太陽熱温水プロジェクト分析
クリーンエネルギープロジェクト分析コース
ガラス平板太陽熱コレクター, オンタリオ,カナダ
写真提供: NRCan
© カナダ天然資源省 2001 – 2006.
目的
• 太陽熱温水ヒーティング (SWH) シス
テム の基礎
• SWHプロジェクト分析の要点解説
• RETScreen® SWH プロジェクトモデ
ル紹介
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SWH システムからの供給
会議センター, Bethel,レソト
• 家庭用温水へ
• プロセス加熱へ
• 温水プールへ
…さらに…
写真提供: Vadim Belotserkovsky
住宅開発, Kungsbacka, スエーデン
 貯湯タンクの温水付加
 水泳シーズンの延長
(温水プール)
写真提供: Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden
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SWH のシステム構成
太陽電池パネル
ソーラーコレクタ
太陽熱温水システム構成図
自然循環温水
温水を住宅へ
グリコール循環パイプ
太陽加熱温水を
グリコールポンプ
貯める予熱タンク
太陽加熱温水
接続ボックス
標準タンク
熱交換
器
冷水供給
沈殿物ドレイン
写真提供: NRCan
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非ガラス製太陽熱コレクター
• 低コスト
非ガラス製太陽熱コレクター
• 低い温度
流量を決めるスロット
• 凹凸表面
• 軽量
チャンネル入口
チャンネルによってチューブ
に均一の流を作る
• 季節的プール加熱
•
•
低圧
2インチヘッダーパイプ
プールからの水
寒い季節、風の季節は性能低下
写真提供: NRCan
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ガラス製平板太陽熱コレクター
ガラス
• 適度なコスト
• より高い温度利用
ボックス
• 水道管の水圧で運
用可能
熱吸収板
• 重くて壊れやすい
立ち上げ
チューブ
ヘッダー
断熱材
写真提供: NRCan
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真空管型コレクター
•
より高いコスト
•
対流ロスがない
•
高温
•
寒冷な気候で使用
可能
•
壊れやすい
•
設置はより複雑
•
雪の問題は少ない
真空管型コレクター
ヒートパイプ内の蒸気と凝縮液
熱吸収板
ヒートパイプ
写真提供: NRCan
中国で開発生産されたチューブ
写真提供: Nautilus
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いろいろな気候における太陽熱温水
•
家庭用太陽熱温水システム(6 m2 のガラス製コレクター,300 Lの貯湯)
で、60ºC、300 L/日の温水需要 に対する太陽エネルギー利用割合:
21% , Tromsø, ノルウエイ (70ºN)
81% , Matam,セネガル (16ºN)
40% , Yellowknife, カナダ (62ºN)
59% , Puerto Limón, コスタリカ(10ºN)
32% , ワルシャワ,ポーランド (52ºN)
59% ,ジャカルタ,インドネシア (6ºS)
51% , Harbin, 中国 (46ºN)
86% , Huancayo, ペルー (12ºS)
67% , サクラメント,米国 (39ºN)
69% , Harare,ジンバブエ (18ºS)
39% , 東京, 日本 (36ºN)
65% , シドニー、オーストラリア (34ºS)
78% , マラケシュ,モロッコo (32ºN)
39% , Punta Arenas, チリ (53ºS)
75% , Be’er-Sheva, イスラエル (31ºN)
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5
15
電力 @ $0.15/kWh
ガス @ $0.50/m3
電力 @ $0.05/kWh
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
ガス @ $0.15/m3
2
Annual Savings 2
($/m
年間節約($/m
) )
SWH システムのコストと便益の例
25
35
エネルギーコスト($/GJ)
Cost of energy ($/GJ)
非ガラスコレクター、夏期のみプール水加熱
モントリオール、カナダ
1.5 GJ/m2
$150/m2
45
ガラスタイプシステム、年間
利用(貯湯層あり)
La Paz, ボリビア
2.2 GJ/m2
$400/m2
真空管型システム、年間利用
(貯湯層あり)
コペンハーゲン、デンマーク
1.8 GJ/m2
$1,000/m2
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太陽熱温水器プロジェクト考察
•
プロジェクトの成功要因:
 大規模な温水需要は固定コストの比重を下げる
 高いエネルギーコスト (たとえば天然ガスが利用できないなど)
 既存のエネルギー供給に信頼性がない
 ビルオーナー/運用者が環境に強い関心を持っている
•
日中に温水負荷があると貯湯槽は小さくて済む
•
低コストの季節的システムは、高コストの1年中利用するシステ
ムより経済性がある
•
メンテナンスは水道管システムと類似しているが、運用者は適切
なメンテナンスと修理を行うべきである
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例: オーストラリア, ボツワナ及びスエーデン
家庭用温水システム
•
送電網があるところでは関心の高いオーナーが必要
自然循環システム,オーストラリア
 エネルギー価格が低い場合、回収期間が長くなる可
能性
 システムから20 ~ 80% の温水を供給する
•
送電網なし、またはエネルギー供給に信頼性がない
場所で利用
写真提供: The Australian Greenhouse Office
住宅,マルモ,スエーデン
写真提供: Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden
未開地の医療者住宅,ボツワナ
写真提供: Vadim Belotserkovsky
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例: 米国及びカナダ
スイミングプールシステム
•
低コスト非ガラスコレクター
 寒い気候帯における夏のプール
 暖かい気候における水泳シーズンの延長
 寒い気候帯で年中利用するプールの夏期
に適用
 1~5年で回収可能
•
1年中利用にはガラスコレクター
•
濾過システムがポンプとして動作
プールシステム, USA
公共プールシステム, Ontario, Canada
写真提供: Aquatherm Industries/ NREL Pix
写真提供: NRCan
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例: ギリシャ及びカナダ
商業/工業温水システム
•
ホテル/モーテル, アパート及びオフィスビル
•
ヘルスセンター及び病院
•
洗車機, コインランドリ-, レストラン
•
スポーツ施設, 学校, シャワー施設
•
養魚, 小規模工業など
ホテル, Agio Nikolaos, Crete
写真提供: Regional Energy Agency of Crete/ISES
養魚飼育, British Columbia, Canada
写真提供: NRCan
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RETScreen®
太陽熱温水器プロジェクトモデル
•
エネルギー生産,ライフサイクルコスト及び温室効果ガス削
減を世界の各地域について分析可能
 ガラス製、非ガラス製、真空管型コレクター
 屋内、屋外スイミングプール
(カバーなし、あり)
 温水の供給システム( 貯湯槽なし、あり)
•
RETScreen® へのわずか12ポイン
トの データ入力対 8,760 時間シミ
ュレーションモデル
•
現状では範囲外:
 毎日の温水負荷が変動する場合
 独立型の温水だけの供給
 高い太陽利用率の貯湯槽あり(なし)の
システム
 太陽追尾、集光型集熱器及び統合型太陽熱コレクター
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RETScreen
®
SWHエネルギー計算
コレクター面への
太陽輻射など
環境変数の計算
収集できる太陽
エネルギーの計算
貯湯槽つき温水供給
Tチャート法
貯湯槽なしの温水供給
スイミングプール
プールのエネ
ユーザービリテイ法
ルギー需要評価
利用できる再生可
能エネルギーと付
随的熱需要の計算
テキストブック参照
クリーンエネルギープロジェクト分析:
RETScreen® エンジニアリングと実例
太陽熱温水器プロジェクト分析の章
その他の計算:必要な
コレクター面積ポンプ他
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RETScreen®
SWH プロジェクトモデルの確認例
RETScreen® との比較:
•
家庭用温水システムWATSUN
トロント、カナダ:
RETScreen
WATSUN
差.
輻射エネルギー (GJ)
24.34
24.79
-1.8%
負荷 (GJ)
19.64
19.73
-0.5%
利用したエネルギー(GJ)
8.02
8.01
0.1%
ポンプ稼働時間(h)
1,874
1,800
4.1%
•
2500
ENERPOOL 48-m2 夏季プール
モントリオール,カナダ

要求エネルギーは2%以内
2000
(kWh)
RETScreen predicted annual solar energy delivered
RETscreenの予測した年間太陽エネルギー利用量
3000
•
1500
RETScreen vs. Guelph, カナ
ダの10の家庭用温水システム
のモニタデータ
1000
500
500
1000
1500
2000
2500
モニターデータ1,200 m2 夏季プー
ル
メーリンゲン,ドイツ

エネルギー需要は3%以内、太陽
エネルギー生産は14%以内
3000
利用する年間太陽エネルギー
Measured annual solar energy delivered (kWh)
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結論
•
非ガラス製, ガラス製、真空管型コレクタ は、どんな気候でも多くの用
途に温水を供給する
•
大きな温水需要、高いエネルギーコスト、所有者/運用者の強い関心
が成功の重要な要素である。
•
RETScreen® による計算:
 温水負荷及びスイミングプールの負荷
 太陽熱温水スイミングプール、貯湯槽あり又はなしの場合の温水システムの性能
•
RETScreen®は月毎の計算で年間分析をし、時間毎のシミュレーション
モデルと十分匹敵出来る精度を達成できる。
•
RETScreen®は、重要な予備的フィージビリティスタディのコストを節
約する
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質問?
太陽熱温水プロジェクト分析モジュール
RETScreen® International クリーンエネルギープロジェクト分析コース
更に詳しい情報は RETScreen ウェブサイトをご参照下さい。
www.retscreen.net
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太陽熱温水プロジェクト分析 - RETScreen International