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Apr 06, 2024

雪を下ろして電力を増やす：研究者は、雪の多い気候で太陽光発電を増強する方法を追跡しています

研究者で機械工学助教授のアナ・ダイレソン氏は、キウィーノー半島での生活は夏のアクティビティには短い天候期間を提供するが、太陽光発電は一年中利用できると書いている。

研究者で機械工学助教授のアナ・ダイレソン氏は、キウィーノー半島での生活は夏のアクティビティには短い天候期間を提供するが、太陽光発電は一年中利用できると書いている。 このゲスト ブログで彼女は、寒冷地における太陽光発電の性能を向上させるために国内最北の地域試験センターで行われている取り組みに焦点を当てています。

ミシガン工科大学で冬を過ごした人なら誰でも、アイザックス博士の観察に共感できるでしょう。 10 月から 5 月まで続く雪の季節を乗り切ることができる人だけが、スキー、スノーシュー、スノーモービル、または自らの勇敢な運転スキルを駆使して、ここで成功することができます。 あらゆる課題に対して、挑戦する勇気と進取の精神があれば、解決策は見つかります。

同じことが、寒冷地における回復力と適応力のある電力システムの構築にも当てはまります。 太陽光発電パネルなどの技術は、晴天の気候で最初に普及しましたが、雪の多い気候でも一般的になりつつあります。 エンジニアがシステム設計を適応させることができれば、太陽光発電を気候に合わせて最適化することができます。 ここで極度の雪について学んだ教訓は、定期的に雪が降る他の場所でも役立ちます。

太陽光エネルギーを住宅や個人の事業体など小規模なものとして考える傾向がありますが、米国の太陽光発電容量の約 65% は事業規模です。 太陽光発電（PV）は、米国における新規の事業規模の設備において最大の技術カテゴリーを占めており、この分野の成長は今後数十年でさらに加速すると予想されています。

大規模な太陽光発電の設置や、脱炭素化や電化などのマクロトレンドは世界的なトレンドです。 しかし、その成功は、デザイナーが地域の気候やコミュニティ規模の社会的障壁の特性を考慮しているかどうかにかかっていると私は考えています。

寒冷、高緯度、積雪気候に対応した太陽光発電システムの設計、特に太陽光発電システムが雪に覆われる時間を短縮することは、地域の重要な課題です。 私の研究は、冬のパフォーマンスを向上させる方法と、太陽光発電の普及率が電力システムに与える影響を理解する方法に焦点を当てています。

私はミシガン工科大学の機械工学の助教授として、五大湖エネルギー グループを率いています。 グループメンバーのアユシュ・チュウタニ博士の研究。 学生は私たちの使命を体現しています。 中谷氏の研究は、パネル上の雪が太陽光発電の発電を停止するほど深くなったときに発生する状態を説明する雪陰影に焦点を当てています。 彼は、単軸追尾型太陽光発電システムの設計を最適化して雪の影を最小限に抑え、冬の間に太陽光発電システムが生産できるエネルギー量を増やすことを目指しています。

大規模な太陽光発電施設では、太陽電池アレイは固定傾斜、つまりまったく動かない、単軸追跡、または二軸追跡のいずれかです。 現在、新しい施設で最も一般的なオプションである単軸追跡システムは、太陽に従って東から西へ 1 日を通して自動的に回転します。 2 軸追跡システムは東西軸だけでなく南北軸にも移動でき、より高いコストでより高いエネルギー出力を提供します。

追跡タイプに関係なく、大規模な太陽光発電所が雪が積もった場合、小規模な住宅用システムほど雪を取り除くのは実用的でも簡単でもありません。 私たちの研究グループは、パネルの位置を変更し、蓄積した雪を流すために追跡を最適化することで、単軸追跡システムの雪の影を減らす機会があると考えています。 パネルが追跡しながら、積雪と周囲の状況をリアルタイムで観察しています。 どのように配置すると、溶けた雪がパネルから落ちやすくなりますか? 風速、日射量、温度を考慮してスノーシェッドの位置を最適化するにはどうすればよいでしょうか?