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ソーラーウォール®太陽光発電/ソーラー暖房(ソーラーウォールPV/T®)

ソーラーウォール®を太陽電池(PV)に合体、投資回収期間を劇的に短縮

ソーラーウォール®PV/TTM (太陽電池+ソーラー暖房)は、同一受光面から最大4倍ものエネルギーを取得するハイブリッドシステム。熱回収でPVモジュールの運転温度を下げ、発電性能を向上させるという嬉しい効果もあります。太陽光発電と共に建物の換気や製品の加工に必要な熱を提供する特許システムであり、システムコンポーネントであるソーラーウォール®がPVの取付台を兼ね、PVの設備コストをさらに軽減します。

ソーラーウォール PV/T®

Renewable Energy World Excellence in Renewable Energy Award Winner
Emblem SolarWallPVモジュールはソーラーウォール®の表面より少し高めに取付け、これにより空気がPVモジュールの裏側に回り込みます。ソーラーウォール®PV/Tの利点は次の通りです。

  • PVモジュールの温度を下げ、発電効率を高める。ソーラーウォール®集熱パネルで熱エネルギーを回収するとPVの効率が最高10%改善する。試験で確認済み。
  • PVモジュールから回収した熱エネルギーは当該建物の暖房用燃料を節約。
  • ソーラーウォール®システムがPVの施工に必要な取付台も兼務。

エネルギー増大と追加コストの低減により、PVシステムの投資回収が短期間で実現します。

ソーラーウォールPV/Tの能力評価
技術 エネルギー出力/ m2
PV出力電力 100 ワット/m2
(10 ワット/ft2)
ソーラーウォール®出力熱量 *200-300 ワット/m2*
(20-30 ワット/ft2)
ハイブリッドソーラーウォール®PV/T 300-400 ワット/m2
(30-40 ワット/ft2)

*PV併用ソーラーウォール®システムの出力
注:PVなしの場合のソーラーウォール出力は500-600 ワット/m2

わずか20%のコスト増で総合エネルギー量が最大300%増

その他の利点

  • 建物のエネルギー需要の相当部分をカバー(電力と熱)
  • 温室効果ガスの大幅削減。暖房は通常天然ガスや石油を使うため、暖房エネルギーを軽減はCO2発生抑制に直結
  • 電力と暖房コストの両方に対するヘッジ効果
  • 屋根面積を最大活用
  • 現場の諸条件に合わせた設計

ソーラーウォールPV/T® システムの科学

SolarWall PV/T installed at the John Molson School of Business at Concordia University in Quebec
コンコルディア大学のソーラーウォールPV/Tシステム

コンサーバルエンジニアリングが考えた太陽電池とソーラーウォールの一体化。現在ではソーラーダクトPV/Tと呼ばれる屋根用モジュールシステムも登場しています。目的は太陽電池を再生可能エネルギーの現実的なソリューションとして活用すること。太陽電池普及の壁となっているのは、投資回収期間の長さと低効率ですが、ソーラーウォールを太陽電池と合体させることでいずれの問題も解決します。
 

太陽電池の一般的な発電効率は最大でも15%程度。残りの太陽エネルギーは回収も利用もされない廃熱となります。PVパネルは出力電力の2-4倍の熱エネルギーを発生させて太陽電池モジュールの温度を上げ、ひいては全体的な性能の低下を招きます。発電効率は定格温度(ほとんどの場合25°C)より1°C上昇する毎に0.4-0.5%低下。「太陽電池の冷却」が大切なのはこのためです。

SolarWall PV/T at the Beijing Olympics China
SolarWall PV/T at the 2008 Beijing Olympics in China


ソーラーウォール集熱パネルは太陽電池モジュールの温度を下げ、廃熱を回収して暖房に回します。余剰な熱の排除により電池の出力は上昇。太陽電池は、気温50度以上でも運転できますが、性能は25%以上低下してしまいます。すなわち10kWのシステムのはずが7.5kWになってしまいますが、熱を回収し運転温度を下げると、システム性能が大きく向上。しかも回収熱は暖房用に活用できます。ソーラー暖房を組み合わせると、太陽電池の投資回収期間が3分の1から半分短縮できる、という根拠はここにあります。

ソーラーウォールPV/Tシステムの性能はカナダ国立ソーラー技術試験センターによって評価試験を実施。IEAタスク35の成果である報告書は、太陽熱モジュールだけでは10-15%しか効率が出ない場合がほとんどな一方、太陽電池にソーラーウォールを組み合わせと、総合的なソーラー効率が50%以上に上昇するとしています。太陽電池パネルからソーラーウォールの通気孔集熱パネルに吸収される熱量は、

太陽電池モジュールの発電エネルギーの3倍と結論。空気量などの設計条件によりますが、余剰熱を全面的に回収して利用することで、出力エネルギーを200-400%引き上げることが可能なのです。試験データが示す太陽電池パネルの熱によって得られる温度上昇は6-20度で、ソーラーウォール®暖房システムの通常稼働している温度範囲です。

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