable energy in United States is tend to keep the low level e.g. below yen 10 / kWh . Considering above situation, we judged that it is very difficult for CPV to get an advantage against PV in a few years. In addition, the business circumstance surrounding our company has getting so harder that we made the conclusion to discontinue the development, including demonstration of next year.
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