http://www.solar-car.net/ 太陽エネルギーを利用する ja Nucleus CMS v3.2 ｩ Weblog http://backend.userland.com/rss http://www.solar-car.net//nucleus/nucleus2.gif http://www.solar-car.net/ http://www.solar-car.net/index.php?itemid=16
それではソーラーカーを厳密に説明するとどうなるだろう。ソーラーカーとは、「太陽電池で発電した電気を使って走る電気自動車の一種」となる。太陽の力を使うから”Solar Car (太陽の車)”と名づけられたわけだ。

通常の自動車のエネルギーといえばガソリンである。ソーラーカーではガソリンではなく、太陽電池から発電した電気をエネルギーとして使用する。太陽電池といえば車だけでなく住宅の屋根に設置して家庭で使用する電力をつくるといった用途もあるが、ここでははじめに、上記の定義のうち太陽電池と電気自動車という用語を中心に見ていくこととしよう。
]]> 01:ソーラーカーの基礎知識 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=16 Tue, 30 Aug 2005 23:42:37 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=15
さらに、ただ単に枯渇しゆる化石燃料の代替になるというだけでなく、太陽エネルギーはクリーンな燃料としても期待が大きい。太陽光発電では、太陽光を吸収するだけで、化石燃料を燃やしたときに発生する二酸化炭素やゴミを発生させない。

地球に届く太陽エネルギーは宇宙全体の22億分の1に過ぎないといわれる。にもかかわらず、その1時間分のエネルギーで全人類が1年間に使うエネルギーの全てをまかなえてしまうのである。これはいかに太陽エネルギーが偉大なものであるかを示している。

太陽光などの自然エネルギーはどれも大きなパワーを持っているが、太陽光はその中でも群を抜いて大きい。エネルギー量に換算すると水力が毎秒5億キロカロリー、風や波でも880億キロカロリーなのに対して、太陽光は42兆キロカロリーと絶大だ。

これほどまでの力を秘めている太陽光エネルギーをただやみくもに降り注がせているのは非常にもったいないような気がしてくるだろう。太陽エネルギーを効率よく利用できるようになれば、化石燃料を使ったときのデメリットを克服し、さらに今までよりも豊かな暮らしを過ごすことができるかもしれないのである。
]]> 02:太陽電池について http://www.solar-car.net/index.php?itemid=15 Tue, 30 Aug 2005 23:42:15 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=14
太陽光は地面などに当たるとプラスの電気である正孔と、マイナスの電気である電子を発生させる。ポイントは太陽光が含む「光子」である。この光子は太陽電池のパネルに接触すると、半導体の中に電子に作用して電子を活性化させるというのが基本のメカニズムだ。

小中学校で習った人も多いと思うが、プラスとマイナスの間には電流が流れる。太陽電池では2種類の異なる半導体を用いて、正孔と電子をそれぞれにひきつける。2種類の半導体の間などに負荷をつないでおけば、太陽光を照射することによって電気が生み出せるというシステムなのである。

太陽電池には構造にしたがっていくつかの種類に分かれる。基盤に用いる材質によって、シリコン系と化合物半導体系に大別される。シリコン系太陽電池の中でも単結晶タイプと非晶質タイプに分かれるが、このタイプがもっとも発電効率に優れ、普及している種類だ。

非晶質のシリコン板を用いた太陽電池には、アモルファスシリコン太陽電池と呼ばれるものがある。アモルファスシリコンを基盤に用いており、将来低価格化が大きく期待されている。

一方、化合物半導体太陽電池とは、複数の元素を主原料としたものである。こちらは結晶系タイプしかなく、その中ではシリコン系太陽電池と同様に結晶系と非晶質がある。化合物半導体太陽電池は主に人工衛星などの特殊用途に用いられることが多い。

もう1種類、色素増感太陽電池というのもある。他にも湿式太陽電池やグレッツェル太陽電池とも呼ばれている。特色は、シリコン半導体を使わずにヨウ素溶解液を介したセル構造を持つ。この種類の太陽電池が注目を浴びているのは、大掛かりな設備が必要なく低コストで導入が可能な点だ。

しかしながら色素増感太陽電池はエネルギー変換効率に疑問が持たれている。開発者のグレッツェルの報告では10%以上の効率が確保されているとのことだったが、実際に他の研究者が追試を行うと7～8%が限界だ。グレッツェルいわく、理論上は最高33%まで効率を高めることができるらしいが、現状ではシリコン太陽電池にまったくかなわない。
]]> 03:太陽電池の仕組み http://www.solar-car.net/index.php?itemid=14 Tue, 30 Aug 2005 23:41:54 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=13
第一にコストがかかる。発電単位あたりのコストを計算してみると、1999年の段階でキロワットあたり約90万円。現在の家庭用電力2～3倍のコストがかかる(経済産業省～)。

第二に、エネルギーの安定供給という点で不安が残る。太陽電池は、つまりは太陽が出ていないと発電が不可能になるということであり、雨天や夜間などは電気を生み出すことはできない。もちろん昼間や晴れているときに電気をつくって貯めておくことはできるが、いざというときに電気がないということになると、家庭では大丈夫かもしれないが産業にダメージを与えてしまう。

第三に、電池を設置するのに必要な面積だ。太陽光エネルギーは事実上無限だが、エネルギー密度が低いために大量に太陽光を吸収しないと大きな電力は得られない。太陽光を一度に大量に得るには単純に太陽電池の設置面積を大きくしなければならないのである。

1平方メートルあたりの太陽電池で得られる電力は、おおよそ100ワットであるといわれている。実際に地球へやってくる太陽光は1.37キロワットだが、大気中で吸収される分や変換効率などを計算すると100ワット程度しか残らない(経済産業省～b)。

どれほどの面積設置できるかは各家庭によるが、仮に100万キロワットの電力をつくりたいと思うのであれば東京ドーム200個分の面積が必要になる。エネルギー変換効率をどう効率化していくかがこれからのカギになるだろう。
]]> 04:太陽電池の使いづらい点 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=13 Tue, 30 Aug 2005 23:41:22 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=12
一般の家庭単位でみると、シャープをはじめ屋根に取り付ける形式の太陽電池を発売する企業も多くなってきている。しかしまだまだ普及率は高いとはいえず、代替エネルギーとして主力になるためにはよりいっそうの普及を目指し、コスト面や変換効率を改善していかなければならないだろう。

コストを改善していくためには、まずエネルギー変換効率を高めていく必要がある。太陽電池とひとことにいってもさまざまなタイプがあるが、おおむねエネルギー変換効率は20%を下回る。さらに需要が増えれば価格低下は期待できるため、消費者側の意識改革も求められる。

そのため、政府も補助金制度を確立させている。いろいろ条件がつけられてはいるが、太陽電池による発電1キロワットあたり2万円の補助金が支給される。平成18年2月20日までの期間限定募集となっているので、太陽電池を自宅に導入しようか迷っている人はこの機会に利用してみるのもいいだろう。

通常は屋根に取り付けられたパネル状の部分で太陽光を取り入れる仕組みだが、最近になって透明なパネル型太陽電池も開発されている。これによって窓ガラスを太陽電池にしてしまおうというアイデアが生まれている。透明にできたのだからどんな色にもできるだろう。

また住宅やビルなどのさまざまなところに太陽電池を組み込めるような技術も開発されるかもしれない。設置面積不足が問題として挙げられる太陽電池であるが、変換効率や電池設備そのものの技術革新とともにこうした工夫を重ねていけば、もっと使いやすいものになっていくだろう。

太陽電池のデメリットとして夜間に電気がつくれないというのを挙げたが、解決する方法はある。ひとつは、昼間に作った電気を蓄えること。これはバッテリーを用いれば可能だ。

もうひとつが、ジェネシス計画と呼ばれる地球規模のプロジェクトだ。夜は太陽電池が使えないと入っても、地球は丸い。日本が真夜中でも裏側のブラジルでは昼間のはずだ。そこで、昼間の地域で太陽電池を用いて発電した電力を夜間の地域に供給しようという計画がある。ジェネシスとは、GENESIS(Global Energy Network Equipped with Solar cells and International Superconductor grids)という意味である。807km四方の砂漠(砂漠全体の約4%)に太陽電池を敷き詰めれば全世界の1年分のエネルギーを供給できるともいわれており、そうしてつくりだした電力を世界へ供給するためのネットワーク作りが進められているというわけである。
]]> 05:太陽電池の普及率 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=12 Tue, 30 Aug 2005 23:41:09 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=11 06:太陽電池とソーラーカー http://www.solar-car.net/index.php?itemid=11 Tue, 30 Aug 2005 23:40:56 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=10 ▼電気自動車のしくみ
従来の自動車がガソリンやディーゼル燃料などを使うのに対し、出電気自動車は電力を燃料として用いる。これが電気自動車の特徴だ。

そもそも車が走るときの仕組みである。ガソリン車ではエンジンを動かすためにガソリンを燃焼させるが、電気自動車においては蓄電池から電力を持ってきてモーターを回す。ガソリン車のエンジンに対応するのがモーターである。

電気自動車なんて身近じゃないな、と思われるかもしれないが、ハイブリッドカーは電気自動車の一種である。ハイブリッドカーでは半分は電気モーターを回し、半分はガソリンエンジンを回す。どちらも用いるから「ハイブリッド」なのだ。

▼電気自動車の長所
電気自動車の使うエネルギーは電気であるから、ガソリンやディーゼル燃料などの化石燃料を燃やす際に生じる二酸化炭素を気にする必要はない。またハイブリッドカーをお持ちの方にはご存知のとおり、電気モーターというのは非常に静かに動作する。他にも構造が簡易なために車の寿命が長いといった利点もある。

パワーという点でガソリン車に劣るという指摘がハイブリッドカー発売当初にはあったが、これも技術革新が進むにつれて解消されている。最新モデルのハイブリッドカーでは加速からある程度の速度に達するまで全て電気モーターでまかなえるほどにまでなっており、むしろガソリンエンジンよりもパワーが強いのではないかとも思わせる。

環境へさらなる配慮をするという意味で興味深いのが、電気自動車では自分で使用したエネルギーを自分でリサイクルできるというメリットがある。電気を使ってモーターを動作させタイヤを回して走るわけだが、車を止めるときは普通ブレーキを使うだろう。ここに注目し、減速させるときに減らしたいタイヤの運動エネルギーを再度電気エネルギーに戻すということが可能なのである。これにより、エネルギーの無駄遣いを極力減らすことができる。

世界最速の電気自動車という記録がある。それは、慶應義塾大学が開発したElica(エリーカ)という車だ。時速400km
を目指して開発され、テスト走行では時速370kmまで出している。8輪駆動だが馬力は800馬力まで出すことが可能。充電1回ごとの航続距離は300kmということで、今すぐ道路に出しても大丈夫なレベルとなっている。また電池充電期間も5時間程度とのことだ。
]]> 07:電気自動車について http://www.solar-car.net/index.php?itemid=10 Tue, 30 Aug 2005 23:40:47 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=9
水を電気分解すると水素と酸素が生まれることは中学校あがりの理科で習うと思うが、燃料電池自動車はこの逆の仕組みを利用する。すなわち、水素と酸素を反応させて電気を作り出す。その後は水が出てくるだけであり、水しか排出しないということで究極のエコカーと呼ばれている。

酸素は空気中に山ほどあるので原料には困らない。水素をどのようにして調達するかが多少困難を極めるようだ。

普及すれば地球環境問題への強力な切り札となる。太陽電池を載せたソーラーカーだと太陽光のあたり具合で電気がつくれなくなったりするが、酸素は常に存在する。商品化まではまだ時間がかかりそうだが、ホンダがFCXというモデルをすでに生産し、政府の公用車では一部使用されているようだ。

あとは供給ステーションなどのインフラ整備が課題として挙げられている。
]]> 08:燃料電池車 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=9 Tue, 30 Aug 2005 23:39:59 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=8
スイスではアルプス山脈に電気自動車以外の乗り入れを禁止している。街で車の排気ガスを気にする必要がないというのはどれほど開放的な感じがするのだろうか

▼電気自動車のデメリット
電気自動車の不利な点は、第一にバッテリーの大きさだ。数十キロに及ぶものもあり、バッテリー容量を大きくとろうとするのであれば、かなりの大きさのバッテリーが必要となる。

第二に、充電時間である。通常は車を使用しないような夜間に充電を実施すれば十分であるが、万が一走行中にバッテリー切れとなってしまった場合、速やかにバッテリーの補充を行うことはできない。またガソリンスタンドでガソリンを入れるように、外出先で気軽に充電というわけにも行かない。そうしたインフラ面での整備が求められている。
]]> 09:エコカーへ移りゆく国際社 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=8 Tue, 30 Aug 2005 23:39:49 +0900 http://www.solar-car.net/index.php?itemid=7
▼リアルタイム充電を可能にする組み合わせ
通常の電気自動車では使わない間に充電をしておくという方式だが、太陽電池は太陽光さえ届けばどこでも電気をつくりだせる。ということはソーラーカーで走りながら充電ができるということである。この点はうまい具合に弱点を補強したというかたちだろう。

しかし、車に取り付けられた太陽電池では、家庭の屋根に大量の太陽電池を設置して電気をつくりだすというふうにはいかない。車の体積を最大限利用するにしても限界があるだろう。現状の技術水準では、本当に走りながら十分な電力が得られるとは思えない。


▼エネルギー問題の必然
エネルギーについてさまざま問題が生じている中、自動車産業というのは現代社会のエネルギー消費の代名詞であり、ガソリンをはじめとする化石燃料の主な消費方法である。

対して世界のエネルギーを救うべく開発された太陽電池は、次世代のエネルギーを語る上で中心的な存在となるだろう。

このように、太陽電池と自動車というエネルギー問題を代表する2つのトピックが融合してソーラーカーというものが生まれた経緯は、いま振り返ってみればベストマッチングであり、必然であったといえるのかもしれない。そうした意味でソーラーカー開発の将来性をみていくことは、エネルギー問題のメイントピックとなるだろう。
]]> 10:組み合わせたソーラーカー http://www.solar-car.net/index.php?itemid=7 Tue, 30 Aug 2005 23:39:03 +0900