【太阳能电池新领域】（5）水面设置还可增加发电量

利用太阳能电池的实证实验及设置事例日益增多。在各种用途全面普及太阳能电池所面临的课题也逐渐凸显。旨在解决这些课题的举措也日趋活跃，太阳能电池应用于所有用途为期不远。

目前在“水上”、“农田”、“住宅（屋顶以外）”、“大厦”及“汽车”领域，积极利用太阳能电池的行动日益活跃（图1）。有些领域已经开始进行实证实验，并已有了具体的设置事例。为了全面普及太阳能电池，各领域正积极推进旨在解决课题的相关举措。

图1　新领域配备太阳能电池的探讨状况及课题 在多个领域已开始具体探讨配备太阳能电池。如果在解决技术课题方面找到头绪，很有可能迅速得到推广。

例如，在“水上”领域，为了解决在船舶上，以及在湖泊等的水面上进行设置时所面临的课题，相关研究开发相当活跃。在船舶方面，已有了应对输出变动的方法，在水面设置方面，连接陆地的布线的耐久性得到提高。

在“农田”领域，面临的最大课题是太阳能电池设置标准不明确。太阳能电池厂商正在准备积累可证实太阳能电池不会对各种作物产生影响的数据。

在“住宅”领域，为了满足减少电源施工的需求，开始在电动卷帘门窗及室内传感器上利用太阳能电池。在“大厦”领域，由于只在屋顶设置太阳能电池场所有限，因此可设置在墙壁及窗户上的太阳能电池也已登场。

与大厦同样，太阳能电池设置面积较少的是“汽车”领域。虽然出现了设置于车顶的事例，但今后还需要继续开发可简便地配备在发动机罩及车门等处的太阳能电池。

水上：通过冷却效果增加发电量

日本邮船公司旗下承担技术开发的MTI公司技术战略组负责人信原真人称：“为了将太阳能电池应用于船舶，我们已经实施了目前能够做到的所有研究。只要条件具备，随时都能配备。”日本邮船计划在2030年左右，通过配备太阳能电池等，实现每个集装箱平均二氧化碳排放量较现在削减69％的船舶“NYK SUPER ECO SHIP2030”。

为了实现上述目标，日本邮船先于2008年12月完成了配备太阳能电池的汽车运输船“Auriga Leader”，并一直在致力于找出配备太阳能电池所面临的课题以及开发解决手段。

图2　在汽车运输船上设置太阳能电池 日本邮船在汽车运输船上设置了40千瓦的太阳能电池及115千瓦时的蓄电池等，实施了实证实验。（摄影：日本邮船）

在Auriga Leader竣工之后约2年时间内，配备40千瓦的太阳能电池模块，调查了太阳能电池的发电特性。最初约7个月时间的发电量为32兆瓦时，与设置于东京都陆地上的设备相比多1.4倍左右。发电量增加的原因在于：（1）航海区域的太阳高度比东京都高，日照强度较强;（2）平均日照时间较长;（3 ）船舶前进时产生的风可冷却模块等。

另一方面，技术课题也凸显出来。那就是，在阳光被云挡住等情况下，输出变动之大超出预想。Auriga Leader上设置有3台1150千瓦的柴油发电机，如果采用40千瓦的太阳能电池，可充分吸收输出变动。不过，日本邮船力争实现的是，配备可设置在汽车运输船甲板上的250千瓦的太阳能电池。在这种情况下，有可能难以向船内稳定供电。

于是日本邮船于2011年6月，新配备了蓄电池，开始进行实证实验。配备了川崎重工业公司开发的镍氢充电电池“GIGACELL”，容量为115千瓦时。由于实证实验期间是到2012年年底，因此尚未公开详细数据，但通过利用蓄电池使太阳能电池输出变动均匀化，因而没有对柴油发电机产生恶劣影响。

除了日本邮船，其他海运公司也积极地在船舶上配备太阳能电池。2012年6月，商船三井公司建成了配备太阳能电池的汽车运输船“EMERALD ACE”。该船在航海过程中将太阳能电池所发电力存储在蓄电池中，停泊在港湾中时，利用蓄电池的电力。因此配备了比Auriga Leader更多的、160千瓦的太阳能电池，以及约2.2兆瓦时的大容量锂离子充电电池。

直接浮在水上

West Holdings公司采用的方法不是在陆地上，而是通过设置浮体，在水上设置太阳能电池。该公司的调查结果显示，日本约有790个适合建设百万瓦级太阳能设施、水面面积在1.5万平方米以上的湖沼、水库及调节池等。

West Holdings宣布，自2012年11月起将在1年时间内，在其中10个场所建设共计20兆瓦的“水上百万瓦级太阳能设施”。

关于建设水上百万瓦级太阳能设施，West Holdings与韩国LSIS公司进行了合作（图3）。LSIS于2011年11月在韩国人工湖建成了100千瓦的太阳能发电系统，正在积极推进水上百万瓦级太阳能设施的建设。

图3　在水上设置太阳能电池 在湖泊等的水面上设置太阳能电池的举动日趋活跃（a）。在水深较深的日本海域，要从浮体式可再生能源发电站为陆地供电，需要使用吊装电缆（b）。（摄影：LSIS，图：古河电气工业）

水上百万瓦级太阳能设施的优点在于，借助水的冷却效果，发电量有望增加，同时还可削减土地平整费及租赁费等。因此LSIS估算，到2020年，水上百万瓦级太阳能设施的市场规模将从2013年的400亿韩元，增长到1.8万亿韩元。该公司预测，到2020年，将实现5000亿韩元的销售额。

海上设置面临电缆课题

除了湖沼，LSIS还力争设置于河流及海洋中。不过，在像日本沿岸一样海底较深的场所，难以设置支架固定太阳能电池，不得不采用浮体式设备。这样便需要可在海中漂浮使用的“吊装电缆”（Riser Cable）（图3（b））。与在湖沼等中不同，电缆由于会随海浪摆动，因此面临耐久性课题。

风力发电机领域已先于太阳能电池领域研发在海上设置的浮体式设备，对于解决同样课题的研究已取得进展。生产吊装电缆的古河电气工业公司目前正在针对浮体式风电场，加紧强化吊装电缆。

强化的关键在于包覆导线的绝缘层周围形成的铅（Pb）遮水层。如果水透过遮水层，进入绝缘层，就会逐渐腐蚀绝缘体，破坏绝缘效果，产生“水树”（water tree）现象。

如果是以往6千伏左右的用途，即使水渗入绝缘层，劣化的速度也并不快。不过，浮体式发电站采用的是22千伏及66千伏高电压，因此电缆的寿命会变得非常短。为了防止海浪的摇动导致遮水层劣化，必须阻止水渗入。

古河电气工业为了使电缆能在66千伏的高电压下使用较长时间，目前正在通过改变遮水层形状，或改用铅以外其他金属材料等，研究如何提高耐久性。无论使用何种方法，都需要考虑不同场所海浪状态的差异，进行优化。