太陽電池・風力発電を活用してスマートグリッドを作る

電気電子システム工学科 
教授 木村 紀之

木村 紀之
2014.09.30
  • 図1.Cell Grid(セルグリッド)

    図1.Cell Grid(セルグリッド)

  • 図2.太陽電池の出力特性

    図2.太陽電池の出力特性

  • 図3.風車の出力特性

    図3.風車の出力特性

 電気電子システム工学科・パワーコントロール研究室では、電気の電圧・電流・周波数を変換することにより、電力を効率よく利用するパワーコントロール(電力制御)技術を中心に据えています。この技術により、風力発電や太陽光発電を低コストで導入し、システムを最適化するための研究開発を行っています。また、これらの再生可能エネルギー(自然エネルギー)からの発電を大量に導入していくためのシステム作りとして、図1のような日本型スマートグリッドの研究を始めました。
 家庭やオフィスに太陽光発電や燃料電池などの発電設備が設置され、電力の発生から消費までが小さい領域で行われるようになります。これをセル・グリッド(細胞系統)と呼び、セル(細胞)が集まって、より効果的に機能することを目指します。太陽光発電用パワーコンディショナーの機能を拡張し、電池を設置することにより、セル・グリッド内の電力利用を最適化します。
 太陽電池の出力特性は、図2のように太陽光の照度が増加すると電流が増え、出力も増えていきます。最大出力点の電圧は変化しますので、太陽光の照度変化に合わせてパワーコントロールしていく必要があります。当研究室では、変換器の多重化による損失低減、小型化、低コスト化を研究しています。
 風力発電用風車の出力特性は図3のように、風速が増加すると最大出力も風速の3乗に比例して増えていきます。最大出力点の回転数は変化しますので、風速の変化に合わせてパワーコントロールしていく必要があります。当研究室では、安価な誘導発電機を用いたシステムによる出力の最適化、低コスト化を研究しています。
 この他に、変換装置に使われる半導体素子をSiC(シリコン・カーバイド、炭化ケイ素)素子に替えるための研究開発や、安価で信頼性の高い直流給電用ブレーカーの研究開発も行っています。パワーコントロールに必要な要素技術を幅広く研究しているのが、当研究室です。

ページの上部へ

大阪工業大学