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研究班４_天気について
どうも内藤です。
続いて天気の話をします。
みなさんご存知の通り太陽電池は曇ってるといまいち働きが良くないですが、集光型だと一段と悪くなります。
太陽から発せられる光は距離を得ることに薄くなっていき、
地球がある距離では光のエネルギーは約1.37kW/m小さい文字２となります。
これは大気圏外の話で、大気圏中で光は反射・散乱・吸収などによって減衰し地表面では快晴時に約約1kW/m小さい文字２となり、曇りの日は更に減り100kW/m小さい文字２程度となります。
普通の屋根についてる様なパネルだと曇りでも一応晴れの日の1/10は発電できるのですが、
集光型だとそうはなりません。
曇りの日に地表まで届く光は、雲の中で激しく散乱した光で、晴れに日の様に平行に近い光となりません。
レンズやミラーが焦点に集める事が出来るのはあくまで平行な光であるので、
このような散乱光は殆ど集める事ができないわけです。
よって集光型の場合は曇りの日の発電量はほぼ0まで下がってしまいます。
これも集光型の欠点の一つで、日本での運用を考えるのはド素人と先生に怒られたのを覚えています。
ところで日本では年間約50日程度が快晴となり、約100日が晴れ（快晴を含む）となるそうです。
対して世界には年に300日以上快晴が続く地域が広くあります。
そのような地域で発電すれば同じシステムであるのに年間の発電量が数倍違う事になる事に気付くと思います。
一般の太陽光発電システムはランニングコストが安いのが売りですので、
発電量が2倍になれば発電コストはだいたい1/2となります。（もちろん一元的ではない）
UAEが大規模な太陽光発電プラントを作る予定ですが、これはこの国が金を持て余してる一方
UAEでは太陽光発電のコストが現実的に利用できる価格になりうる、という側面を持っています。
詳しくは知りませんが、先端研と産業界が共同になってアラブにミラータイプの大規模発電プラントを売りこんでいるそうです。
個人的な意見ですが
日本が無理をして太陽光発電を導入するよりも、もっと晴れる地域での導入を援助する方が世界的な視点では効率的です。
だからと言ってたまに聞く「サハラに太陽電池を敷き詰めて超電導ケーブルでヨーロッパまで電気を引っ張る」というアイデアは現実的だとは思いませんが・・・夢は感じます
続いて天気の話をします。
みなさんご存知の通り太陽電池は曇ってるといまいち働きが良くないですが、集光型だと一段と悪くなります。
太陽から発せられる光は距離を得ることに薄くなっていき、
地球がある距離では光のエネルギーは約1.37kW/m小さい文字２となります。
これは大気圏外の話で、大気圏中で光は反射・散乱・吸収などによって減衰し地表面では快晴時に約約1kW/m小さい文字２となり、曇りの日は更に減り100kW/m小さい文字２程度となります。
普通の屋根についてる様なパネルだと曇りでも一応晴れの日の1/10は発電できるのですが、
集光型だとそうはなりません。
曇りの日に地表まで届く光は、雲の中で激しく散乱した光で、晴れに日の様に平行に近い光となりません。
レンズやミラーが焦点に集める事が出来るのはあくまで平行な光であるので、
このような散乱光は殆ど集める事ができないわけです。
よって集光型の場合は曇りの日の発電量はほぼ0まで下がってしまいます。
これも集光型の欠点の一つで、日本での運用を考えるのはド素人と先生に怒られたのを覚えています。
ところで日本では年間約50日程度が快晴となり、約100日が晴れ（快晴を含む）となるそうです。
対して世界には年に300日以上快晴が続く地域が広くあります。
そのような地域で発電すれば同じシステムであるのに年間の発電量が数倍違う事になる事に気付くと思います。
一般の太陽光発電システムはランニングコストが安いのが売りですので、
発電量が2倍になれば発電コストはだいたい1/2となります。（もちろん一元的ではない）
UAEが大規模な太陽光発電プラントを作る予定ですが、これはこの国が金を持て余してる一方
UAEでは太陽光発電のコストが現実的に利用できる価格になりうる、という側面を持っています。
詳しくは知りませんが、先端研と産業界が共同になってアラブにミラータイプの大規模発電プラントを売りこんでいるそうです。
個人的な意見ですが
日本が無理をして太陽光発電を導入するよりも、もっと晴れる地域での導入を援助する方が世界的な視点では効率的です。
だからと言ってたまに聞く「サハラに太陽電池を敷き詰めて超電導ケーブルでヨーロッパまで電気を引っ張る」というアイデアは現実的だとは思いませんが・・・夢は感じます
研究班3_太陽電池について
どうも内藤です。続いて太陽電池の話をします。
本日先端研がシャープから借りているセルをまた借りしてきました。（了解済み）
三接合のタンデムセルを肉眼で見るのは私は初めてです。
図1：Ge/(In)GaAs/InGaPのセルを載せたマウント 変換効率は約32％
タンデムセルは異なるバンドギャップの半導体を繋ぐ事でより広い波長域で光電効果を狙う技術です。
このタイプのセルは人工衛星などには既に用いられています。
ただ一般に販売されているものではないので価格はちょっとわかりません。（このセルで数千円くらい？）
半導体の基礎的な部分はwikipediaを見ると良いかと思います。
一般に集光太陽光発電ではこのようなタンデム型のセルを使う構想が一般的です。
理由はいくつかありまして、
第一に発電量の問題
一般的な屋根についてるようなSiの単結晶のセルは10%台後半の変換効率を持っていますが、仮にこれを変換効率30%台のセルにすれば二倍発電できる事になります。
第二に価格の問題
集光太陽光システムではセルの面積が小さいので、面積当たり高価なセルを用いても全体の値段にはあまり影響しません。（集光の本来の目的）
というのが主な理由です。その他にSiセルより熱に強い、集光時の効率上昇が優れているなどがあります。
ちなみに一般に太陽電池は集光した方が変換効率が上昇します。上のセルも集光時は38％の変換効率を持っています。光電効果に加わるエネルギーに集光で受ける熱のエネルギーが底上げされるイメージです。
このセルを装置につなげて何Wだすかを今度試験します。
次に紹介するのはこの球状シリコン太陽電池です。
表面の粒粒一つ一つが単結晶の太陽電池で、基盤で並列に繋がっています。
モーターを動かす電池として使用しています。
クリーンベイチャーという会社の製品で、千石電子で450円で買った気がします。
参考URL：http://www.cv21.co.jp/product/products2.php
製品情報をみると、154.9mm×53.5mmの大きさで1kW/m2の日光で0.75Wですので変換効率は9.05％という事になります。
安さと曲げたり、切ったりできるのが売りの電池です。
図２：球状シリコン太陽電池
我々が考えていたシステムではこれ以外に選択肢がありませんでした。
�＾造ぁ�多結晶セルが2×3cm2で100円前後な事を考えるととびきり安い。
��熱に強い、安い多結晶セルの反射防止膜は集光ですぐに溶けてしまう
��集光でのロスが無い、一般の太陽電池は光のムラによってロスが生じますが、これは電池が小さな球で並列に繋がっているのでロスがとても小さいです。
こいつがレールの下にあって集光した光が届けばモーターに電流を流すわけです。
画像は特許申請後に再掲予定
図3：追尾装置
台座にセルを載せるとこの様になります。実際にはセルから伸びる導線は外に繋がります。
太陽光の強度は時間によって異なるので球状シリコンの露出面積は変化を加えてあります。
ちなみに上に載ってるのはGaAsの化合物セル、表面のすりガラスをはがす時に電極に繋がる金のワイヤーを切ってしまい発電できなくなってしまいました。
本日先端研がシャープから借りているセルをまた借りしてきました。（了解済み）
三接合のタンデムセルを肉眼で見るのは私は初めてです。
図1：Ge/(In)GaAs/InGaPのセルを載せたマウント 変換効率は約32％
タンデムセルは異なるバンドギャップの半導体を繋ぐ事でより広い波長域で光電効果を狙う技術です。
このタイプのセルは人工衛星などには既に用いられています。
ただ一般に販売されているものではないので価格はちょっとわかりません。（このセルで数千円くらい？）
半導体の基礎的な部分はwikipediaを見ると良いかと思います。
一般に集光太陽光発電ではこのようなタンデム型のセルを使う構想が一般的です。
理由はいくつかありまして、
第一に発電量の問題
一般的な屋根についてるようなSiの単結晶のセルは10%台後半の変換効率を持っていますが、仮にこれを変換効率30%台のセルにすれば二倍発電できる事になります。
第二に価格の問題
集光太陽光システムではセルの面積が小さいので、面積当たり高価なセルを用いても全体の値段にはあまり影響しません。（集光の本来の目的）
というのが主な理由です。その他にSiセルより熱に強い、集光時の効率上昇が優れているなどがあります。
ちなみに一般に太陽電池は集光した方が変換効率が上昇します。上のセルも集光時は38％の変換効率を持っています。光電効果に加わるエネルギーに集光で受ける熱のエネルギーが底上げされるイメージです。
このセルを装置につなげて何Wだすかを今度試験します。
次に紹介するのはこの球状シリコン太陽電池です。
表面の粒粒一つ一つが単結晶の太陽電池で、基盤で並列に繋がっています。
モーターを動かす電池として使用しています。
クリーンベイチャーという会社の製品で、千石電子で450円で買った気がします。
参考URL：http://www.cv21.co.jp/product/products2.php
製品情報をみると、154.9mm×53.5mmの大きさで1kW/m2の日光で0.75Wですので変換効率は9.05％という事になります。
安さと曲げたり、切ったりできるのが売りの電池です。
図２：球状シリコン太陽電池
我々が考えていたシステムではこれ以外に選択肢がありませんでした。
�＾造ぁ�多結晶セルが2×3cm2で100円前後な事を考えるととびきり安い。
��熱に強い、安い多結晶セルの反射防止膜は集光ですぐに溶けてしまう
��集光でのロスが無い、一般の太陽電池は光のムラによってロスが生じますが、これは電池が小さな球で並列に繋がっているのでロスがとても小さいです。
こいつがレールの下にあって集光した光が届けばモーターに電流を流すわけです。
画像は特許申請後に再掲予定
図3：追尾装置
台座にセルを載せるとこの様になります。実際にはセルから伸びる導線は外に繋がります。
太陽光の強度は時間によって異なるので球状シリコンの露出面積は変化を加えてあります。
ちなみに上に載ってるのはGaAsの化合物セル、表面のすりガラスをはがす時に電極に繋がる金のワイヤーを切ってしまい発電できなくなってしまいました。
「東大生と学ぶ原子力」
こんばんは，STEPフォーラム企画長の田儀です．
これから五月祭でのSTEP企画「東大生と学ぶ原子力」に向けた活動報告を行っていきます．
http://www.a103.net/may/84/visitor/kikaku/kikaku/446.html
1ヵ月半前に起きた大災害は，今も日本に大きな傷跡を残しています．
その中で，福島第一原子力発電所での事故は，
近隣の住民の方に多大な被害をもたらしたのはもちろん，
今後の日本の電力・エネルギーのあり方に一石を投じた，という意味でも全国的な問題になったと言えます．
「電気が足りなくなるから，原子力発電は必要だ．」「原子力は危ないから，原子力発電はやめるべきだ．」
今世の中では，原子力発電の是非に関して様々な意見があふれています．
そして，いろんな発電方法が原子力発電の代わりの候補として話題にのぼるようになりました．
しかし，それらの発電方法はメリットも多分にありますが，同時に課題も抱えています．
単純な問題ではないと言えるでしょう．
STEPでは，今後日本がとるべきエネルギー戦略について過去数年に渡って議論を積み重ねてきました．
そのノウハウを生かしつつ，これからの電力供給において原子力発電がどのような位置づけをされるべきなのか，
新しい発電方法はどのようにして生かすのか，フォーラムの中で発表していきます．
また，今年の夏に電力不足に陥る可能性があることが大変心配されています．
地震直後には計画停電が起こり，日常生活に支障が出る事態となりました．
一方で計画停電をきっかけに，節電への意識が飛躍的に高まったと言えます．
今年の夏は本当に電力不足になるのかを検証するとともに，
節電が停電回避にどれほど貢献するのか，フォーラムで発表していきます．
さらに，ニュースなどで報道されていることを分かりやすく解説します．
フクシマで何が起こっているのか，そもそも原子力発電所はどのような仕組みになっているのか
来場された方の理解が深まればと思っています．
五月祭でのフォーラムが，来場してくださる皆さんにとって
電力・エネルギーの問題について考えるようになるきっかけになればと思っています．
ぜひ，ご来場ください．
学生団体STEPでは，自作の太陽光発電システムの展示を行う「体感！次世代型太陽光発電システム」ならびに
東大内の節電事情に関する展示を行う「どうなる！？東大のエネルギー」という二つの企画を
五月祭で同時に開催いたします．
そちらの方にも注目していただければと思います．
これから五月祭でのSTEP企画「東大生と学ぶ原子力」に向けた活動報告を行っていきます．
http://www.a103.net/may/84/visitor/kikaku/kikaku/446.html
1ヵ月半前に起きた大災害は，今も日本に大きな傷跡を残しています．
その中で，福島第一原子力発電所での事故は，
近隣の住民の方に多大な被害をもたらしたのはもちろん，
今後の日本の電力・エネルギーのあり方に一石を投じた，という意味でも全国的な問題になったと言えます．
「電気が足りなくなるから，原子力発電は必要だ．」「原子力は危ないから，原子力発電はやめるべきだ．」
今世の中では，原子力発電の是非に関して様々な意見があふれています．
そして，いろんな発電方法が原子力発電の代わりの候補として話題にのぼるようになりました．
しかし，それらの発電方法はメリットも多分にありますが，同時に課題も抱えています．
単純な問題ではないと言えるでしょう．
STEPでは，今後日本がとるべきエネルギー戦略について過去数年に渡って議論を積み重ねてきました．
そのノウハウを生かしつつ，これからの電力供給において原子力発電がどのような位置づけをされるべきなのか，
新しい発電方法はどのようにして生かすのか，フォーラムの中で発表していきます．
また，今年の夏に電力不足に陥る可能性があることが大変心配されています．
地震直後には計画停電が起こり，日常生活に支障が出る事態となりました．
一方で計画停電をきっかけに，節電への意識が飛躍的に高まったと言えます．
今年の夏は本当に電力不足になるのかを検証するとともに，
節電が停電回避にどれほど貢献するのか，フォーラムで発表していきます．
さらに，ニュースなどで報道されていることを分かりやすく解説します．
フクシマで何が起こっているのか，そもそも原子力発電所はどのような仕組みになっているのか
来場された方の理解が深まればと思っています．
五月祭でのフォーラムが，来場してくださる皆さんにとって
電力・エネルギーの問題について考えるようになるきっかけになればと思っています．
ぜひ，ご来場ください．
学生団体STEPでは，自作の太陽光発電システムの展示を行う「体感！次世代型太陽光発電システム」ならびに
東大内の節電事情に関する展示を行う「どうなる！？東大のエネルギー」という二つの企画を
五月祭で同時に開催いたします．
そちらの方にも注目していただければと思います．
研究開発班の活動
こんにちは、STEP研究開発班長の内藤です。
これからは当ブログで活動内容を報告していこうと考えております。
研究開発班はただいま８名ぐらいで活動中で集光太陽光発電装置の開発（）を行っております。
集光太陽光発電とは、太陽光発電でもっとも高価な太陽電池そのもの価格を抑えるためにレンズなり鏡なりで
光を集めて、セルの面積を抑えようというもの。
アイデア自体はうちのばあちゃんも言ってたくらい単純なものなんですが、あまり見られないのはいくつかの問題があるためです。
問題を列挙すると
�‖斥曚瞭阿�を追尾する装置が重く高価で繊細。
�▲札襪�高熱になり除熱を考えなければならない。
��くもりの時の発電量が著しく下がる。
などの問題があります。追尾がなぜ必要かというと、たとえばレンズで光を集めると焦点に光が集まります。
そこに高効率なセルをおけば発電ができます。ところが太陽は東から出て西に沈むものですからレンズを固定していれば光の集まっている位置も移動していきます。よって何らかの追尾が必要となるわけです。
ちなみに日本で唯一集光型太陽光発電システムで商売をしている大同特殊鋼の装置が下のものです。
現在STEPでは大きなレンズを日中太陽の動きにあわせて動くようなシステムは稼動部が巨大で高コストになるとの考えから、太陽軌道を計算した上で、レンズを固定し、セルのみが移動するようなシステムを作っております。
装置の詳細は後ほど。
余談：本日から研究班の５名で屋久島に三泊四日で旅行してきます。
明日は６時の飛行機に乗るので空港近くのネカフェでただ今ブログを書いております。
これからは当ブログで活動内容を報告していこうと考えております。
研究開発班はただいま８名ぐらいで活動中で集光太陽光発電装置の開発（）を行っております。
集光太陽光発電とは、太陽光発電でもっとも高価な太陽電池そのもの価格を抑えるためにレンズなり鏡なりで
光を集めて、セルの面積を抑えようというもの。
アイデア自体はうちのばあちゃんも言ってたくらい単純なものなんですが、あまり見られないのはいくつかの問題があるためです。
問題を列挙すると
�‖斥曚瞭阿�を追尾する装置が重く高価で繊細。
�▲札襪�高熱になり除熱を考えなければならない。
��くもりの時の発電量が著しく下がる。
などの問題があります。追尾がなぜ必要かというと、たとえばレンズで光を集めると焦点に光が集まります。
そこに高効率なセルをおけば発電ができます。ところが太陽は東から出て西に沈むものですからレンズを固定していれば光の集まっている位置も移動していきます。よって何らかの追尾が必要となるわけです。
ちなみに日本で唯一集光型太陽光発電システムで商売をしている大同特殊鋼の装置が下のものです。
現在STEPでは大きなレンズを日中太陽の動きにあわせて動くようなシステムは稼動部が巨大で高コストになるとの考えから、太陽軌道を計算した上で、レンズを固定し、セルのみが移動するようなシステムを作っております。
装置の詳細は後ほど。
余談：本日から研究班の５名で屋久島に三泊四日で旅行してきます。
明日は６時の飛行機に乗るので空港近くのネカフェでただ今ブログを書いております。
こんにちは
こんにちは。はじめましてです。
三年の山野です。
今日は、前のブログにも紹介されてた福井県への出前講義について報告をします。
我々STEPは、9月29日と30日に福井県に行ってきたわけですが、
29日に福井県立武生高校の理数科クラスの１，２年生を対象に出前講義をしました。
そこで、環境問題に関するゲームをやってもらったのですが、
生徒の皆さんは本当に真剣に取り組んでくださり、こちらとしても、喜ばしい限りでした。
出前講義後のアンケートには、
「環境問題解決には協力が欠かせない」
「一国のエゴイズムが世界全体に影響を及ぼす」
といったような感想をいただき、このゲームの意図をわかっていただけたのではないかと思います。
そして、環境問題にさらに興味を持ったという生徒の方々が多かったということも、うれしいことです。
これからの社会を担っていく若者たちに環境問題の興味を持ってもらい、
解決に向けて進んでいきたいと思ってもらえたらいいですね。
ではでは。
三年の山野です。
今日は、前のブログにも紹介されてた福井県への出前講義について報告をします。
我々STEPは、9月29日と30日に福井県に行ってきたわけですが、
29日に福井県立武生高校の理数科クラスの１，２年生を対象に出前講義をしました。
そこで、環境問題に関するゲームをやってもらったのですが、
生徒の皆さんは本当に真剣に取り組んでくださり、こちらとしても、喜ばしい限りでした。
出前講義後のアンケートには、
「環境問題解決には協力が欠かせない」
「一国のエゴイズムが世界全体に影響を及ぼす」
といったような感想をいただき、このゲームの意図をわかっていただけたのではないかと思います。
そして、環境問題にさらに興味を持ったという生徒の方々が多かったということも、うれしいことです。
これからの社会を担っていく若者たちに環境問題の興味を持ってもらい、
解決に向けて進んでいきたいと思ってもらえたらいいですね。
ではでは。
