【エネルギー】「効率80％の太陽光技術」をIBMが開発　トリプルジャンクション太陽電池＋水冷スパコン技術応用の太陽熱システム

「効率80％の太陽光技術」をIBMが開発

通常の太陽光発電では太陽光のうち最大30％しか利用できないが、IBMは残りの7割の多くを熱として再利用
することで、システム全体の熱損失を入射エネルギーの約20％まで減らせる「HCPVT（High Concentration
Photovoltaic Thermal）」を開発した。

http://wired.jp/wp-content/uploads/2013/05/7873154258_bb101d450a_b-640x426.jpg
IBM研究所が制作したHCPVTの試作品。

チューリッヒにあるIBM研究所は4月22日（現地時間）、IBM社のスーパーコンピューター技術を応用した冷却
システムにより、集光型太陽光発電（CPV：concentrated photovoltaic）の全体的な効率を劇的に向上させる
ことに成功したと発表した。

同研究所に設置されたシステムは「HCPVT（High Concentration Photovoltaic Thermal）」と呼ばれ、他の
CPVと同じように、入射する太陽光をパラボラ反射鏡で集めて太陽電池に集中させている。反射鏡は追跡
システムを使って太陽の動きを追い、太陽光を2,000倍にして高効率のトリプルジャンクション太陽電池が搭載
されたセンサーに集中させる。

こうしたシステムでは、1平方センチメートルの太陽電池チップ1枚で日中に平均200〜250Wの電力が生成され、
これは入射した太陽光のうち最大30％を利用していることになる。そして残りの70％のエネルギーは通常、熱と
して失われる。しかしIBM研究所の技術では、水を使ってその熱の多くを再利用することにより、システム全体の
熱損失を、入射エネルギー全体の約20％まで減らせるようになったという。

この熱システムは、IBM社が製造して2010年からスイス連邦工科大学チューリッヒ校で稼働している6テラフロッ
プスのスーパーコンピューター「Aquasar」に使われた技術を応用して作られたものだ。Aquasarでは水を冷却液
として使用することにより、エネルギー消費量を同時期の空冷型マシンの3/5に減らした。

熱せられた水は、大学の建物を温めるためにも利用できる。そのためAquasarの二酸化炭素排出量は、水を
暖房に利用しなかった場合と比べて15％まで削減されるとIBM研究所では主張している。

IBM研究所が開発したHCPVTシステムでは、Aquasarと同じように直径50〜100μmのマイクロチャネルを使って、
水を熱源（Aquasarの場合はCPUだが、このシステムでは太陽電池）のすぐ近くまで運んでいる。そのため、より
大規模な水路を使うほかのシステムと比べて、熱抵抗が1/10まで削減されるという。

「奇妙に聞こえるかもしれないが、このシステムでは温度の高い水で冷却することができる」とIBM研究所のブルーノ・
ミシェル博士はSkypeで語ってくれた。「太陽電池チップは摂氏100度ほどで、冷却液の温度は90度だ」

IBM研究所では、副産物としての熱を利用することで、水を浄化したり、吸収式冷凍機（吸収力の高い液体に
冷媒を吸収させて発生する低圧によって、別の位置の冷媒を気化させて低温を得る冷凍機）で建物を冷やしたり
できるシステムを検討している。

研究チームは今回、4cm四方の太陽電池チップを搭載し、約1kWを生み出す試作品を作成した。今後は、
25cm四方の太陽電池チップを搭載する100平方メートルのシステム（以下の想像図）を作成したいと考えている。
こちらは25kWの電気と50kWの熱を生み出せる予定だという。

試算によれば、サハラ砂漠の2％をこのHCPVTシステムで覆い尽くせば、世界の電力需要を満たすことができると
いう（送電の問題は別の話だが）。もちろん、このシステムは砂漠に限らず、世界のどの場所でも使える。熱を利用
できるため、応用例が広いという。

このシステムは5年前から開発が行われているもので、最初はエジプトのナノテク研究センターと共同で研究が
行われていた。

http://wired.jp/wp-content/uploads/2013/05/8662459375_8ed35510be_b.jpg
http://www.youtube.com/watch?v=J_zzE8xMdZc&feature=player_embedded

TEXT BY JAMES HOLLOWAY　IMAGES BY IBM RESEARCH　TRANSLATION BY TAKU SATO, HIROKO GOHARA/GALILEO
Wired News　2013.5.1 WED
http://wired.jp/2013/05/01/ibms-solar-tech-is-80-efficient-thanks-to-supercomputer-know-how/

>>2あたりに続く

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まじかよ

>サハラ砂漠の2％をこのHCPVTシステムで覆い尽くせば

掃除する人大変だな（笑）

>残りの7割の多くを熱として再利用〜

なんかアメリカらしからぬ発送だなw

３割が発電で７割が熱で
その熱で発電するとは書いてないな
夏場でもその熱で暖房ができるということか

まったく新しい素材の超高効率太陽電池〜

じゃないのね？w

トリプルおまんこサンドイッチ

スパコン技術が役立ってる良い例

>>反射鏡は追跡システムを・・・
これのモーター駆動に発電の何十％喰われるんだか・・・・

カネに糸目をつけないヤケクソ技術wwwww
実用になることはありえまへんなぁ

地球には1平方メートル当たり７００W/時のエネルギーが注いでいる。

>>12
24ｈ平均だよな？

熱損失が20％になったって言ってるけど
結局熱じゃん

ラリイ・ニーヴンの「リングワールド」だったか「ノウンスペースシリーズ」だったかに
こんなの出て来たなぁ…名前が「サンフラワー」

朝日ソーラー？

ただのハイブリッドじゃん。
とんでもないブレイクスルーがあったのかと思っちゃったよ。

グリーンフェライトはどうなったんじゃろか
密かに期待してたのだが

でも、お高いんでしょ？

これって新しい技術と言えるのか？

>>20
応用技術だね


肝はナノレベルのチューブを安定した強度でどれだけ安くするかに掛かってるね

>>1
えーと、「集光型太陽発電で太陽電池パネルと太陽熱温水器とのハイブリッド」ってことでいいのかな？

つまり、太陽からの光エネルギーのうち、
光は電気エネルギー変換効率30％の太陽光発電パネル層で、
それを透過した70％の光は熱エネルギー変換効率71％越えの太陽熱温水器で、それぞれ変換。
高度管理してほぼ両方の和の変換効率で働かせるってこと？

パネル掃除を自動で行えば余裕ですわ
あー、水の方が調達困難だったヽ(#`Д´)ﾉ

ところで、サハラ砂漠の広さは、およそ9,400,000 km2（940万平方 km2）。
その2％の面積は、およそ188,000 km2（18.8万平方 km2）

試しにここに、従来の変換効率約15％の国内K社の太陽光発電パネルを使用したと仮定してみると、
パネル1枚当たり約1.35 m2なので、サハラ砂漠の2％の面積には、
約139,000,000,000 枚（約1,390億 枚）敷設できる。

このK社パネルは最大出力200 Wなので、パネル全体から得られる最大合計発電出力は
2.78E13 W＝27.8 TW（テラワット）

世界の電力需要は、2008年の時点で約20,300 TWh/y（日本１国だけでも約1,083 TWh/y必要）なので、
理想的に出力が得られた場合でも、世界の電力需要の730分の１にも満たない計算だが。

変換効率15％のパネルで覆って理想状態でも数百分の1の電力しか得られないのでは、
件のCPVシステムがたとえ合計変換効率90％以上だったとしても、
世界の電力需要の120分の1程度しか満たせない計算になるわけだが、はて？

週アスの某コラムで、２０世紀初頭には、米国で太陽熱利用が盛んになったという書籍を取り上げていたな。
そういった下地がアメリカにはあるのだな。

一方、我が国では太陽光は経済産業省だが、太陽熱は経済産業省の影響力が小さいのでハイブリットは難しいだろうな
ああ、縦割り官僚社会と政治の無調整

ステマ！！

朝日ソーラーでいいじゃん

太陽電池のコージェネレーションシステムとおもえばいいのかな？

太陽電池パネルは効率よりも値段だよな

日本企業だってドバイあたりで太陽熱発電の研究はしてたと思ったがなあ

>>6
冷房だよ

>>11
ほんとうだよな

各国国民はkwhコストを下げて欲しいのに

各国太陽研究者は、関東軍みたく暴走して
面積効率は高いが、kwhコストが下がらない趣味みたいな研究をするのは
どういうことなんだろう？

>>32
>各国太陽研究者
論文にならない研究では、クビになるから。

効率は研究者の知見だから仕方ない面もあるが、その知見を自社技術に活かして、kwhコストを下げられない
太陽発電メーカーってなんなんだろうとは思う。事業化は企業の領域だろうに

コスト下げるのは研究段階の仕事じゃないしな

これはエンジニアリングの勝利であって
イノベーションの勝利ではないなぁ

発電素子そのものの発電効率を上げないことには
進捗したとは言えない

企業側からすると、頑張って太陽光発電を事業化するインセンティブがないんだけどね。

発電だけなら火力でも原子力でもいける。
原子力は発電止まってるけど、あれはメーカーじゃなくて運用の問題。
補助金も買取制度もいつ変わるか分からない。
新型太陽電池ならEVの屋根に載せれるとか言ったところで、焼け石に水。

>>10
太陽追いかけるためにゆっくり動くだけなのになんぼも食わんだろ。

>>25
太陽光発電パネルのうち、一部を太陽熱温水器にしたシステムはある。広い意味ではハイブリッドだな。
http://www.cic-solar.jp/products_wsolar.html

>>35
コストを下げる研究って評価されないのだろうか？

>>37
仮に重電メーカーがそんなに儲からず、文句ばっかり言っているなら太陽関連事業をやめればいい。
要するに国の金が入るならやりますよという親方日の丸ありきなシロアリ行為

研究所+中小企業のジョイントベンチャーでやる気のあるところが報われるシステムにすればいい。

>>39
んーと、具体的にはどういうシステム？

>>39
>コストを下げる研究って評価されないのだろうか？
画期的ならね。Si使わない系統で、効率まぁまぁ・お値段1/10とかなら
インパクトはある。でもパネル化・施工・交流化・系統連携切り替え
なんかでコストがかかるので、消費者にとっては
「安かろう・悪かろう」ぐたらい。

>>4
新たな雇用を生むからいいんだよ

>>39,41
東大と三菱化学が共同開発中の半導体ポリマーとフラーレン誘導体使用のプリントで製造可能な有機薄膜太陽電池
（※現在、変換効率11％越え、量産化時の予想製造コストは不明）
とか
阪大産業科学研究所が開発中のセルロース透明紙に銀ナノワイヤ塗布、有機太陽電池素子層をプリント製造する有機薄膜太陽電池
（※変換効率3％程度だが折りたたみ可能。量産実用化後の予想製造コストはガラス基板の約1/10万、プラ基盤の約1/500）
とかありますよ。

次世代太陽電池は製造コストと用途の広さでOPV（有機薄膜太陽電池）が注目。

>>43
用途の広さって言っても、
それが必須かと言われるとそうじゃないんだよね。
リュックに太陽電池付けれます、って言ったところで
乾電池でいいじゃんって話なわけで。

本体コストより付随部分のコストが問題になるって話もあるし。
なかなか難しいよ。

太陽光と太陽熱のハイブリッドで、エネルギー効率を46%アップ
http://www.tel.co.jp/museum/magazine/news/024.html


発電中の太陽電池パネルを水で冷却すれば、
太陽電池の加熱を防げるし、冷却に使った水でお湯を作れるからな。

>>15
こっち見んな！
ジュッ！！

>>43
寿命を考えてコストを算出しないと。
有機太陽電池はすぐ劣化するし。

これ太陽熱発電の部分がすごいってことね

>>33>>34>>35
有機薄膜を、印刷法で作って、現在　寿命10年・効率10％だが
PETなどリサイクルしやすい「気密」材料で作って寿命30年にしてくれ
効率は１０％でもかまわないから

ていうか、
研究費配分の審査が不適切なんだろうな。

kwhコストダウンにつながりそうなシーズに、研究費を傾斜配分して
効率は高いけどコストさがらなさそうな
ガラス基盤技術の研究費は減額するべきじゃないの？

経済学的に言えば
「税外収益が儲かる公共投資」があれば、景気が良くなって
しかも、借金が増えないから

原発に代わる、kwhコストの安い、再生可能エネルギーがあれば
多くの国民が助かるんだけど、資源量的に風力・地熱・潮流とも
大して資源量がないから

　太陽のｋｗｈコストダウンが、２０３高地　天王山なんだけどね

>>44
日本の国土の大部分は山林なんだよ
しかも、国公有地の大部分は国公有林なわけ

官公庁学校は１００％　新築の屋根上には２/３、太陽電池つけても
計算してみると　ゴミ発電に毛が生えた程度の屁みたいな発電量にしかならず
しかも、リアルタイム統制が、ものすごくコスト高なわけさ

なので霞ヶ浦サイズのメガソーラーを作らねばならない

だから
ヤンバダムみたいな治水ダムの上流の山林を刈り払って
ブルーシートを広げるみたいに展開・固縛できる

「軽くて山林での　施工能率のいい＝施工コストが安い　太陽電池」
「印刷法で、壁紙や　床材の木目調ビニールシートなみのコストで
　太陽電池を生産」できるようにしないと　コスト下がらないように思うけどね

>>50
ダム上流の山林を狩り払う、という時点で実現性がないと思います

自然エネルギーハジマタ


原子力(笑)オワタ

>>51
理由を論理的に述べよ
「理由はないけどなんとなくイメージ的に」以外で

>>24
なんだろね？
反射板の面積の話じゃなく、
「25cm四方の太陽電池チップ」を「サハラ砂漠の2％」に設置して、
２０００倍の太陽光が降り注げばって設定じゃね？

>>53
山林を切り倒すと、保水や土砂止め能力失われるからでは？
保水はともかく、土砂崩れおきやすくなるとダムの寿命が短くなるのでは？

>>6
吸収式冷凍機なら熱水から冷水を発生させることができる

地震にものすごく弱そう
日本じゃ役に立たないな

>>53
>>55に加え、未開の地の山林を切り倒して処分するというハードルの高さを軽視してると思う。
施工コストが安い、って言ってるけど本当に安いの？
場所によっては、ダムを維持するためだけに鉄道引いてるとこもあるのに。

ついでに言うと、自然エネルギー活用を強く主張する人が
大規模な自然破壊をやりたがるとは思えない。

シャープと朝日ソーラーがコラボすればよい。

日本でも使えるのかな？