奈良県産学官共同研究拠点　第３回技術サロン

「太陽電池活用エレクトロニクスセミナー」

「太陽電池の使い方～ Better than nothing」2011年７月４日（木）

　自然エネルギーの実力値？？ 原子力の巨大な力

　柏崎刈羽原子力発電所

　　総面積　　：４２０万平方メートル

　　最大出力：８２１．２万キロワット

　

太陽光発電所「サーニア」 ( カナダ）

　　総面積　　：３８４万平方メートル

　　最大出力：８万キロワット　⇒　１／１００？

　　

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横浜三菱風力発電所　翼直径　９２ｍ　最大出力　２４００ KW 　⇒　３４００機？

福島から見えたこと　⇒　エネルギ―政策の転換？？

低コスト、クリーン伝説の崩壊

　　　廃棄物処理、危機管理を無視したコスト思想

　　　 CO2 さえ出さなければクリーン？ 敦賀で起こっていること～修復中のもんじゅ

　　　　原発依存４０％の関西における電力供給

　　　　高速増殖炉で福島と同じことが起こったら？　　すでに起こっている？ エネルギー政策の転換　　だから化石燃料？じゃない

　　　５月１０日　菅首相：

　　　東京電力福島第一原発の事故を受けた今後のエネルギー政策について、「従来の計画を白紙に戻して議論する」と述べ、原発への依存を減らす方針を表明した。

　　　２０３０年の総発電量のうち５０％を原子力と想定したエネルギー基本計画を見直し、太陽光、風力発電などの再生可能エネルギーと省エネ社会実現を２本柱とする意向も示した。

平成２２年度再生可能エネルギー導入ポテンシャル調査の結果について ( 環境省）

　　　 http://www.env.go. jp/pre s s/pre s s .php? s er ia l=13696

　　　　自然エネルギーでどれだけ発電できるか！　　⇒　脱原発のシナリオ？　

　　　　　　　　＋スマートグリッドによる発電の多様化

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５月１９日　大阪府立公衆衛生研究所

東京電力福島第一原子力発電所の事故によるものとみられる放射性物質が大阪市内でも検出された。

自然エネルギー　⇒　太陽電池が一番簡単？

なにで始めます 太陽光発電　　家庭用３００万円の３ＫＷ系統連係？　 独立型太陽光発電　　 風力発電　　　　風の吹くところ？　スケールメリット 水力発電　　　　川があればできるけど・・・ 地熱発電　　　　日本で最も無駄にされているエネルギー源　でも　利用するには・・・

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これもあり太陽熱：ソーラークッカー ( 工房あまね）

SHARP　HP

→ 可動部分が無いのでメンテが簡単

太陽電池のしくみ

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太陽電池の種類

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その他　色素増感太陽電池　

エネルギーペイバックタイム

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集光型太陽電池　　－例：大同特殊鋼

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http://www.daido.co.jp/

フレネルレンズで太陽光を 550倍に集光し、高性能の発電素子（セル）に照射します。

もっともかんたんな太陽電池の使い方

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光が当たらないとモータは止まります　＝　発電しません

太陽電池から電力を蓄える

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独立型貯めて使う

太陽光発電システム　　独立型と系統連係　⇒必要な時に使うための工夫

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足りないと使えません

夜間・曇天時は蓄電池の電力で・・・・ 夜間・曇天時は買えばいい・・・・

AC電源負荷の場合

チャージコントローラ

太陽電池の容量設定必要な太陽電池容量　Ｐ so lar 　を決めるには 消費電力　　 P ＝　何ワットの消費電力のものを使いますか？ 使用時間　　 T ＝　一日当たり何時間使いますか？ 設置場所　　 K ＝　どこに、どのように施工しますか？　　⇒　基本は南向き４５～６０度傾斜施工

簡易計算式　　　Psolar＝ P×T×K/24

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蓄電池の容量設定 蓄電池の種類

　鉛シール　＝　メンテもいらないし、制御簡単なので太陽電池で

　　元電力が不安定　⇒　リチウムイオン　、ニッケル水素　など、精密な充電制御が必要なものはやや不向き

寿命は大丈夫？　１００％放電させると２００回 曇天時の電力を蓄える。

必要な蓄電池の容量計算

　無日照＝ 10 日と考える。　⇒　必要な蓄電池容量は Pbat[Wh}

Pbat ＝ P×T×10 日

　　１２ V バッテリの場合　必要な蓄電池容量　Ｉ bat[AH] ＝ Pbat ／１２

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充放電コントローラの必要性

蓄電池は過充電でも過放電でも劣化する。

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充放電コントローラ

過充電時に、太陽電池からの電流をカット

過放電時に、負荷への電流をカット

ＰＩＣマイコンとＦＥＴでつくる、簡単充放電コントローラ

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昼夜判別信号

太陽電池のＯＮ／ＯＦＦ

負荷のＯＮ／ＯＦＦ蓄電池電圧の読み取り

太陽電池での運用見積の実際１．消費電力の設定

　　小型液晶テレビ　５Ｖ－４００ｍＡ　＝　２Ｗ

　　使用時間　　４時間／日

　　使用場所　＝　奈良 ( 大阪）

２．太陽電池の選定

　　２Ｗ × ４時間 × １３／２４＝　４．３Ｗ

　　よって、市販の６Ｗ太陽電池を選定

３．蓄電池の選定

　　２Ｗ × ４時間 × １０日＝８０Ｗ h

　　１２Ｖ　の場合、

　　　　８０Ｗｈ／１２Ｖ = 　６．７Ａｈ

　　よって、市販の　１２Ｖ－７．２Ａｈ　を選定

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電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）を使った太陽電池式警告灯

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充　電

単一電池より大きいが、容量は単三電池程度

２０００Ｆ　ＥＤＬＣ

太陽電池の利用効率を上げる　ＭＰＰ T

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独立型太陽電池の特性（電菱：ＫＤ０ 6)

項目 内容型式 KD06

公称最大動作電力 5.8W

公称最大動作電圧 17.7V

公称最大動作電流 0.33A

開放電圧 21.0V

短絡電流 0.36A

寸法 240×240×17(mm)

重量 1.1kg

太陽電池の利用効率を上げる　ＭＰＰ T

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太陽電池の動作点　⇒　最も出力の出る電圧は？

太陽電池の利用効率を上げる　ＭＰＰ T

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EDLC EDLC

直接 EDLC を接続すると動作点電圧は、現在の EDLC の電圧まで低下する。

運用時の EDLC 電圧　　　　　１～２．３ V

高効率で環境にやさしい　⇒　ＥＤＬＣ＋ＭＰＰ T

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ＭＰＰＴ充電システム構成

降圧 DC-DCコンバータ

マイコン

PWM制御

電圧計測

電力計測

同時に過電圧保護

電圧のみでも可能

太陽電池の利用効率を上げる　ＭＰＰ T

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充電運用例

ＫＤ０６ ２０００Ｆ　快晴

５２分

２０２分

3300Fが適正？

電気２重層コンデンサから電力を取り出す　⇒　実施例：センサーライト

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ＥＤＬＣの出力を昇圧し、ＬＥＤを定電流制御

マイコン

昇圧 DC-DCコンバータ

PWM制御

A/Dコンバータへ

パワー LED

電流計測

パワーＬＥＤの駆動回路例

連続出力計測

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２００ｍ Aドライブでの運用例

EDLCの電圧Vce＝ 1.2V約１時間点灯

実験で製作したドライバの効率

LED電圧＝ 3.1V

EDLCの電圧Vcs＝ 2.2V

EDLCより取出した電力の理論値 ][3600/)(

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1 22 WhVceVcsCEc −=

Ec=９４０ｍＷｈ

Ｃ＝２０００Ｆ

EDLCより取出した電力の実測値Ｐ＝ 3.1V×200mA×１ｈ　＝６２０ｍ Wh

システム効率＝６６％

点灯時間の改善

☆ドライバの効率の向上☆駆動可能電圧の低下

目標： 1.5時間

電気２重層コンデンサ・センサーライト

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ヒトセンサによる運用例点灯時間が短い　　　　　　　ヒトセンサによる運用

ヒトセンサ（ Napion）　　　　　　　　　　　照度センサ

１Wパワー LED（アルミ基板マウント）　　　 LED制御回路

太陽電池で運用する負荷は１．高効率であること２．必要な時しか電力を使わないこと３．待機電力を抑えること　が、基本です！！

参考文献

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参考文献 ＣＱ出版　　太陽電池活用の基礎と応用 ＣＱ出版　　高輝度／パワーＬＥＤの活用テクニック ＣＱ出版　　 2005 年 9 月号　太陽電池応用製作への誘い ＣＱ出版　　 2004 年 6 月号　 電気 2 重層コンデンサの特徴 電気 2 重層コンデンサの基本特性

ウェブ 大同特殊鋼　　 ht tp://www.da ido .co . jp

NEDO 　 ht tp://www.nedo .go. jp

産業総研　太陽光発電工学研究センタ　 ht tp://uni t .a i s t .go . jp

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