2022年8月2日火曜日

ハイテクソーラーパネルのペロブスカイト太陽電池(Perovskite Solar Cell、PSC)& ハイテクバッテリーのスーパーキャパシタと言うセルロースナノファイバーのコンデンサーについて。

ハイテクソーラーパネルの

ペロブスカイト太陽電池で出来た

住宅の屋根の上用のソーラーパネルが

完成したら、その下の住宅の屋根自体は、

自然石粒鋼板屋根材の

D´s(ディーズ)ルーフィング

ディプロマット

30年間メンテナンスフリーで建築した

屋根は優れており、

その上にソーラーパネルを施工する

ビジネスもあると思います。

また、屋根材と一体型のソーラーパネルも

ビジネスとして十分考えられると思います。


シャープ製のソーラーパネル搭載のEV電気自動車は、ソーラーパネルの充電だけで十分なので、コネクターによる充電の必要がありません。 & ようやく見えてきた、車載ソーラーパネル採用の兆し(コネクター形状やハーネスの標準化について。)コメント:シャープ製の電気自動車EV向けのソーラーパネルは発電効率が良いですが、住宅の屋根向けのソーラパネルの発電効率は他社と比較するとまだシャープ製品は良い方ですが、EV電気自動車用のソーラーパネルでペロブスカイト採用の発電効率30%以上になったら住宅の屋根の上に載せたいですね。2022年8月2日現在は、まだ、住宅の屋根の上に載せるソーラーパネルでは、ペロブスカイト採用の発電効率30%以上の物はまだ、存在しない様で御座います。バッテリーに関しては、EV電気自動車と住宅の屋根の上のソーラーパネルのバッテリーとしては、セルロースナノファイバー製のスーパーキャパシタ(コンデンサー)と言う製品は、まだ完成しておりません。


セルロースナノファイバー製の、

スーパーキャパシターと言う名前の

ハイテクバッテリーは、

完全個体型の為に液漏れ無しで

安全で御座います。

https://www.google.com/search?q=%E3%82%BB%E3%83%AB%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%90%E3%83%BC+%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%91%E3%82%B7%E3%82%BF%E3%83%BC&sxsrf=ALiCzsY5RXDWE9Zz4g5_BEuwa9nSdG0b1w%3A1659398156277&ei=DGjoYqzNEIu5hwOn16LgDQ&ved=0ahUKEwisg5Xt66b5AhWL3GEKHaerCNwQ4dUDCA4&uact=5&oq=%E3%82%BB%E3%83%AB%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%90%E3%83%BC+%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%91%E3%82%B7%E3%82%BF%E3%83%BC&gs_lcp=Cgdnd3Mtd2l6EAMyBwghEKABEAo6BwgAEEcQsAM6BAgjECc6CQgAEIAEEAQQJToHCCMQ6gIQJzoECAAQQzoHCAAQgAQQBDoNCAAQgAQQsQMQgwEQBDoKCAAQgAQQsQMQBDoHCCMQsQIQJzoHCAAQsQMQQzoKCAAQsQMQsQMQQzoNCAAQgAQQsQMQsQMQBDoECAAQHjoGCAAQHhAEOggIABAeEAgQBDoGCAAQHhANOggIABAeEAgQDToGCAAQHhAIOgUIIRCgAToJCCEQoAEQChAqOgQIIRAKSgQIQRgASgQIRhgAULsHWN5sYLNwaAJwAXgCgAGzAYgBwR6SAQQ0My4zmAEAoAEBsAEKyAEKwAEB&sclient=gws-wiz


ペロブスカイト 太陽電池(ソーラーパネル)

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ペロブスカイト太陽電池とは?

最終更新日丨2021/12/24 公開日丨2021/10/06

太陽光を電気に変換するときに最も重要な「太陽電池」は、実は新しい技術がどんどん開発されています。なかでも「ペロブスカイト太陽電池」は今までとまったく異なる製法で、エネルギーと人との関わり方に大きな進歩をもたらすことが期待される挙がる重要な存在です。

開発に携わった日本人がノーベル賞の候補にもなっているペロブスカイト太陽電池とは何なのか、薄くて、軽くて、フィルムのように曲げられる太陽電池がどうしてそんなに画期的とされるのか、注目するべきポイントをご紹介します。

ペロブスカイト太陽電池とは

ペロブスカイト太陽電池とは、ペロブスカイト半導体を使用した太陽電池で、今までのどの材料にもない圧倒的なスピードで変換効率が上昇しており、シリコン系電池に迫る16%を超える変換効率まで進化をしている太陽電池の一つです。

太陽電池は太陽の光エネルギーが当たると電気に変換される装置で、ソーラーパネルや太陽光パネルとも呼ばれています。

今、ほとんどのメガソーラーや住宅用モジュールで活用される結晶シリコン太陽電池は誕生から60年以上が経過しています。世界中でより高効率に、より安くと素材や製法の研究が進んでいるなかで、日本の研究開発により誕生した新しい太陽電池として注目を集めています。

ペロブスカイト太陽電池が注目されていることは、ペロブスカイト太陽電池を最初に発表した日本人の宮坂力(つとむ)さんがノーベル賞候補に挙がり続けていることがその証明になるでしょう。ノーベル賞のほかにも国内外で数々の賞を受賞しており、次世代の太陽電池への実用化に大きな期待が寄せられています。

シリコンの原料価格が高くなり、太陽電池の価格競争が鈍っているという課題を抱えています。ペロブスカイト太陽電池は期待がもてる太陽電池なのです。

ペロブスカイト太陽電池のメリットは「軽い・薄い・柔らかい」

ペロブスカイト太陽電池は、現在の主流となっているシリコン系太陽電池に比べて格段の安さで太陽電池を作ることができるのが大きなメリットと言えます。

塗るだけで高効率の発電ができる?

理化学研究所では、印刷技術を活用し、大きな面積に低コストで製造する事が可能な塗布型OPVを開発しています。薄くしかも、軽いシート状のもので、曲げても壊れないと言う凄い特徴を持つ太陽電池です。

たとえば建物の壁や車体の曲面など、今までに太陽光発電の設置ができなかった場所や、難しいところでも自然エネルギーでの発電が可能になります。

塗るタイプのペロブスカイト太陽電池のメリットとして、簡単な作成方法と製造コストが安価に抑えられることが挙げられます。インクジェットで印刷するような製法もすでに登場しておりますので、高温加熱や、高真空の製造過程を避けて低コスト化を実現するというわけです。

また、ガラス板の上に多孔質の酸化チタンに溶液を塗布して乾かすだけで簡単に完成するので、高度な技術が要らないというのも期待が持てるポイントです。

変換効率は、研究室サイズでは現在のシリコン系パネルと同レベルのエネルギー変換効率を実現しています。これでもまだ研究段階ですので、変換効率や価格面において、より魅力的な製品に仕上がってくる可能性があるでしょう。

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太陽光発電
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蓄電池導入に国から補助金がでております。
※7割の方が蓄電池セットで検討中です。
蓄電池の相場は、約100~200万円となります。

ペロブスカイト太陽電池のデメリットとは?

ペロブスカイト太陽電池は安く、高効率な先を見据えた太陽電池として急速に研究が進められています。

そのデメリットを挙げるとすれば、変換効率が従来のパネル型太陽電池よりもすこし低いことと、日本での実用化がいつになるか分からないことでしょうか。

ペロブスカイト太陽電池の実用化はいつ?

ペロブスカイト太陽電池の実用化はいつなのか、気になるところですよね。目標としては2025年とされていますが、実際に手に取れるまではどれくらいかかるか分からないというのが実情です。

さらに、ペロブスカイト太陽電池が無事に商品化されたとしても、気になるのはその価格です。いま一般的に販売されているパネル型の太陽電池も、いまでこそ太陽光発電所を建てるトータルコストが1kWあたり15万円まで下がっていますが、これも10年以上かけて市場競争が進んだ結果です。

いま、脱炭素のために必要な施策が太陽光発電でしたら、現在のパネル型で対応するほうが安くて確実と言えます。

メリット・デメリットがあるペロブスカイト太陽電池ですが、薄くて軽くて柔らかい太陽光発電がこれからどんな場所で活躍するか、とても楽しみな存在です。

これから太陽光発電を始めようと検討している方で、このペロブスカイト太陽電池の実用化を待つべきか?とお考えの方もおられるかもしれませんが、現行のシリコン系太陽電池で十分な場面でしたら、新素材の実用化を待つほどの理由はないといえます。

ペロブスカイト太陽電池は、より耐久性と安全性を持つものへと進化をしなくてはいけません。太陽電池の新規材料開発は絶対に必要なものになっており、ペロブスカイト太陽電池はこれからの太陽光発電の拡大に貢献できると期待されているのは確かなことです。

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シャープ太陽光発電の価格・お見積り

シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w

◆ 自治体からの太陽光発電の補助金

太陽光発電の導入に対して多くの自治体が高額補助金を交付しております。
各自治体の太陽光発電の補助金情報は以下をご参照ください。

蓄電池の自治体の補助金

 I N D E X

シャープ太陽光発電の基本情報

遠隔監視するので、
設置後も安心!

シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w商品内容

シャープ太陽光発電のメーカー保証

 出力保証周辺機器電力モニター価格
保証内容20年間15年間1年間無料

シャープの自然災害補償・施工保証

 補償会社補償期間価格
自然災害補償シャープ15年間当社負担
施工保証東京海上15年間当社負担

◆ 太陽光パネルの価格と性能を比較
太陽光パネルの価格相場と性能一覧は以下をご参照ください。
太陽光パネルの価格相場、性能比較はこちら

◆ 太陽光発電の補助金
太陽光発電の補助金(自治体から)は以下をご参照ください。
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シャープ太陽光発電の特徴・ココがおすすめ

1. ルーフィットで大容量設置を実現!

シャープ太陽光発電は、ルーフィット設計により寄棟屋根など「複雑な形状の屋根にも効率的にソーラーパネルを配置できる」ので、売電収益や節電による経済メリットが大きいです。
▶ BLACKSOLAR ZEROの売電収益の試算はこちら

2. BLACKSOLAR ZEROは発電効率が高い

シャープ太陽光発電のBLACKSOLAR ZEROは、電極を裏面に設置するなどの加工により、「高い発電効率を実現」しております。
▶ BLACKSOLAR ZEROの詳細はこちら

3. COCORO ENERGYで遠隔監視

「COCORO ENERGY」に加入することで「使用電力量、発電量、蓄電量」などスマートフォンなどでモニタリングできます。
また、シャープが遠隔で運転状況を監視し、異常時はメールで知らせてくれるので設置後も安心です。
▶ COCORO ENERGYの詳細はこちら

お見積りは、即日メールで送付いたします。
まずは、「業界最安価格」のお見積りをご参照ください!

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シャープ太陽光発電の売電収益

5.08kW(254w×20枚)の事例

シャープの太陽光発電システムを設置した際の、売電収益と節電効果を以下に試算いたします。

【 年間収益試算の前提条件 】
 ● 発電電力の自家消費量:1,500kWh/年間
 ● 電気料金単価:24円/kWh

設置場所年間発電量設置費用売電&節電
東京5,720kWhお問合せ下さい114,400円
千葉5,991kWhお問合せ下さい119,820円
埼玉6,332kWhお問合せ下さい126,640円
神奈川6,089kWhお問合せ下さい121,780円
茨城6,044kWhお問合せ下さい120,880円
栃木6,085kWhお問合せ下さい121,700円
群馬6,360kWhお問合せ下さい127,200円
山梨6,785kWhお問合せ下さい135,700円
設置場所年間発電量設置費用売電&節電
福岡6,021kWhお問合せ下さい120,420円
長崎6,120kWhお問合せ下さい122,400円
佐賀6,081kWhお問合せ下さい121,620円
大分6,046kWhお問合せ下さい120,920円
熊本6,289kWhお問合せ下さい125,780円
宮崎6,676kWhお問合せ下さい133,520円
鹿児島6,424kWhお問合せ下さい128,480円

お見積り・発電シミュレーションは全て無料です。
まずは、メールかお電話でお問合せください!

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シャープ太陽光発電の設置事例

商品:
ルーフィット
設置容量:
5.0kW
瓦の種類:
スレート
シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w
シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w
シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w
シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w
シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w

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シャープ太陽光発電の特徴

屋根形状にマッチしたルーフィット設計

シャープ太陽光発電ルーフィット

シャープの太陽光発電は「ルーフィット設計」は、多彩な形状のソーラーパネルをラインナップしており、様々な形状の屋根にも効率的に設置できます。

屋根の形状が、切妻や片流れなど長方形型であれば、海外製の大柄なソーラーパネルの方が低価格で費用対効果が高いですが、寄棟など複雑な形状の場合は、シャープの太陽光発電の方が大容量のソーラーパネルを設置できます。
▶ 今すぐ、シャープ太陽光発電の価格をチェックする!

BLACKSOLAR ZEROの高発電の仕組み!

シャープBLACKSOLAR ZERO、バックコンタクト

【 一般的なソーラーパネル 】
一般的なソーラーパネルは、電極線がパネル表面に設置されており、太陽光の吸収を阻害してしまいます。

【 シャープ BLACKSOLAR ZERO 】
シャープの太陽光発電BLACKSOLAR ZEROは、電極線がソーラーパネルの背面に設置されており、「太陽光を最大限に吸収することで発電効率を向上」させております。
▶ まずは、シャープ太陽光発電の見積りとカタログを依頼!

◆ 配線シート方式で送電ロスを低減

シャープBLACKSOLAR ZERO、バックコンタクト

【 一般的なソーラーパネル 】
一般的なソーラーパネルは、電気を運ぶ「電極が細い」ので電流の損失が大きく発電効率を毀損します。

【 シャープ BLACKSOLAR ZERO 】
シャープの太陽光発電BLACKSOLAR ZEROは、電極が裏面に設置されていることに加えて「配線の幅も太い」ので電流の損失が少なく高発電効率を実現しております。
▶ まずは、シャープ太陽光発電の見積りとカタログを依頼!

◆ 再結合防止膜形成技術で発電ロス低減

シャープBLACKSOLAR ZERO、バックコンタクト

【 一般的なソーラーパネル 】
一般的なソーラーパネルは、セルの表面付近に電子がとどまり再結合することで、発電ロスが生じます。

【 シャープ BLACKSOLAR ZERO 】
シャープの太陽光発電BLACKSOLAR ZEROは、電子を押し返すことで再結合が発生しにくい構造となり、発電ロスを低減します。
▶ 今すぐ、シャープ太陽光発電の価格をチェックする!

熱に強いパワーコンディショナを開発

運転抑制の開始温度

パワーコンディショナは精密機器ですので熱に弱く、周囲の温度が上昇すると回路を保護するために自動的に動作を抑制します。
熱がこもり安い場所に設置すると「頻繁に動作抑制」します。

シャープのパワーコンディショナは、高温時も稼働できるように以下の技術を施しております。
 ● 冷却ファンを搭載
 ● アルミを多用し、放熱性アップ
 ● 屋外設置で温度上昇を軽減

お見積りは全て無料で、メール送付いたします。
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COCORO ENERGYとは?

クラウド連携エネルギーコントローラ

COCORO ENERGYモニタリングサービス

シャープのクラウド蓄電池システム COCORO ENERGYモニタリングサービス

シャープは遠隔監視が従来の「Webモニタリングサービス」から「COCORO ENERGYモニタリング」変わります。

◆ Webモニタリングサービスとの違い

 ● 保証期間満了後も継続して利用できる
 ● 異常が発生したらメール通知される
 ● 異常メールからWeb上で修理依頼できる

COCORO ENERGYで電力見える化

エネルギーマネジメント|蓄電池導入の場合

◆ 蓄電池AI予測制御モード

シャープのクラウド蓄電池システム 蓄電池AI予測制御モード

シャープ蓄電池のCOCORO ENERGYは、AIが「生活パターンからの消費電力量」「日射予報からの発電量」を予測し「翌日の余剰発電電力量を試算」します。
余剰発電電力を効果的に蓄電池の充電とエコキュートの湯沸かしに充当します。

◆ AI雷注意報連携

シャープのクラウド蓄電池システム AI雷注意報連携ト

シャープのCOCORO ENERGYは、AIが生活パターンから「停電時に必要な電力量を予測」し、「雷注意報発令後に必要な電力量」を蓄電池に充電しておきます。
停電の9割は雷が要因なので、非常に安心できる機能です。

スマートフォンで機器操作

シャープのクラウド蓄電池システム スマートフォンで機器操作

シャープ蓄電池のCOCORO ENERGYは、ご自宅内の家電製品とヘムスを連動させることで、あらゆる製品をスマートフォンから以下のように操作できます。
 ● 帰宅前に外出先からエアコンを操作
 ● 各部屋の電動窓シャッターをまとめて操作
 ● 各部屋の照明をまとめて操作
 ● 外出先からエコキュートを操作
 ● 外出先から鍵の施錠確認や施錠操作

お見積りは全て無料で、メール送付いたします。
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シャープ太陽光発電の商品型番

【寄棟向け シャープBLACKSOLAR ZERO】
 254w:NQ-254BM
 180w:NQ-180BM
 130w:NQ-130L/RM

【切妻向け シャープPERC】
 250w:NU-250AJ
 240w:NU-240AH
 218w:NU-218AJ
 210w:NU-210AH
 197w:NU-197AH
 226w:NU-226AH
 220w:NU-X22AF
 220w積雪対応:NQ-220HE

【瓦型 シャープPERC】
 65w:NU-65K5H
 50.5w:NU-51K5H

◆ ソーラーカーポート導入で、収益アップ!
ソーラーカーポートを導入することで、単に車を駐車するだけの駐車場が「売電収益を生み出す設備」に生まれ変わります。
ご自宅の屋根と合算して10kW以上の太陽光パネルを設置できれば、売電期間は20年間に延長できます。

ソーラーカーポートで収益アップ

シャープ太陽光発電BLACKSOLAR ZERO254w

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 トピックス ランキング

屋根の形状別工事工程

 自慢の工事実績


https://www.businessinsider.jp/post-194767


トヨタ・シャープなど「太陽電池+ハイブリッド車」が、環境問題にとって電気自動車より大事と言える理由

プリウス 実証実験 PHV

NEDO、トヨタ、シャープが発表した高効率太陽電池搭載のプラグインハイブリッド車。ベースモデルはトヨタの「プリウスPHV」。フードに太陽光パネルが見える。

提供:SHARP

7月13日、中国がハイブリッド車(HV)優遇への方針転換を検討していると国内外のメディアが報じた。HVは従来ガソリン車と同等とされてきたが、今後は低燃費車に分類される。

ヨーロッパや中国では昨今、電気自動車(EV)がもてはやされていたが、動力となる電気をどこから持ってくるのかはあまり議論されていなかった。

現在使われている自動車をすべてEVに転換してその動力を賄うには、原子力にせよ、火力にせよ大量の電力が必要で、夏場の電力ピーク時には使えなくなってしまう。日本ではクールビズやエアコンの温度調整までしてピーク対応を行っているのが現状なのに、そこにEVが高速充電の列をなすのでは理屈に合わない。

給油は数カ月に1回で済む

ソーラーパネル 太陽光

神奈川県に設置された太陽光発電パネル。

REUTERS/Issei Kato

こうした問題を解決してくれるのが、7月4日に国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)、トヨタ自動車、シャープが発表した、高効率太陽電池搭載のプラグインハイブリッド車(PHV)だ。

電力供給が問題になる夏場こそ太陽光が頑張ってくれるので、そのエネルギーを電池に蓄え、走行用に使うことができる。曇りがちだったり、雨が降ったりして電池が切れても、ガソリンエンジンとモーターで通常のハイブリッド運転が可能なので、ドライバーに不安はない。

そもそもそうした急場は稀で、基本的にガソリンを使うことはあまりないので、2〜3カ月に1回も給油すれば十分となる。

太陽光で十分なのでケーブル充電は基本いらない

プリウス 実証実験 PHV

高効率太陽電池搭載のプラグインハイブリッド車、背面から。バックドアに太陽光パネルが貼られている。

提供:SHARP

NEDOなどの取り組みは、現段階では、航続距離や燃費向上効果の検証を目的とした公道走行実証(7月下旬開始予定)だが、実現すれば最強のエコカーになると思われる。

「これでいい」から「これがいい」へ。OPPOがスマホに「サステナブル」を持ち込むわけ
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実証車のベースモデルにはトヨタの「プリウスPHV」が使われているが、本当に注目すべきは車両そのものより、シャープがNEDO事業(高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術開発など)の一環として開発した、世界最高水準の高効率太陽光電池セル(変換効率34%以上)だ。

これまでの太陽光電池セルの変換効率は20%強であったことを考えると、きわめて画期的な技術と言える。このセルをフード(ボンネット)、ルーフ、バックドアなどに設置することで、定格発電電力を約860Wまで高めた。

これにより、走行時のバッテリーへの最大充電・給電電力量(1日当たり)は、EV航続距離で56.3キロ相当にもなるという。通勤や買い物など日常の走行距離を考えれば、太陽光だけで足りるので、基本的にケーブル経由の充電はいらないことになる

EV普及を阻むいくつもの問題

充電 ステーション スタンド

充電ポイントまでの送配電ロス、数量確保など、電気自動車(EV)が抱える問題は多い。写真は米ロサンゼルス市内にあるEV大手テスラの充電スタンド。

REUTERS/Lucy Nicholson

そもそも、EVを本当の意味で普及させるにはいくつかの課題がある。

すでに述べたように、どこから電気を持ってくるかは特に大きな問題で、火力発電は燃料が石油や天然ガスなので、二酸化炭素(CO2)を大量に排出する。さらに、発電所から充電スタンドまでの送配電ロスも発生(約5%、東京電力調べ)する。

原子力発電だとCO2は削減できるが、放射能漏れなど事故リスクが伴う。消費の少ない夜間・深夜電力を活用(=夜間に充電)すれば問題ないという意見もあるが、冒頭に書いたとおり、問題は夏場の消費電力ピーク時だ。EVの普及が電力需給を圧迫する可能性は大いにある。

他の課題として、充電時間の長さがあげられる。仮に充電時間が30分だとしても、充電スタンドで自分の前に1台並んでいるだけでも1時間は待たなくてはならない計算になる。ドライバーはこの不確実性に不安を覚えるだろう。航続距離が長い車種も登場してきてはいるが、遠距離ドライブにEVはまだ十分とは言えない。

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日本の得意な技術を活用できるPHV

豊田章男

モビリティサービス(MaaS)専用の次世代自動運転車「e-Palette」を披露するトヨタ自動車の豊田章男社長。新たな分野の技術開発はもちろん重要だが、環境問題にとっては足もとの動力機構のイノベーションも無視できない。

REUTERS/Rick Wilking

実証車のベースとなったプリウスPHVには、すでにソーラー充電システム搭載モデルが存在する。ただし、走行中でもバッテリーに充電できる実証車と異なり、駐車時のみしか充電できず、EV航続距離にしてわずか6.1km相当にすぎない。定格発電電力も高効率太陽電池を搭載した実証車の約5分の1(180W)にとどまる。

それでも、システムがすでに完成されているのは強みだ。シャープの高効率太陽電池の量産化が進み、コストが下がってくれれば、実用化はぐっと近づくだろう。

自動車市場の将来は、最近、接続性(Connectivity)、自動運転(Autonomous)、共有(Shared)、電動化(Electric)という4つの領域(頭文字から「CASE」と呼ばれる)で定義されることが多い。

しかし筆者は、その根本にあるパワートレイン(動力機構)のイノベーションに、もっと注目すべきと考えている。

自動車が重量を伴うものである限り、その効率化にはエネルギーマネジメントの視点が欠かせない。そして、そこは日本が最も得意としてきた分野のひとつだ。太陽電池に関する技術でも日本はかつて世界トップクラスだったが、コスト競争(もしくは投資戦略)で他国の後塵を拝している現状がある。

アクセンチュアのコンサルタントが明かす、脱炭素の「次」
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自動運転やカーシェアといった新しい分野にばかり注目が集まる昨今だが、日本が引き続き自動車産業において世界のトップクラスを走り続けるために、日本の得意とする技術の粋とも言える、今回の高効率太陽光電池搭載PHVの実用化をぜひ実現してほしい。


土井正己(どい・まさみ):国際コンサルティング会社クレアブ代表取締役社長。山形大学特任教授。大阪外国語大学(現・大阪大学外国語学部)卒業。2013年までトヨタ自動車で、主に広報、海外宣伝、海外事業体でのトップマネジメントなど経験。グローバル・コミュニケーション室長、広報部担当部長を歴任。2014年よりクレアブで、官公庁や企業のコンサルタント業務に従事。山形大学特任教授を兼務。


https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/1609/05/news009.html

和田憲一郎の電動化新時代!(22)(1/4 ページ)

2016年09月05日 11時00分 公開

 電気自動車(EV)が第3世代として出現し始めた2009~2010年、三菱自動車の「i-MiEV」や日産自動車「リーフ」が市場投入された。この時、多くの方々から「ルーフにソーラーパネルを装着しては」という提案があった。

 その理由としては、当時はEVの一充電あたりの走行距離が短かったため、ソーラーパネルを搭載することで走行距離を少しでも伸ばせるのではないかと思われたからである。こうしたニーズの背景からクルマとソーラーパネルの関係を振り返っていく。

ソーラーパネルをクルマに装着できなかった理由

ソーラーカーの発想はなかなか乗用車に展開できなかったソーラーカーの発想はなかなか乗用車に展開できなかった (クリックして拡大) 出典:東海大学

 当時、ソーラーパネルを搭載する軽キャブワゴンで全国行脚する番組などがテレビで放映されていたのが影響したのか、ユーザーからソーラーパネル搭載の要望は多かった。しかし、期待とは裏腹に、実際にアイデアを実現するには多くの課題が横たわっていた。当時、筆者が携わっていたi-MiEVでもそうだったが、実現を阻んでいた主な課題は次の通りである。

 第一に、ルーフの有効面積がソーラーカーほど大きくない(i-MiEVで約0.8m2)ことが挙げられる。さらに、当時の主流だった多結晶パネルのセル変換効率は15%前後と高くないため、車載ソーラーパネルの出力は100W程度にとどまっていた。これは家庭用ソーラーパネルの出力3~5kWと比べてあまりにも小さく、丸一日放置して発電したとしても走行できる距離はモード燃費で約3km、実際は約2kmレベルにすぎない。さらに、車載ソーラーパネルから再度充電するには数時間待たなければならず、走行距離に対する即効性がなかった。

 第二に、この頃はEVがようやく開発された段階であり、車載ソーラーパネルと駆動用バッテリーを連結するシステム(家庭用ソーラーパネルのパワコンのような存在)の技術開発があまり進んでいなかった。また、その安全性についても業界基準がなかった。

 これらの課題に加えて、クルマのルーフは3次元曲線のため、これに沿う変換効率の優れたソーラーパネルを製造することが困難だった。ソーラーパネルの装着は車両購入時のオプションの位置付けにあり、台数が限定されることから、走行距離に対する費用対効果を出すことも難しかった。

 車載ソーラーパネルは複数の企業で検討されたとは思うが、こうした課題があり、結果として採用に至っていない。

 i-MiEVやリーフが発売されたのと同じ時期、2009年にトヨタ自動車のハイブリッド車、3代目「プリウス」で「ソーラーベンチレーションシステム」が採用された。これは、ルーフに配したソーラーパネルで発電し、その電力により車内の換気を行うものである。例えば、炎天下での駐車中に作動させることにより、車内の気温の上昇を抑えることが可能となる。

 しかし、発電した電力を使うのはファンの作動であり、駆動用バッテリーへの充電は見送られた。

3代目プリウスから一転、駆動用バッテリーを充電可能なシステムが登場

 ところが、ここにきて自動車メーカーから車載ソーラーパネルを採用する兆しが見えている。2016年冬に発売予定のプラグインハイブリッド車(PHEV)「プリウスPHV」の新モデルでは、いよいよ駆動用バッテリーに充電可能な「ソーラー充電システム」を搭載する。

2016年冬に発売するトヨタ自動車のプラグインハイブリッド車「プリウスPHV」のソーラー充電システム2016年冬に発売するトヨタ自動車のプラグインハイブリッド車「プリウスPHV」のソーラー充電システム (クリックして拡大)

 ソーラー充電システムは3つの部品から構成されている。最大出力180Wのソーラールーフと、ソーラールーフで発電した電力を蓄電するニッケル水素バッテリー、さらに、DC/DCコンバータを内蔵し電力供給のマネジメントを行うソーラーECUである。ソーラー充電システムの効果としては、「天気の良い日に車両を1日外で充電した場合、走行可能距離は最大でも約5km。年間で平均しても1日当たり2.7kmを見込んでいる」(トヨタ自動車)ようだ。

 しかし、よくよく考えてみると、プリウスPHVはPHEVである。たとえ駆動用バッテリーの電池がなくなったとしても、エンジンで走行可能である。EVであればラスト1マイルといわれるように、最後に少しでも航続距離を伸ばすことで、ユーザーにメリットを訴求できるが、PHEVとなるとそこまでの必然性は薄い。

 トヨタ自動車は、そのような環境の中でもプリウスPHVに採用した。推測するに、自動車業界にとって前々からのアイデアである、「車載ソーラーパネルから駆動バッテリーへの電力供給」をどうしても実現したかったのではないだろうか。このため、他社に先駆けて車載ソーラーパネル、蓄電用ニッケル水素バッテリー、ならびにソーラーECUなどのシステム開発を行った。

 多くの技術的課題、費用対効果などの経営的課題も乗り越えて、今回世界で初めて市場投入となったことに敬意を表したい。

プリウスPHVのソーラー充電システムは北米を除いてオプション設定となるプリウスPHVのソーラー充電システムは北米を除いてオプション設定となる (クリックして拡大)

 中国でも車載ソーラーパネルの採用に動きがみられる。太陽光発電の設備を手掛けるHanergy Holding Groupが、2016年7月にプロトタイプではあるが、本格的なソーラーパワーEVを発表した。

 報道によれば、5~6時間の太陽光発電で8~10kWhのエネルギーを生成し、80kmを走行可能とのこと。現在、日本国内の家庭用ソーラーパネルで高効率と呼ばれる製品は20%前後なのに対し、Hanergy Holding Groupが採用するソーラーパネルの変換効率は31.6%のようだ。同社の高い変換効率のソーラーパネルと、従来のEVなどを組み合わせる計画とのこと。詳細は公表されていないが、実用化が楽しみである。

なぜ今、車載ソーラーパネルなのか

 それでは、なぜ今、車載ソーラーパネルが普及の兆しを見せているのであろうか。EV、PHEVの新たな機能として見直しされていることは間違いない。しかし、先述した課題が年々改善されていることも理由と思われる。

 まずはソーラーパネルの変換効率が向上してきたのが大きい。これまで太陽電池に主に採用されてきたのは結晶系で、セルの変換効率は15~20%程度であった。最近では技術革新が進み、変換効率は高いもので25%まで向上している。新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は2025年にセルの変換効率を30%まで改善する目標を掲げている。これ以外でもCIS系のセルで25%、また化合物系では実験段階であるがセル変換効率45%レベルまで達している。

太陽電池の材料ごとに、セル/モジュールの変換効率の改善目標が立てられている太陽電池の材料ごとに、セル/モジュールの変換効率の改善目標が立てられている (クリックして拡大) 出典:新エネルギー・産業技術総合開発機構

 車載用を前提とした対応も進んできた。例えば、自動車には家庭用ソーラーパネルのパワコンに相当する機能部品がないことから、プリウスPHVのようにDC-DCコンバータを内蔵するソーラーECU、いったん電力をためるソーラーバッテリーなど蓄電技術が開発されている。また、ソーラーパネル自体もルーフの曲面にもフィットするフレキシブルタイプが出てきた。ソーラーパネルの生産量拡大に伴い、コストも低下していく。

将来性は現時点で判断できない

 このように、車載ソーラーパネル採用の兆しがあるものの、走行距離に対する効果を問えば、かなり限定的と言わざるを得ない。理由として、ソーラーパネルの技術革新が進むと同様に、駆動用バッテリーの進化も進んできたからである。

 EVについて言えば、2010年代の一充電あたりの走行距離が150~200kmであるのに比べ、2017年以降に市場投入される予定のEVは、Tesla Motors(テスラ)の「モデル3」が345km(目標値)、General Motors(GM)の「シボレーBOLT」が320km、というように走行距離300km以上が1つの目標となっている。もしそうであれば、車載ソーラーパネルによって走行距離が3km増えたとしても、その効果は走行距離全体に占める1%にすぎない。

 このため、車載ソーラーパネルの将来性は、もう少し長い目で見る必要があるのではないだろうか。NEDOが2025年をめどにセル発電効率50%に引き上げる目標を掲げており、このレベルにまでなれば発電量も多くなり使い勝手が良くなると思われる。

 また、自動車メーカーは、ソーラーパネル搭載車両の販売地域も考慮する必要があろう。例えば、東京の全天日射量は年平均で約12MJ/m2レベルであるが、シンガポールやタイなどの東南アジア諸国では17~18MJ/m2である。地域によって発電量に大きな差があり、車載ソーラーパネルをどの地域で設定するかも検討の余地があろう。

エネルギーマネジメントから見た可能性

 車載ソーラーパネルの可能性は、ファンモーターを駆動する12Vバッテリーや、駆動用バッテリーへの充電が想定されてきた。しかし、エネルギーマネジメントの観点では、全く異なる見かたがあるように思える。つまり「ソーラーパネルを備えた走るエネルギーデバイス」としての側面である。

車載ソーラーパネルで発電した電力を何に活用するか車載ソーラーパネルで発電した電力を何に活用するか (クリックして拡大)

 ジャストアイデアであり、法整備や認証などの制度設計や機器開発が必要となるが、もし車載ソーラーパネルの出力が1kWのように充実してくると、家庭用ソーラーパネルと補完することが可能となると思われる。以下にそのシステム構成を示す。

  • 基本は車載ソーラーパネルからEV駆動用バッテリーへ充電を行う
  • 自宅で駐車中、車載ソーラーパネルは、V2H(Vehicle to Home)パワコンや家庭用パワコンを経由して外部への売電も可能となる。つまり、ソーラーパネルを搭載しているEVがあれば、家庭用と車載用、両方の太陽光発電からダブル給電が可能となる。
  • 停電などの非常時においては、駆動用バッテリーのみならず、車載ソーラーパネルからも家庭に電力を供給したり、蓄電池に電力を蓄えたりすることができる。このことは、平常時/非常時の電源供給ルートを多様化させ、安定的に住宅に電気を供給することが可能となる。
車載ソーラーパネルによって、家庭での電源供給ルートの多様化が実現する車載ソーラーパネルによって、家庭での電源供給ルートの多様化が実現する (クリックして拡大) 出典:日本電動化研究所

 これから見るように、これまで住宅が太陽光発電や蓄電池を備えるのに対し、クルマは駆動用バッテリーのみであったが、車載ソーラーパネルを持つことで2つのソーラーパネルと2つの蓄電池により、多様な使い方が提案できる。これまでのV2Hに対して2通りのV2H機能を有する、いわゆる「Dual V2H」ともいえるのではないだろうか。

駆動用バッテリーから家庭に、車載ソーラーパネルからも家庭に、と2通りのV2H機能を持たせる構成も考えられる駆動用バッテリーから家庭に、車載ソーラーパネルからも家庭に、と2通りのV2H機能を持たせる構成も考えられる (クリックして拡大) 出典:日本電動化研究所

車載ソーラーパネルはまだ発展途上

 全体を通して感じたのは、車載ソーラーパネルは変換効率1つとっても、多様な技術や工法が開発されつつあり、まさに発展途上だということだ。駆動用バッテリーと同様に相当の時間をかけながら伸展していくのであろう。それに伴って、車載ソーラーパネルによる走行距離も次第に伸びていくことが予想される。

 また、エネルギーマネジメントの観点からは、太陽光発電機能を備えた走るエネルギーデバイスとして、多様な提案がなされるであろう。今後、多くの電動車両にソーラーパネルが搭載され、平常時/非常時における、エネルギーのリスクマネジメントの一つとして検討されることを期待したい。

筆者紹介

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和田憲一郎(わだ けんいちろう)

三菱自動車に入社後、2005年に新世代電気自動車の開発担当者に任命され「i-MiEV」の開発に着手。開発プロジェクトが正式発足と同時に、MiEV商品開発プロジェクトのプロジェクトマネージャーに就任。2010年から本社にてEV充電インフラビジネスをけん引。2013年3月に同社を退社して、同年4月に車両の電動化に特化したエレクトリフィケーション コンサルティングを設立。2015年6月には、株式会社日本電動化研究所への法人化を果たしている。


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