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19 7月

より良い生活のために、自然エネルギーを使った住宅

Posted in その他の話題 on 19.07.19 by Merlyn

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  • 2019 / 07 / 19 /

 

 


  • より良い生活のために

  • 自然エネルギーを利用する試み、太陽パネルを大規模に設置して、自然エネルギーを電気に代える試みは各国でなされている。

 

  • その要である太陽パネルの熱を電気に変換する比率(現在のシリコンで21,5%から23%)を飛躍的に上げるための太陽パネルの素材自体の研究も加速される必要がある。

 

  • 太陽パネルの素材の研究開発に多くの人と資金の投入が成されれば太陽光の熱電変換率60%以上の太陽パネル素材が造られるのではないか。

 

  • 太陽光の熱電変換率が60%以上になれば、人間生活の基幹エネルギーとしての電気を自然エネルギーから産み出される電気に代える事が出来るのではないか。

 

  • (仮に、地球の全面積に降り注がれる太陽光を100%電気に変換出来るとしたら世界の年間電力使用量を1時間で産み出す事が出来ると言われている。)

 

  • 近い将来には恒星のエネルギー(太陽風や熱など)をより有効利用することになるのではないだろうか。
  • それで、以下の実現可能ではないかと思えるプランを考えてみました。

 

 

 

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  • <自然エネルギー

    85%~100%の割合のオール電化住宅のプラン

 

  • <目標>
  • 主電源として、太陽光と風力と蓄電池をセットにする、光ダクトと太陽パネル発電と小型の風力発電と性能のいい蓄電池をセットにした電力システムを取り入れた住宅をつくる。

 

  • 「設置」
  • 太陽光発電パネルを24枚以上設置する。
  • (太陽光発電は雨の日でも10%~15%発電する。曇りの日は60%~70%発電する。)
  • 雨が2日間絶え間なく降り続いても、電気が問題なく使える小型・高性能・大容量蓄電池を設置する。
  • 光ダクトを設置する。太陽光を室内に取り入れて昼間の照明に使う。

 

 

 

 

  • <作動過程>
  • 「昼間」
  • 晴れの日:光ダクトを使って室内の明かりをとる。電化製品の電源は太陽光パネル発電と風力発電→→蓄電池からとる。
  • 曇りと雨の日:太陽光パネル発電→→蓄電池からとる。風があれば、風力発電→→蓄電池からとる。足りない電力は晴れの日に蓄電した電力を使う。

 

  • 「夜」
  • 晴れの日の夜:晴れの日に蓄電した電力と風があれば風力発電→→蓄電池に蓄電された電力を使う。
  • 曇り、雨の日の夜:太陽光パネル発電→→蓄電池からとる。風があれば、風力発電→→蓄電池からとる。風もなく、雨が3日~4日絶間なく続いた場合のみ、足りない電力は電力会社の電力を使う。

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

  • サンプル

  • 自然エネルギーを十分に電力に換え、蓄電出来れば、曇りや雨の日や夜間も蓄電池からの電力で一住宅の電力はまかなえる自然エネルギーオール電化住宅が出来上がると推測できる。従って、その場合、電力会社の電力使用は0となる。
  • 以下、そのサンプル(イラスト)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 上南面

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 上西面

 

 


 

  • このプランに実現の可能性があると感じる人はどこの国の人でも、将来的には方向転換を迫られるエネルギー業界、石油や電力企業、住宅や自動車その他の企業などからの投資を呼び込み、、資金を作り、優秀な技術者をハントして、性能の良い太陽パネルと数段グレードアップした蓄電池を研究開発して自然エネルギーオール電化住宅を実現されることを希望する。

 

  • 環境にやさしく、なおかつリーズナブルな自然エネルギーオール電化住宅が出来れば、それは誰にとっても喜ばしい事である。

 

 

  • 2013年現在、新素材太陽パネル研究開発の現状

  • 現状の太陽パネルの主な素材、(レンズにを使って光を太陽光パネルに凝縮して照射する集光型タイプ(熱電変換率実測39%ぐらい)を除けば)、シリコンでは熱電変換率25%未満が限界と言われる。

 

  • それで変換効率を上げるために全ての太陽スペクトルを吸収して、熱を電気に換えるパネルの多接合による高効率を得ようとする新素材開発の試みが研究されている。

 

  • (ちなみに、現在のシリコン太陽パネルの実測変換効率は18%、19%といったところ。)

 

  • ただしパネルに高効率を求めると地球上の希少金属も使うこととなり、60%、70%の効率の良い多接合太陽パネルが出来上がったとしても、極めて高額な製品になることが想定される。
  • (メーカー:シャープが進める多接合太陽パネルは現在、人工衛星の太陽パネルのみにに使用されている。)

 

  • それで、現在、希少金属をなるべく使わずに地球上に多くある物質を使って、全ての太陽スペクトルを吸収して、その熱を高効率で電気に換えるかが研究されている。

 

  • 一方、400倍に光を集光するレンズをパネルの上に設置して光を吸収、熱から電気に換える方法んも研究されている。(集光型太陽パネル、メーカー:シャープ)

 

  • 以下、簡単な多接合太陽パネルの構造イラスト

 

  • 下: 多接合パネル素材元素一例

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 下: パネル多接合断面図

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

  • 元素記号一覧表
原子番号 元素記号 日本語名 原子番号 元素記号 日本語名
1 H 水素 61 Pm プロメチウム
2 He ヘリウム 62 Sm サマリウム
3 Li リチウム 63 Eu ユウロピウム
4 Be ベリリウム 64 Gd ガドリニウム
5 B ホウ素 65 Tb テルビウム
6 C 炭素 66 Dy ジスプロシウム
7 N 窒素 67 Ho ホルミウム
8 O 酸素 68 Er エルビウム
9 F フッ素 69 Tm ツリウム
10 Ne ネオン 70 Yb イッテルビウム
11 Na ナトリウム 71 Lu ルテチウム
12 Mg マグネシウム 72 Hf ハフニウム
13 Al アルミニウム 73 Ta タンタル
14 Si ケイ素 74 W タングステン
15 P リン 75 Re レニウム
16 S 硫黄 76 Os オスミウム
17 Cl 塩素 77 Ir イリジウム
18 Ar アルゴン 78 Pt 白金
19 K カリウム 79 Au
20 Ca カルシウム 80 Hg 水銀
21 Sc スカンジウム 81 Tl タリウム
22 Ti チタン 82 Pb
23 V バナジウム 83 Bi ビスマス
24 Cr クロム 84 Po ポロニウム
25 Mn マンガン 85 At アスタチン
26 Fe 86 Rn ラドン
27 Co コバルト 87 Fr フランシウム
28 Ni ニッケル 88 Ra ラジウム
29 Cu 89 Ac アクチニウム
30 Zn 亜鉛 90 Th トリウム
31 Ga ガリウム 91 Pa プロトアクチニウム
32 Ge ゲルマニウム 92 U ウラン
33 As ヒ素 93 Np ネプツニウム
34 Se セレン 94 Pu プルトニウム
35 Br 臭素 95 Am アメリシウム
36 Kr クリプトン 96 Cm キュリウム
37 Rb ルビジウム 97 Bk バークリウム
38 Sr ストロンチウム 98 Cf カリホルニウム
39 Y イットリウム 99 Es アインスタイニウム
40 Zr ジルコニウム 100 Fm フェルミウム
41 Nb ニオブ 101 Md メンデレビウム
42 Mo モリブデン 102 No ノーベリウム
43 Tc テクネチウム 103 Lr ローレンシウム
44 Ru ルテニウム 104 Rf ラザホージウム
45 Rh ロジウム 105 Db ドブニウム
46 Pd パラジウム 106 Sg シーボーギウム
47 Ag 107 Bh ボーリウム
48 Cd カドミウム 108 Hs ハッシウム
49 In インジウム 109 Mt マイトネリウム
50 Sn スズ 110 Ds ダームスタチウム
51 Sb アンチモン 111 Rg レントゲニウム
52 Te テルル 112 Cn コペルニシウム
53 I ヨウ素 114 Fl フレロビウム
54 Xe キセノン 116 Lv リバモリウム
55 Cs セシウム
56 Ba バリウム
57 La ランタン
58 Ce セリウム
59 Pr プラセオジム
60 Nd ネオジム

 

 


 

  • 蓄電池

 

  •  市販されている家庭用蓄電池の容量は4.5kwh~7kwh、価格は200万円~300万円が主流。
  •  市販されている家庭用蓄電池の中で低価格の物を探すと価格67万円、蓄電容量13.5kwhのpowerwall2があげられる。以下詳細


  • 大容量・低価格 家庭用蓄電池の一例
  • 家庭用蓄電池のメーカー:テスラモータース社
  •  蓄電容量最長の低価格リチュームイオン蓄電地

 

  • メーカー テスラ
     
    POWERWALL-2-AC
    充放電サイクル

    及び寿命目安

    (サイクル後の容量89%)
    蓄電容量1 13.5kWh
    放電時間2
    充電時間
    メーカー保証期間 10年
    希望小売価格(税抜) 670,000円
    AC Voltage 208V、220V,230V,277V

    100/200V、120/240V

    周波数 50Hz、60Hz

     

 

 

 

 

 

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