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太阳能电池应用方案

2011-3-10 10:08:58  2301
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在住宅内有效利用太阳能电池自然不能缺少蓄电池。其作用是稳定功率波动、储存剩余电力。关于住宅需要蓄电池的容量也是众说纷纭,但从家庭1天的用电量为十几kWh左右来看,其容量至少需要数kWh。
为了大幅改用可再生能源,全球的电网及住宅改革正在兴起。日本首相鸠山由纪夫也宣布日本要在1990年基准上实现CO2减排25%的目标,表明了走在世界环保前列的决心。
这个目标该如何达成?虽然实际对策的探索才刚刚开始,但对住宅变革所给予的期待极大。日本政府已经确立了在2020年之前导入2800万kW太阳能电池的目标,其中大部分计划配备于住宅。在本届CEATEC上,很多厂商都展示了在住宅内高效利用太阳能电池等可再生能源的尝试及创意(图1)。

图1:迈向住宅的“能源自给自足时代”
控制太阳能电池等分散电源、蓄电池、电动汽车、直流供电系统补充住宅能源的技术悉数到齐。
组合通用产品的蓄电池
在住宅内有效利用太阳能电池自然不能缺少蓄电池。其作用是稳定功率波动、储存剩余电力。关于住宅需要蓄电池的容量也是众说纷纭,但从家庭1天的用电量为十几kWh左右来看,其容量至少需要数kWh。要想导入如此容量的电池,即使电池价格便宜,至少也需要数十万日元。
在此次展会上,为了降低住宅用蓄电池的价格,使用个人电脑通用产品的尝试、把电动汽车蓄电池应用于住宅的创意等比比皆是。
例如,松下就试制了使用140个笔记本电脑用圆筒型单元的锂离子充电电池模块(图2)。该模块可以利用已大量投产的现有笔记本电脑设备,“与使用车载专用单元相比,成本可以减半”(松下)。

图2:固定式锂离子充电电池陆续问世

面向住宅内直流供电的“直流样板房”用固定式锂离子充电电池接连展出。松下沿用的市售圆筒型单元(a)。夏普展出了其投资的电池风险公司——ELIIYPower的锂离子充电电池单元(b)。TDK使用了自主开发的层叠型单元(c)。
该公司的充电电池模块由直径18mm×高65mm的“18650”圆筒型单元以20并联×7串联的结构配置。模块电压为25.2V,容量约为1.5kWh。为了提高单元的安全性,电极极板表面形成有氧化铝绝缘层“HRL(heat resistance layer)”。在展会现场,该公司展示了使用6个该电池模块、容量约为9kWh的家用单元。
另一方面,日产汽车在演讲中阐述了“v2H(vehicle to home)”重要思路,也就是将电动车辆蓄电池应用于住宅,从而降低成本。
该公司常务执行董事篠原稔认为,终有一天,“住宅将能够利用太阳能电池产生的电量为电动汽车的蓄电池充电,使用这些电量实现家庭电力的基本自给自足”。篠原表示,“汽车的行驶时间最多只占1天的10%左右”。只要在不行驶的时间将电力分给住宅使用,完全可以作为住宅用蓄电池。
利用直流实现住宅节能
图3:可供住宅使用的直流插座松下电工和TDK分别展出了在住宅中为电器供应直流电的直流插座。松下电工展出的是住宅用直流插座模型(a)。TDK参考展出了能够根据电器改变电压的试制品(b)。
对于已经安装了蓄电池的住宅,提高能效的行动也日趋活跃。代表范例是为住宅内直流供电的“直流样板房”。由于分散电源和蓄电池的输出为直流,因此,不转换交流可以提高效率。
例如,松下电工展出了能够同时利用交流布线和直流专用布线的“AC/DC混合布线系统”。该系统无需为配备逆变器的空调和冰箱等家电逐一进行AC-DC转换,只需把AC-DC转换器集中到配电盘实施高效转换,即可降低电力损失。
而且,该公司还展出了面向48V以下低电压电器的住宅用直流插座模型(图3(a))。为了提高安全性,插头四周设置了树脂壁。
除固定电压外还能支持变频的直流插座也出现在会场。TDK试制了能够根据连接电器自动改变电压的“通用直流供电插座”(图3(b))。对于24V以下的电器,该插座可以根据电器的电压进行直流供电。根据插头的物理形状识别电器的电压,以最佳电压从插座一侧输出直流电。在插座一侧,数字控制的DC-DC转换器会把24V直流电转换成适合该电器的电压。

太阳能电池进入室内
太阳能电池的展出也为数众多。其中,各公司一致展出的并不是设置在住宅屋顶的电池,而是在住宅内使用的色素增感型太阳能电池(图4)。其着眼点分别在于提高住宅内低照度环境下的效率,以及提高设计性。
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图4:色素增感型太阳能电池的室内利用方案层出不穷各公司纷纷展出通过组合蓄电池、提高设计性等方式强化了室内使用效果的色素增感型太阳能电池。罗姆根据室内低照度环境对色素和电极进行了优化(a)。TDK利用Ag膏布线绘制出了图案(b)。太阳诱电通过结合Li离子电容器,使为电器充电变得简单(c)。
例如,罗姆开发出了室内专用的色素增感型太阳能电池。该电池着眼于色素增感型太阳能电池比Si太阳能电池更适合室内低照度环境的特点,可以应用于挂钟和住宅内传感器网络。
这种太阳能电池的色素和电极根据室内的低照度环境进行了优化,在3330lx的荧光灯照射下,光电转换效率高达20.25%。开发使用了罗姆的集团公司——OKI半导体的技术。今后,罗姆将逐渐开拓色素增感型太阳能电池的室内用途,并在同时开展评估用试制品的开发。
重视设计性的太阳能电池试制品来自TDK。该公司试制出了不仅能在电池板上着色,还能够绘制图案的色素增感型太阳能电池。由于使用了柔性的PEN薄膜,因此,该电池具有重量轻、耐冲击性优良的特点。
图案的形成利用的是丝网印刷形成的Ag膏布线。但Ag膏描绘的图案必须发挥电极的作用。因此,图案需要由延伸至外围的连线构成。
为了提高可靠性,TDK改进了Ag膏与电解液之间的保护层,防止了Ag膏腐蚀。在室温条件下可使用5年左右。单元的转换效率在实验阶段为7.9%。
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· 2011-6-21 09:51:33
不错-----------
· 2013-12-18 23:32:55
收藏了,感谢分享

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