曲面車載型太陽光発電（VIPV）表面の新しい試験方法

国際エネルギー機関の太陽光発電システムプログラム（IEA-PVPS）タスクフォース17は最近、曲面型車両一体型太陽光発電（VIPV）表面の新しいテスト設定を示すレポートを発表しました。

この研究は、2023年8月にフランスのル・ブルジェ・ディラックで実施された8日間の研究結果に基づいています。その結果、VIPV表面の曲率により、最大261W/m2の放射照度不均一性と最大13℃の温度不均一性が生じる可能性があることが示されました。

研究者によると、曲率半径3メートルのVIPVは、平らな太陽光発電面と比較して、晴天時には17%、雨天時には6%のエネルギーを失うという。

実験中、研究チームは個々のセルを1分ごとに測定しました。また、湾曲した太陽光発電屋根が性能、日射量の均一性、そして温度にどのような影響を与えるかを分析しました。

研究者らは、エネルギー収量を最適化するために、VIPV 製品チームは最大電力点追従 (MPPT) チャネルの数を増やし、PV 表面をより平らに設計してエネルギー収集を自然に最適化することを検討できると提案しました。

しかしながら、これらの最適化の推奨事項はどれも課題に直面しています。フランス代替エネルギー・原子力委員会（CEA）の共同執筆者であるベルトラン・チャンピオン氏は、PV Magazine誌に対し、「屋根が平坦すぎるのは自動車業界のトレンドに反します。さらに、MPPTチャンネルの数が増えると、パネルのコストとシステムの複雑さが増します」と述べています。

シャンビオン氏は、この報告書は、VIPVの性能に影響を与える要因と潜在的な解決策について、相手先ブランド供給会社（OEM）、自動車メーカー、利害関係者、およびPV業界の研究者の間で認識を高めるために発表されたと述べた。

タスクフォース17の報告書に記載されている屋外PVモニタリング試験装置は、乗用車の曲面ソーラーパネル面向けに特別に設計されました。チームはこの装置を用いて、太陽放射照度と温度をモニタリングし、VIPVモジュール表面における入射角の影響と不均一性を測定するためのデータを収集しました。

試験装置の構築にあたり、チームは市販のフォトダイオードではなく、単一の太陽電池マトリックスを設計することを選択しました。「これはよりシンプルで統合が容易であり、最終的なアプリケーションをより正確に反映しています」とチャンピオン氏は説明します。得られた測定値は、モデルの検証に使用できます。

この装置は、M6サイズの9本のツインバーPERC太陽電池を5×5のマトリックス状に配置しており、熱電対、日射照度センサー、温度センサーを備えています。また、マルチチャンネルデータロガー、マルチプレクサ、VIPV屋根モデル、そして日射照度と温度データを分単位で監視するための専用エネルギー管理システム（EMS）も備えています。

個々のセルは1分ごとに測定されます。試験パネルは、遮るもののない場所で、雨天、晴れ、曇りの3つの気象シナリオを経験しました。試験パネルは南向きに設置され、駐車時の車両のランダムな向きを模擬した形で設置されました。

今後、研究者らは代表的なデータを収集するための1年間のプロジェクトを推奨し、他の場所でもテストを実施する必要があると指摘している。