低濃度 PV 技術は、追跡システムや季節調整なしで静的コンセントレータとして機能するため、興味深い概念であり、アプリケーションを構築するための CPV または CPV/T (集光型太陽光発電/熱) システムを導入する潜在的な利点を示しています。
それに加えて、低コストの PMMA 材料と引き換えに PV セルを削減して、同等またはそれ以上の出力を得ることができ、より高温のエネルギー資源を収穫することもできます。しかし、PV セルのコストが継続的に低下し、効率が向上しているため、低濃度 PV 技術の大規模な適用によるコストと性能の利点は弱まっているようです。
中国科学技術大学の研究者は、ライフサイクル全体での環境への影響を定量化するために、中国の南壁の統合を構築するための低濃度 PV 技術のライフサイクル評価を実施しました。
検討したモジュールの機能単位は 1 kWp の電力供給であり、システム境界は図 1 に示すように、シリカの抽出からセルの製造、濃縮器の製造までの範囲であり、これにはシリカの重合反応から製造プロセスが含まれます。 MMA から反射ミラーの銀コーティング、低濃度 PV モジュールの組み立て、工場から建物へのモジュールの輸送。
中国の 5 つの異なる都市 (ラサ (91.11°E、29.97°N)、合肥 (117.27°N)) の低濃度 PV モジュール (実験/シミュレーションの光効率を使用) および PV システム (1kWp の場合) の EPBT (Energy Payback Time) °E、31.86°N)、蘭州 (103.73°E、36.03°N)、北京 (116.46°E、39.92°N)、ハルビン (126.63°E、45.75°N)) を図 2 に示します。その結果、北京の EPBT が最も低く (2.82 年、実験的な光学効率)、合肥の EPBT が最も高い (4.74 年、実験的な光学効率) ことがわかります。
これは、低濃度の PV 出力が北京で最も高く、合肥で最も低いことに関連しています。一方、シミュレーションの光効率では、5 つの都市の EPBT は、実験的な光効率の場合よりも約 0.5 年低くなります。一方、実験的な光効率でも、CPV システムの EPBT は、同じ総出力の PV システムよりも常に 0.2 ～ 0.3 年低くなります。
低濃度 PV モジュールと同じ出力の PV モジュールの環境影響の詳細な比較を表 1 に示します。 AP (酸性化ポテンシャル)、GWP (地球温暖化ポテンシャル)、EP (富栄養化ポテンシャル)、HTP (ヒト毒性ポテンシャル)、ODP (オゾン層破壊ポテンシャル)、または POCP (光化学オゾン生成ポテンシャル) などのプロファイル。 -濃度の PV モジュールはすべて、建物の南壁の統合に対して同じ出力の PV モジュールよりも相対的に低くなっています。したがって、低濃度 PV モジュールの優位性は、価格、EPBT、および環境への影響の点で、PV モジュールと比較して明らかです。
LCA 調査から、低濃度 PV 技術はクリーン エネルギー資源の面でさらに環境にやさしく、生産プロセス中の汚染とエネルギー需要が少なく、地球環境を保護すると結論付けることができます。したがって、建物のエネルギー需要をカバーするために、より広い適用範囲に値します。
| LCIA カテゴリ | aCPC-PV モジュール (Wp あたり) | PV モジュール (Wp) |
| 酸性化の可能性/kg SO2 -Eq. | 9.16×10 | 1.04×10 |
| 地球温暖化係数 (100 年)/kg CO2 -Eq. | 1.09 | 1.24 |
| 富栄養化の可能性/kg リン酸換算 | 9.07×10 | 1.03×10 |
| ヒト毒性の可能性 /kg DCB-Eq. | 0.38 | 0.43 |
| オゾン層破壊ポテンシャル /kg R11-Eq. | 6.47×10 | 7.35×10 |
| 光化学オゾン生成ポテンシャル /kg エテン換算 | 5.77×10 | 6.55×10 |
表 1:低濃度 PV モジュールと同じ出力の PV モジュールの環境影響の比較。
これらの調査結果は、最近 Applied Energy 誌に掲載された、中国での南壁統合を構築するための低濃度 PV モジュールのライフサイクル評価というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、Guiqiang Li と Qingdong Xuan らによって実施されました。中国科学技術大学出身。
