太陽光発電に鏡を使う

質問

メガソーラーの広大な設備などをニュースで見ますが、いつも思うことがあります。
それは太陽は位置を変えるわけですが、当然効率の良い角度とかがありますよね。
まあ、それに合わせて電動で土台を動かすとしたら電力を使って「本末転倒」に成るということまでは想像したのですが、
では、あのパネルと180度対峙するように鏡を置いてしまえば黙っていても凄く発電効率が上がると思いませんか？
コストも少ないだろうし。
いつもそうおもってしまうのですが素人考えでしょうか？

回答No.12

princelilac · ベストアンサー

鏡に反射させる意味はなにでしょうか？

文面を読む限りでは、朝夕の日照不足を鏡で補おうとするもののようですが、同じ位置に立てた鏡であれば、日光の角度はソーラーパネルと同じです。それを反射させても角度を補うことにはなりません。反射する際の光エネルギーのロスもありますので、鏡にせずに、ソーラーパネルをそのまま増設する方がロスをなくせます。

地面に対して角度をつけてソーラーパネルを立てたら、朝夕の低角度の日光を捕らえることができそうですが、午前・午後で稼動するパネルが制限を受けますので、結局、水平に敷設するのと同じことになるのではないでしょうか？

お礼

ありがとうございます。

回答No.14

Ikeshita_Akira3

3年前にディスカバリーチャンネルの番組で同じようなアイデアを見ました。

鏡で太陽光を集めると熱の問題があるようです。太陽光発電は半導体素子でできていますから、温度が上がると半導体の特性が失われて発電しなくなるようです。もちろん、発電素子以外の電気回路も熱に弱かったり、導線も温度が上がると抵抗が上がったりと困難があります。

また、発電にちょうど良い光の強さに調節することも難しいようです。光が強ければ良いという単純なものではありません。電動で土台を動かすのも光の量を調整するためです。

ディスカバリーチャンネルの番組では、技術者が粘り強く研究し、多くの困難な問題を解決していき、実験を積み重ねた結果、実現することができたようです。評価も悪くはなかったと思います。
ただし、土台を動かす方式よりもコストの面で劣るようです。

素人考えのアイデアは悪くありませんが、実現するためには研究や実験が必要で、苦労があるというわけです。

お礼

ありがとうございます。

回答No.13

ultraCS

そう言うことは誰でも考えることで、1981年に香川県の仁尾で行われた太陽博でのタワープラントの鏡は太陽に合わせて反射角を変えて集光装置に光を送っていました。以下に写真がありますが、この方式では鏡の調節が狂うと施設を焼損しかねませんから必須だったのでしょう。
http://www.nomurakougei.co.jp/expo/material/detail?goods_id=9832&return_url=%2Fexpo%2Fmaterial%2Flist%3Ftype%3D2%26sort%3D1%26e_code%3D507

仁尾太陽博ではもう一つ、曲面集光タイプとして湾曲した鏡を並べたシステムがありましたが、こちらは鏡と集光装置は固定されていました。

で、太陽電池に付いても、可動の物はあるようですが、変換効率が向上したこと、可動とすることでの損失、重量の増大と設備の高騰、メンテナンスの費用などを考えあわせると固定した方がトータルで安あがりと言うことでしょう。ただ、今後、太陽エネルギーをギリギリまで利用しなくてはならないような状況になれば可動型の物が優勢になるかも知れません。

なお、太陽博跡地は、長らく野ざらしになっていましたが、メガソーラーが建設されました。太陽博当時問題になった、天気が良すぎて(雨が降らなすぎて)鏡の汚れが落ちないという問題は大丈夫なのかなあ
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1302/19/news009.html

お礼

ありがとうございました

回答No.11

rnakamra

太陽電池の前にレンズを置いて集光して発電するシステムは存在します。
レンズの価格が太陽電池よりも安くて済む場合はこちらのほうがコスト的に有利です。

あと電動で土台を動かすということですが、パネルの配置密度が高くない大面積の発電所であれば普通に使っている技術です。そのほうが効率が断然よい。
ただ、日本のように狭い場所に密集してパネルを設置する場合は角度をつけるとほかのパネルに影ができてしまい効率が上がりません。むしろパネル間のバランスや寿命の点でマイナスにしかなりません。

鏡を使うとのことですが、太陽の位置が変わると鏡の角度を変えるなどの処理をしないといけません。あまり意味は無いでしょう。

お礼

ありがとうございます

回答No.10

cse_ri2

鏡を使って太陽光を集積させて発電効率を上げるシステムは、とあるベンチャー企業が実用化したのですが、資金繰りが追いつかず倒産してしまいました。（Ｏｒｚ）

似たようなアイデアは、誰かが考えているものですね。（苦笑）

参考：
「東大発VBのスマートソーラー、大規模太陽光発電の建設費半減」
　http://bizgate.nikkei.co.jp/smartcity/kanren/201309271609.html

「集光太陽電池を開発するスマートソーラーインターナショナル、破産手続きを開始」
　http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20140207/332961/

お礼

ありがとうございます

回答No.9

sailor

確かに鏡を使って光を集めると言うのはある意味で効果がある（１８０度で対峙というのは別にしてです）かと思いますが、太陽電池はただ光が強くなればその分だけ発電効率が高くなると言うものではありません。

実際にはあまり光を集めすぎてパネルの温度が高くなりすぎると返って発電効率は低くなってしまうのです。
場合によっては温度が上がりすぎて、ソーラーセル自体を破壊する可能性も無いとはいえません。
上記のような理由から鏡を利用する場合はパネル面の温度を監視して、必要以上に温度が上がる前に鏡を無効にする必要があるでしょう。

曇りの日など光量が不足しているときなら有効な方法であるかもしれませんが、鏡を利用するにせよ効率よくパネル面に光を集めるには太陽の動きに追従させる必要があることは変わらないでしょう？

また、パネル自体を電動で追従させるにしても、それに必要な電力は微々たる物で十分でしょうし、電力を使わずレンズなどの光学系と気体または液体を封入したシリンダー内の圧力変化を利用して追従させる機構もありますし、特殊なレンズ（と言うかプリズムと言うか）を使ってどの方向からの光でもパネル面に光を向ける方法（パネル面より大きな面積の光学系が必要なため設置する密度は下がる欠点はある）もあります。

お礼

ありがとうございます

回答No.8

GPRO999

光を集めるというアイディアは共感できるものがあります
が、鏡の管理と気候対策が大変そうな気もします・・・

現在の技術レベルでは面積で発電効率を高めているのではないでしょうか
太陽光を電気に変換する素子は耐熱という課題もあると思います

太陽光を熱源として使うのであれば、鏡を使って集光というアイディアには
役だっているようですが・・・広い面積をカバーできる鏡は作れないでしょう？

私は個人的に現在のパネルの変換効率の改善を望んでいます
現在はかなりの面積が必要で小さな家の屋根では設置できません・・・・

雨戸一枚の面積で１キロワットくらい変換してくれるパネルが開発されれば
良いな！というのが私の希望なんです

お礼

ありがとうございます。

回答No.7

usami33

配置に関しては他の方々が指摘しているので、
別の観点で
ソーラーパネルの変換効率が良い輝度ってのがあって、
これを超えると熱を帯びて、逆に発電効率が落ちてしまいます。
ミラー設置の案ですと、確実の効率オーバーの状態持続時間が長くなり、
結果トータルの発電量が減ってしまいます。

お礼

ありがとうございます。

回答No.6

Mokuzo100nenn

＞それに合わせて電動で土台を動かすとしたら電力を使って「本末転倒」に成るということまでは想像したのですが、

太陽光発電パネルは電力を使ってシリコン精製して製造しているのですから、太陽光発電の運用段階で電力を消費したからと言って、「本末転倒」ではありません。

問題は収支です。

電動モーターを使ってでも、太陽の方向に追随させる方が、電力収支が改善されるのでしょうね。

お礼

ありがとうございます

回答No.5

W-164

> 、あのパネルと180度対峙するように鏡を置いてしまえば黙っていても凄く発電効率が上がると思いませんか？

では、太陽光パネルはどちらの方向に向けましょう?

普通の太陽光発電のパネルは、ほぼ南側を向いています。南側から太陽光が当たるから。
そのパネルに180度対峙させたパネルというのは、北向きですよね。
北側からは太陽光が当たりませんから、効果は期待出来ませんね。

じゃあ、逆に太陽光パネルを北向きに設置して、南向きの鏡で光を反射させたらどうか。
実際に鏡で光を反射させてみると分かると思いますけど、太陽は移動しますから、反射光の方向も常に移動してしまいます。常に太陽光パネルの位置に反射光を当てようと思ったら、太陽の動きに合わせて常に鏡を動かすとか、パラボラのような角度の付いた巨大な鏡を設置するとかしなければならず、それなりのコストがかかります。
そのコストに見合うだけの効率が得られるかどうかだと思います。

お礼

ありがとうございます

回答No.4

lv4u

>>では、あのパネルと180度対峙するように鏡を置いてしまえば黙っていても凄く発電効率が上がると思いませんか？
コストも少ないだろうし。

他の回答で疑問が出ていますが、どう配置するのか判りませんね。
また、鏡を置いても、発電効率が上がるとは思いません。また、鏡も太陽が位置を変えれば、角度調整が必要なのは同じだと思います。
そしてコストが少ないとも思いません。

>>いつもそうおもってしまうのですが素人考えでしょうか？

そう思います。

お礼

ありがとうございます。
180度は間違いで90度かな。つまり傾斜したパネルの後ろ側に太陽が位置する場合、正反対に鏡が置いてあれば反射光で発電ができるんじゃないかと思ったんです。