「24時間稼働が可能になる太陽光発電システム」が考案される

by Chelsea

二酸化炭素排出量の増加による地球温暖化などの気候変動が問題視されている中、化石燃料に代わるエネルギーとして、太陽光発電などの再生可能エネルギーが注目されています。しかし、太陽光発電は太陽が出ている日中しか稼働できないのが欠点。そんな中、夜間でも発電し続けることが可能という新しい太陽光発電システムが考案されました。

Nighttime Photovoltaic Cells: Electrical Power Generation by Optically Coupling with Deep Space | ACS Photonics
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.9b00679

Anti-solar cells: A photovoltaic cell that works at night -- ScienceDaily
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200129174512.htm

Variant of photovoltaic power could generate 24 hours a day | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2020/02/variant-on-photovoltaic-power-could-generate-24-hours-a-day/

通常の太陽光電池は光が当たることで発電します。しかし、夜になって太陽という無限の光源が消えてしまうと、発電できなくなってしまうため、燃料さえあればタービンを回し続けられる他の発電システムより効率が悪くなってしまうのが致命的な欠点でした。

カリフォルニア大学デービス校の研究者であるジェレミー・マンデイ氏は、「熱放射セル」を利用した発電システムによって、24時間稼働を続けることができる太陽光発電システムを構築できると主張しています。

熱放射セルは、高温の物体が周囲に電磁波を放射することで温度を下げる「放射冷却」という現象を応用しています。放射冷却による発電は「エンジンやサーバーの余剰熱を電力に変換する」といった応用が研究されており、近年では低コストで発電可能なシステムとしても注目を集めています。

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マンデイ氏らが考案した熱放射セルは、日中は従来の太陽光発電で発電を行いますが、夜になると放射冷却によって赤外線を放出することで発電するという仕組みで、理論上は24時間発電し続けることが可能となります。

マンデイ氏の計算によると、現代の技術で熱放射セルを構築すると、夜間に1平方メートル当たり2～8ワットの電力を生産できると見積もっています。一般的な太陽光発電パネルが日中に1平方メートル当たり200ワット発電しているという事と比較すると、夜間の発電力はかなり小さいですが、それでも従来の太陽光電池を使った発電システムよりも1日の総発電量が12％増加するとマンデイ氏は算出しています。

マンデイ氏は「熱放射セルを用いた新しいデバイスでは、電流と電圧の流れる方向は太陽光電池と逆になるものの、赤外線を放出することで夜間の発電が可能になります。通常の太陽光電池とは違う材料を使いますが、根本にある物理学は同じものです」と述べました。