太陽熱と太陽光を利用した冷暖房システムの開発

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1.太陽熱冷暖房設備に付け加えて、太陽電池面積10.5m^1、最大出力1.1kwの太陽電池アレイを今年度完成した。このシステムではアレイからの発生電力はバッテリ-は用いず直交流変換器を通して電力系統と連係されている。この設備を完成した後、1989年7月5日〜9月4日の冷房期間の太陽熱、太陽光の同時計測運転を行った。2.冷暖房設備で消費する電力をできるだけ少なくするため気象予測を取り入れた各ポンプのインバ-タによる流量制御を試みたが、有効な制御方法を見いだすことはできなかった。3.太陽電池からの直流出力は日射量とアレイ温度に付け加えて、日射量とアレイ温度の積の変数を入れることによりほぼ正確に予測できることがわかった。またアレイ温度は気象デ-タの日射量、気温、風速のデ-タがあれば予測できることを示した。さらに直交流変換器の特性を明らかにして、太陽光発電による系統への年間帰還電力の推定を、八代における過去10年間の平均気象デ-タを用いて行った。その結果年間帰還電力が最大になるのはアレイが方位真南、傾斜角25°の時で、4.85GJ/y(=154W×365日)が帰還できることがわかった。4.太陽熱冷暖房システムの運転に必要な有償で消費のエネルギ-はポンプ等を駆動するための電力と補助ボイラにおける化石燃料であり、太陽熱自体は無償で消費エネルギ-にはならない。そこで、それらの最初の化石燃料エネルギ-を規準として、化石エネルギ-換算システム成績係数(COP)sfを定義し、これを用いて複合システムの評価を行った。その結果、補助ボイラを用いない太陽熱冷暖房では集熱器面積の6〜7%の太陽電池面積があればほとんど自然エネルギ-のみで駆動する冷暖房システムが可能であり、また補助ボイラを用いるシステムでは集熱器面積の約17%の太陽電池面積が必要となることがわかった。