持続可能な社会を実現する自然環境調和型エネルギー需給システム構築に向けた技術開発

构建与自然环境和谐的能源供需系统，实现可持续发展社会的技术开发

• 批准号: 22K20465
• 负责人: 寺島 康平
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20465/
• 关键词: SDGs; 太陽光; 集熱; 発電; PV/Tソーラーパネル; 地球温暖化

太陽電池(PV)は変換効率が現状15%程度であり、残りの約85%が外気温+30℃程度の環境に対する廃熱になるため、PVの普及が拡大することで環境への熱負荷が増大する。本課題の目的は、太陽エネルギーを電力および熱源として利用することで自然環境への熱負荷を最小限にすることが可能な、民生用エネルギー需給システムのデザインである。このシステムには、太陽エネルギーを電力と温水に高効率に変換するPV/Tソーラーパネルを用いており、得られた温水は給湯や暖房に利用することが可能である。一方で、夏季の冷房需要にPV/Tソーラーパネルの集熱を活かせないことが課題であった。今年度は、夏季における高効率太陽熱利用を目指し、PV/T ソーラーパネルとエジェクタ冷凍サイクルを組み合わせたシステムの検討をシミュレーションで行った。エジェクタ冷凍サイクルは、60℃程度の温水を使用して15℃程度の冷風・冷水を供給することができ、PV/Tソーラーパネルで得た温水を有効利用することが可能である。本研究では、このエジェクタ冷凍サイクルの計算モデルを、開発済みのエネルギー需給シミュレータに導入し、東京におけるシステムの有効性を検証した。シミュレーションの結果、従来のエアコンによる対流式冷房と比較して、上述したシステムは夏季の消費電力量を約40%削減でき、夏季における太陽熱集熱を有効利用できる可能性を示した。一方で、エジェクタ冷凍サイクルに必要な冷却水を冷却塔で供給することを想定したが、高湿な東京の気候においては要求される冷水温度で供給するのが難しく、システムの設計を再考する必要があることが分かった。今後は今年度の成果を基に、システムの再設計や異なる気候におけるシステムの有効性を検証する。

Solar cells (PV) have a conversion efficiency of about 15% and a residual efficiency of about 85%. The ambient temperature is about +30℃. The thermal load on the environment is increasing. The purpose of this project is to minimize the heat load of the natural environment by solar power generation and heat source utilization, and to provide the necessary conditions for the production of solar power. The solar system has a high efficiency, and the solar system has a high efficiency. A party, summer and cold room needs to be PV/T This year's high efficiency solar heat utilization index in summer and summer, PV/T solution production, refrigeration and storage system, and system design. Cold and cold water supply at 60℃ or 15℃ may be used for refrigeration or heating. This study is aimed at demonstrating the effectiveness of the system in introducing and developing the system into Tokyo. As a result of the study, the possibility of using solar heat in summer was shown by comparing the consumption of electricity in summer with that in summer. On the one hand, it is necessary to re-examine the design of the cooling tower for the necessary cooling water supply. In the future, this year's achievements will be based on the redesign of the system and the evaluation of the effectiveness of the system.