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成果報告書詳細
管理番号20160000000909
タイトル平成27年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(太陽光発電) 水素吸蔵合金を利用する太陽追尾システムの基礎技術開発
公開日2017/6/7
報告書年度2015 - 2015
委託先名東光電機工業株式会社 公益財団法人函館地域産業振興財団 国立大学法人北海道大学
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約太陽光発電の発電量増加には、太陽電池の光電変換効率向上と、太陽電池への入射光制御が有効である。本研究開発は、太陽電池への入射光制御の改善として、わずかな温度差で放出水素圧が変化する水素吸蔵合金(MH:Metal Hydride)を利用して無電源で自律駆動する太陽追尾するシステムの実用化を目指す基礎技術に関する取り組みである。試作システムはMHを入れた容器各1個を、遮光板を隔てて一方は東側、もう一方は西側に配置する。太陽光に対して遮光板が平行であれば、両方のMH容器は日向で暖められた状態で同じ温度であり圧力差は生じない。太陽が移動すると、遮光板に遮られた方のMH容器は日陰となり冷えて水素を吸蔵し、日向側のMH容器は暖められつづけるので、MH容器間に温度差が生じて水素圧力差が生じる。この圧力差をアクチュエータで駆動力に変え太陽を追尾する。設置位置を基準に、太陽の運動は東から西への水平方向と仰角方向の追尾が必要であるが、本研究開発では仰角角を45度に固定し、発電増加効果の高いと予測される水平方向のみを追尾するシステムとした。試作システムを札幌市内に設置し、平成27年11月から平成28年2月まで、仰角45度真南向きの固定タイプの太陽電池も併設し発電量の比較実験を行った。試作システムは固定に対して7.3%の発電量増加となり、NEDO日射量データベースを活用した実験期間における試作システムと固定タイプの発電量シミュレーションによる比較計算値9.7%と同程度の結果を得られ追尾効果を確認した。なお、試作システムの夏季の発電量増加は60%程度と実験結果から推定される。試作システムの設置場所が降雪地で、低温低日射量の冬季期間で実験条件が悪いにも関わらず、追尾の動作を確認し発電量増加も認められたことから、MHを用いれば特別な電気的制御を必要とせずに無電源で太陽を追尾することを実証した。
英文要約Title: New Energy Venture Business Technology Innovation Program. New Energy Venture Business Technology Innovation Program (Solar-Electric Conversion). Basic Technology Development for Metal Hydride-based Solar Tracking System(FY2015)Final Report

In order to increase the amount of electrical power generated from sunlight, it will be most effective to improve the photoelectric conversion efficiency and to control the incident light on solar cells. The objective of this R&D project is to examine basic technologies aimed at practical systems for unpowered, autonomous solar tracking. These systems are based on metal hydrides (MH), which release hydrogen gas at varying pressures with small changes in Temperature. The mechanism we have constructed places containers, each incorporating a MH, on the east and west sides of a light-shielding plate. If the light-shielding plate is exactly parallel to the incident solar light, both MH containers are equally warmed by the sunlight and there is no temperature difference between them. When the sun moves, the MH container from which sunlight is blocked by the plate falls into the shade, it cools down, and hydrogen inside it is absorbed by the MH. Meanwhile, the MH container under more sunlight continues to be warmed, so the containers are at different temperatures, causing a difference between their internal hydrogen pressures. This pressure differential generates a driving force in an actuator which turns the mechanism to track the sun.Solar cells should be set at some angle of elevation relative to the horizontal, determined by their location on the Earth, in order for them to follow the sun as it moves from east to west. In this study, the angle of elevation was fixed at 45° and the solar tracking mechanism was designed only to operate in the horizontal plane; nonetheless, much improvement in electric generation is expected from this System. The experimental system was installed with a solar array at a location in Sapporo and the test was conducted from November, 2015 to February, 2016. Another fixed solar cell array was installed nearby, oriented directly south and at a 45° angle of elevation, so that the electricity generated by the two could be compared. The experimental array generated 7.3% more energy than the fixed system. This was similar to the 9.7% increase predicted by a simulation of generated energies by the two systems using the NEDO insolation database for the experimental period, and verified the benefit of solar tracking. The increase in energy production during summer is estimated at 60% on the basis of these Findings. This system was installed in a snowy region. Despite the suboptimal experimental conditions, with low temperatures and insolation, however, the system was verified to track the sun and the generated energy was shown to increase. This experiment demonstrated that, using MH, it is possible to construct a solar tracking system that is unpowered and requires no electronic controls.
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