私が若い頃、私は科学だけでどんな技術的課題も解決できると信じていました。 業界で数年間過ごした後、経済、市場の力、競争がいかに重要な (そして時にはより大きな) 役割を果たしているのかを理解するようになりました。 紙の上では優れているように見える技術的解決策でも、実際の困難やタイミングの悪さによって足を引っ張られる可能性があることを私は学びました。

したがって、新しいテクノロジーを開発するすべての人にとって、プロジェクトにレビューポイントを設定し、市場と競争を継続的に評価し、冷静でバランスの取れた方法でテクノロジーの準備状況を定期的に確認することが重要です。 意図したとおりに機能しなかったテクノロジーは数多く思いつきます。 しかし、ここでは「太陽光集光器」太陽光発電 (CPV) について説明します。これは、レンズまたは曲面ミラーを使用して電気を生成し、 小さな太陽電池に太陽光を集中させる.

そんな中、この話題を思い出しました 世界で最も効率的な太陽電池について書いています、2019 年に米国国立再生可能エネルギー研究所で開発されました。 これは CPV デバイスであり、47.1 個の太陽に照らされたときに 143% という記録破りの効率があります。 今日のシリコン太陽電池 (PV) フラット パネルの効率がわずか 22% であることを考えると、このデバイスは一見驚くべきものに思えます。

かつて次の大きなものとして宣伝されていた集光型太陽光発電が、なぜ脇道に落ちたのでしょうか?

確かに、ほとんどの CPV インストールは印象的で未来的に見えますが、フラット パネル シリコン PV の価格が大幅に下落したため、CPV を展開する試みは 2017 年以降ほぼ停止しています (たとえそれらの研究が続けられていたとしても)。 これが、かつて次の大きなものとして宣伝されていた CPV が道に迷った理由ですか?

市場の力

CPV の研究は、中東の石油禁輸の衝撃の後、1970 年代半ばに始まりました。 (Prog。 フォトボルト。 解像度Appl。 8 93）. ほとんどの作業は、ニューメキシコ州のサンディア国立研究所で行われました。最初のシステムは、太陽光をシリコン PV セルに集光するアクリル フレネル レンズで構成されていました。 セルは水で冷却され、温度が上昇して効率が低下するのを防ぎました。 また、追跡システムも使用していたため、常に太陽に面していました。

他の企業は、Motorola や Boeing から GE や RCA に至るまで、あらゆる企業が CPV システムを開発して、すぐに手を試しました。 この初期の作業から、いくつかの大規模な実証プロジェクトが成功を収めました。特に、サウジアラビアの 350 kW ソレラス プロジェクトと、テキサス州オースティンの 300 kW エンテック システムです。 前者は 1981 年から 15 年以上にわたって継続的に実行され、CPV の実用性と運用コストに関する貴重な洞察を提供しました。

しかし、1980 年代初頭、エネルギー危機の緊急性が過ぎ去ったため、作業は停滞しました。 石油と天然ガスが予想よりもはるかに豊富であることが判明したため、これらの燃料のコストは急落しました。 そのため、CPV に対する米国連邦政府の資金が不足すると、ほとんどの参加者が脱落しました。 研究は縮小されましたが、献身的な少数の人々が夢を追い続けました。

CPV への関心が失われたのは、天然ガス価格の低迷や政治的意思の欠如のせいにするのは簡単でした。 しかし、最大の問題は、CPV システムが売れなかったことです。 対照的に、通常の平らなシリコン太陽光発電パネルには、ナビゲーションから電気通信に至るまで、何百もの用途があります。 信じられないほど信頼性が高く、可動部品がなく、メンテナンスもほとんど必要ありません。

太陽光発電は、開発途上国の人々にとって特に有用です。現在、太陽光発電を照明、冷凍、給水に使用している人々にとって、特に他の電力源が利用できない遠隔地の場合はなおさらです。 簡単に言えば、これらのアプリケーションはいずれも CPV に特に適したものではなく、CPV は 100 kW を超える設備にのみ費用対効果がありました。

新しい夜明け？

CPV の市場は、シリコンとヒ化ガリウムなどの III-V 族半導体を組み合わせた高効率「タンデム」多接合 CPV が 2000 年代初頭に開発された後、改善されました。 実際、2010 年以来、このようなデバイスを使用して、さまざまな数メガワットの CPV プロジェクトが世界中で委託されています。 最新の商用システムの効率は最大 42% であり、国際エネルギー機関は、これが 50 年代半ばまでに 2020% に上昇する可能性があると考えています。

しかし、これらの優れた CPV でさえ完璧ではなく、アクティブな追跡システムを必要とするため、常に太陽と特別な冷却に直面しています。 これは、効率を高めるために複雑さが増します。 さらに、スペクトルがスペクトル的に「調整された」セルと一致しないため、セルはもやのかかった状態や汚染された状態ではうまく機能しません。 日光が十分に集中しないため、曇りの日も別の問題です。

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多接合 PV システムのこれらの制限により、電力出力が低下し、資本コストと保守費用が高くなり、経済に影響を与えます。 82 年から 2010 年の間に 2019% も価格が下がった太陽光発電パネルを、彼らがどう改善できるかを理解するのは困難です。 国際再生可能エネルギー機関.

フラットパネル太陽光発電のコスト低下は、主に規模の経済によるものですが、中国政府も役割を果たしています。 太陽光発電産業に多額の補助金を出すことで、 一部は主張した 中国は米国とヨーロッパでソーラーパネルを製造・出荷コストよりも安く販売することができた。 「ダンピング」として知られる慣行は、競合他社を追い出し、中国のサプライヤーが市場を独占することを可能にしました。

現在、経済がフラットパネル太陽光発電を非常に強く支持しているため、CPV 業界の短期的な見通しは薄れています。 Suncore、Soitec、Amonix、SolFocus など、最大の CPV 製造施設のいくつかが操業を停止しました。 フラットパネルのソーラー PV は、効率は劣りますが、単純な経済性により成功を収めています。

しかし、すべてが失われるわけではありません。 おそらく、太陽光集光器技術の第 XNUMX の黄金時代は、太陽が輝いていないときに蓄積された熱を電気に変換して、液体を温めるために集中したエネルギーを使用することです。 来月お話しするのは魅力的な可能性です。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/its-all-about-the-money-why-seemingly-great-technological-solutions-can-sometimes-fail/