持続可能な社会を実現する自然環境調和型エネルギー需給システム構築に向けた技術開発

构建与自然环境和谐的能源供需系统，实现可持续发展社会的技术开发

• 批准号: 22K20465
• 负责人: 寺島 康平
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20465/
• 关键词: SDGs; 太陽光; 集熱; 発電; PV/Tソーラーパネル; 地球温暖化

太陽電池(PV)は変換効率が現状15%程度であり、残りの約85%が外気温+30℃程度の環境に対する廃熱になるため、PVの普及が拡大することで環境への熱負荷が増大する。本課題の目的は、太陽エネルギーを電力および熱源として利用することで自然環境への熱負荷を最小限にすることが可能な、民生用エネルギー需給システムのデザインである。このシステムには、太陽エネルギーを電力と温水に高効率に変換するPV/Tソーラーパネルを用いており、得られた温水は給湯や暖房に利用することが可能である。一方で、夏季の冷房需要にPV/Tソーラーパネルの集熱を活かせないことが課題であった。今年度は、夏季における高効率太陽熱利用を目指し、PV/T ソーラーパネルとエジェクタ冷凍サイクルを組み合わせたシステムの検討をシミュレーションで行った。エジェクタ冷凍サイクルは、60℃程度の温水を使用して15℃程度の冷風・冷水を供給することができ、PV/Tソーラーパネルで得た温水を有効利用することが可能である。本研究では、このエジェクタ冷凍サイクルの計算モデルを、開発済みのエネルギー需給シミュレータに導入し、東京におけるシステムの有効性を検証した。シミュレーションの結果、従来のエアコンによる対流式冷房と比較して、上述したシステムは夏季の消費電力量を約40%削減でき、夏季における太陽熱集熱を有効利用できる可能性を示した。一方で、エジェクタ冷凍サイクルに必要な冷却水を冷却塔で供給することを想定したが、高湿な東京の気候においては要求される冷水温度で供給するのが難しく、システムの設計を再考する必要があることが分かった。今後は今年度の成果を基に、システムの再設計や異なる気候におけるシステムの有効性を検証する。

目前光伏电池（PV）的转换效率约为15%，其余85%是室外温度+30°C时对环境的废热，因此光伏的扩张将减少环境的热负荷。增加。该项目的目的是设计一个消费者能源供需系统，通过使用太阳能作为动力和热源，最大限度地减少自然环境的热负荷。该系统采用PV/T太阳能电池板，可高效地将太阳能转化为电能和热水，获得的热水可用于热水和空间供暖。另一方面，问题是PV/T太阳能电池板收集的热量无法满足夏季的制冷需求。今年，我们进行了模拟研究一种将PV/T太阳能电池板和喷射器制冷循环相结合的系统，旨在实现夏季高效的太阳能热利用。喷射式制冷循环使用约60°C的热水来供应冷空气和约15°C的冷水，从而可以有效地利用PV/T太阳能电池板获得的热水。在本研究中，我们将喷射器制冷循环的计算模型引入到开发的能源供需模拟器中，并在东京验证了该系统的有效性。仿真结果表明，与传统空调对流制冷相比，上述系统能够在夏季降低约40%的功耗，展示了夏季有效利用太阳能集热的可能性。另一方面，假设喷射器制冷循环所需的冷却水将由冷却塔供应，但在东京的高湿度气候下，很难供应所需温度的冷冻水，因此有必要重新考虑一下系统设计，事实证明是有的。展望未来，我们将根据今年的结果重新设计该系统并验证其在不同气候下的有效性。