既存の太陽光発電システムに直接接続可能な風力発電装置の開発

• 7 エネルギーをみんなに、そしてクリーンに
• 9 産業と技術革新の基盤をつくろう
• 11 住み続けられるまちづくりを
• 13 気候変動に具体的な対策を

＜大学院工学研究科＞ 山村 直紀(准教授)

　現在2009年度より導入されているFIT制度により、多くの家庭に太陽光発電装置が導入されています。しかしながら家庭用の余剰電力買取り期間は導入から10年であり、2019年度より買取りが終了する家庭が出てきています。このとき太陽電池の出力は数%程下がってはいますが、耐用年数はまだ20年程残っており、十分使用可能であると考えられます。耐用年数が残っている太陽電池をリサイクル・破棄することは、新たなエネルギーの消費・CO₂の増加を生み、環境負荷の原因となることが懸念されます。そこで、FIT制度終了後も継続して運用することが望ましいと考えます。

　しかし、FIT制度終了後は電力買取り料金が10円未満と大幅に減額されるため、制度終了後は電力を｢売る｣から｢ためる・使う｣方針へ転換するのがコスト的に有利です。家庭内においては昼よりも夜の方が電力使用量は大きいですが、太陽電池は昼間しか発電ができないため、24時間発電可能な小型風力発電器を組み合わせることで、一日の発電量を増加させることができます。しかしながら、小型風力発電機用のパワーコンディショナーは太陽電池のものよりも一般的に高く、導入するコストが高くなってしまいます。

　そこで本研究では図1に示すように、設置済みの太陽光発電システムを改造することなく、直接接続可能な風力発電システムを提案しています。本システムはバッテリを内蔵し、風力発電機からの電力を一旦バッテリにため、一定の電力を太陽光発電システムに供給します。一定の電力を与えることにより、太陽光発電システムの発電電力に大きな影響を与えないように供給することが出来ます。また、現在はまだ行っておりませんが、バッテリに余裕があれば太陽電池の発電電力をバッテリに充電し、夜間に使用する事もできます。本システムの特長としては太陽電池に並列に接続し、太陽電池の電圧・電流の検出値を元に、一定の電力となるよう電流を制御するため、パワーコンディショナーのように電力系統の周波数や位相に合わせる必要が無く、製造コストの削減が見込まれます。

　図2にバッテリからの電力を太陽子発電システムに重畳させた結果を示します。電力を一気に供給した場合、一時的に太陽電池の発電電力は低下しますが、すぐに元の発電量に回復していることが分かります。このことから本システムが太陽電池に与える影響は小さいことが分かります。しかし、発電量が少ない曇天などの場合は太陽電池からの電力が0になって戻らない現象が発生してしまいます。現在は発電量が少ない場合においても、発電電力への影響が少なくなるような電力の供給方法について検討を行っています。