テーマ:環境問題

宇宙太陽光発電所

 太陽電池についてはいろいろな切り口があり、まだ取り上げきれていない側面も多くありますが、現時点では以上で終了とします。最後に今後の夢とも言える技術を紹介したいと思います。  太陽光発電の最大の欠点は夜間は発電ができないことと天候が悪いと発電量は低下してしまうことです。また晴れていても、太陽光は地表に到達するまでに、地球を取り巻く…
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ライフサイクル評価

 私たち一般消費者が太陽光発電を家庭に導入する場合に検討することは何でしょうか。それは単純で商用電源だけを使っている場合に比べて得になるかです。太陽光発電システム一式を購入して自宅に取り付けた結果、商用電源の買電額が減り、売電もできるようになったとして、最初の購入にかかった費用を買電の節約分と売電分によって何年かかったら帳消しにできるか…
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太陽光発電システムの構成(その2)

 前回は主として独立型システムについて、2次電池への充電機能をもつ太陽光発電システムを紹介しました。今回は商用電源系統との連携についてもう少し説明します。  発電・送電システムが一つの発電所から家庭などの負荷に電力を供給する系統であれば話は簡単です。基本的には1個の電池に豆電球(古いというならLEDでもいいですが)をつないで光らせ…
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太陽光発電システムの種類

 これまでいろいろな太陽電池を紹介してきましたが、これらの太陽電池は太陽光を受けている間は発電しますが、光が遮られれば発電ができません。かつて太陽電池付きの電卓で、光を遮ると表示が消えてしまうものがありましたが、太陽電池とその電力を利用する機器を1対1に接続しただけではこのようなことになり、実用になりません。  そこで太陽電池が発…
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化合物半導体太陽電池

 前回までにシリコン系の太陽電池全般にわたっての紹介が一通り終わりましたので、今回以降はその他の材料を用いる太陽電池に話を移します。  シリコン以外でもっとも実用性が期待されるのは化合物半導体太陽電池です。化合物半導体を太陽電池に応用しようという考えは早い時期からありました。シリコンが材料として確立してきたのは意外に遅く1950年…
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太陽電池の変換効率

 太陽電池は太陽の光のエネルギーを電気のエネルギー(電力)に変換する装置ですが、太陽電池の表面に当たった光のエネルギーをすべて電力に変換できるわけではありません。どの程度変換できるかの割合を変換効率と言います。これはどの程度の値になるのか調べてみましょう。  前回示した太陽電池の特性曲線をもう一度示します(図A)。この太陽電池に抵…
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pn接合を用いた太陽電池

 太陽電池によって太陽エネルギーを利用することを検討する価値は十分あることが分かりましたので、つぎは太陽電池の性能について調べることにします。  まずは太陽電池の原理ですが、現在実用化されている太陽電池はすべて半導体のpn接合を用いています。pn接合を使わず原理のちがう太陽電池も開発されていますが、それについては後で触れることにし…
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太陽電池は電力需要に応えられるか

 太陽から地球に届くエネルギーのうち地上の1地点で使える量が大体わかりましたので、これを太陽電池で電力に変換したとき、どのくらいのエネルギーが得られるかを見積もることができます。太陽電池そのものの話に入る前にその計算をやってみましょう。  全世界で計算したいところですが、データの関係で日本での話に限ります。まず現在の日本では年間ど…
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年間平均日射量

 前回説明したように地表の日射量は地軸に傾きがあるため季節によって変動します。この変動は地球の公転周期つまり1年の周期で繰り返しています。  このほか日射量は緯度に依存します。緯度によって太陽が出ている時間が変わりますし、地表に入射する太陽光線の角度も異なるからです。さらに地域の天候によっても変わります。1年のうち、晴天である時間…
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日射量の季節変動

 太陽から地球にやってきているエネルギーについてこれまで調べてきましたが、地表がどのくらい太陽光に照らされているかが、太陽光で発電できるエネルギー量に直接関わっています。これが日射量と呼ばれる量です。  日射量の正確な定義、測定の方法などは後で説明することにして、まずは地表が太陽光によって照らされる量というふうに大雑把に捉えましょ…
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太陽光のスペクトル

 太陽から地球には一定のエネルギーがやってきていて、その一部は地球に吸収され、最後には宇宙空間に放射されていくということを説明しました。しかし太陽の光にどのような波長が含まれているか、つまりスペクトルについてはこれまで触れていませんでした。  太陽光にはいろいろな波長というより、連続した波長成分の光が含まれています。各波長での光の…
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地球のエネルギー収支

 太陽から地球には長い間にわたってほとんど一定のエネルギーがやってきていることを前回説明しました。そして地球の温度も長い間、ほとんど一定です。いま地球の温暖化が問題になっているのは、本来地球の温度が一定であることが人類はじめ地球上のすべての生物にとって必要だからです。逆に寒冷化することも問題です。  太陽から一定のエネルギーがやっ…
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太陽定数

 地球は太陽からエネルギーをもらって人類をはじめとするあらゆる生物が生きていくのに適した温度に温められています。太陽からどのくらいのエネルギーが地球にやってきてこのような環境が作られているのでしょうか。  太陽から地球のやってきているエネルギーの測定は19世紀の前半に早くも行われています。1837年にフランスのクロード・プイエとい…
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太陽光発電の課題

 前回、地上のわずか1.5%の面積に太陽電池を設置すれば、地球上の全電力をまかなえると書きましたが、これは地球上ではなく、日本の消費電力の間違いのようです。  いずれにしても太陽光を利用した発電は、あらゆる可能性と問題点を考えてどの程度、エネルギー資源として成り立つのかを考えて行きたいと思います。今回は検討すべき課題を思いつくまま…
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