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2013年8月

2013年8月30日 (金)

奈良のリフォーム、燃料電池は電池なの?その2

みなさま、おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

今日は、前回に引き続き燃料電池についての第2回です。

以下いつものメルマガからの転載です。

■もう一つの燃料電池

 次はPEFCとは対極的な性格を帯びた燃料電池を紹介する。
固体酸化物形燃料電池(SOFC)だ。

 SOFCの魅力はなんといっても高効率であることだ。
PEFCの効率が30~40%であることに比べ、50~65%に達する。
これはコンバインドサイクルを導入したガスタービンでも達成できない高い値だ。

水素を使う発電方式では最も効率が高といえる。

 さらに最大1000度に達する温度条件で動作するため、触媒は不要だ。
水素以外の燃料を使いやすく、炭素が特に多い燃料を使わない限り
高性能な改質器は必要ない。

 欠点もある。
1000度の条件では金属材料では耐久性を維持できない。
従ってほとんどの部分をセラミックで作る必要がある。
停止状態から1000度に持って行くには時間がかかる。
頻繁に起動停止を繰り返す用途には向かない。

 このため、当初は発電所や船舶の動力源など大出力用途に向いていると
考えられている。
現在でもコンバインドサイクルの前段にSOFCを取り付けて使うトリプル
コンバインドサイクル発電の実用化研究が進んでいる。

 現在はもう少し小出力のSOFC機器が商品化されている。
米Bloom EnergyのBloom Energy Serverは出力200kW(
関連記事)、
国内のエネファームは700Wだ(
関連記事)。
産業技術総合研究所(AIST)は可搬型のSOFCの研究を進めている(
関連記事)。

 SOFC内部の化学反応を図3にまとめた。
PEFCと同じく3つの部分からできている。
ただし、全てセラミック製であり、貴金属の触媒もない。

 さらにPEFCと違って移動するのは水素イオンではなく、酸化物イオン(O2-)だ。
空気極で酸素が電子を受け取って酸化物イオンとなり、電解質を移動する。
燃料極では移動してきた酸化物イオンが水素と反応して水となる。
一酸化炭素(CO)やメタン(CH4)が燃料として入ってきた場合もそのまま
反応する。

yh20130218FC_SOFC_reaction_590px.jpg 図3 固体高分子形燃料電池(PEFC)の仕組み

以上で燃料電池についてのレポートは終わります。

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2013年8月28日 (水)

奈良のリフォーム、燃料電池は電池なの?その1

おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

水素やメタンから直接電力が得られる燃料電池。

国内では防災機器やキャンプ用品、「エネファーム」、燃料電池車などで使われおり、

珍しい装置では無くなって来ました。

だが、電力が生まれる仕組みは、火力発電や太陽光発電とは異なります。

水素ガスを使いますが、燃焼させないのでガスエンジンとも違います。

そこで今日から2回に分けて、燃料電池についてお勉強しましょう。

以下、いつものメルマガから転載。

■燃料電池は、どんな電池?

 「燃料電池」は、電池ではあるがケータイに入っているリチウムイオン
蓄電池とは違う。
第1回で紹介した太陽電池とも違う。ではどう違うのか。

 蓄電池はあらかじめ入力した電力を内部に保存して、入力した分だけ
後から取り出すことができる装置だ。
太陽電池は光のエネルギーを電力に変換する装置であり、電力を
蓄えることはできない。

 燃料電池は電力を蓄えることができない点では太陽電池と似ている。
太陽電池と異なるのは光ではなく、水素などを入れると、空気中の酸素と
反応して電力を生み出すところだ。

 このような装置が生まれた経緯は何だったのか。そもそもの発端は、
太陽光発電の原理「光電効果」が発見されたときとほぼ同時期の出来事
さかのぼる。

 動作する燃料電池を最初に試作したのは英国ウェールズの裁判官だった
グローブ(William Robert Grove)だ。
彼は1837年の新婚旅行の際に、科学研究を始めようと思い立ち、早速、
一次電池に関する論文を書き上げる。

彼の発明したグローブ電池は一時、電信技術を支えるほど広く使われた。
電池の歴史に必ず登場する発明だ。
1842年には一種のエネルギー保存則を発見し、酸素と水素から電力を
生み出す燃料電池を作り上げた。
彼は燃料電池の原理を自ら考案した一種のエネルギー保存則で説明して見せた。

 グローブの燃料電池は希硫酸に白金の棒を浸し、水素と酸素を用いる
タイプだった。
試験管を逆向きにしたような管の中央に白金線を通し、試験管の上部に
酸素を入れる。
その後、試験管の下部を希硫酸が入ったビーカーに浸す。

同様に上部に水素が入った試験管もビーカーに浸す。
これだけで燃料電池として動作する。
1組では電圧が低いため、グローブ電池を実用に使うときは、ビーカーを
複数用意して直列につないでいた(図1)。

 なお、図1中のox、hyはそれぞれ酸素(Oxygen)と水素(Hydrogen)を
表している。

yh20130218FC_globe_385px.jpg 図1 グローブが発明した最初の燃料電池。出典:米Department of Energy

■宇宙計画で日の目を見る

 グローブの後、溶けた炭酸塩を使う燃料電池(現在のMCFC)などさまざまな
燃料電池が英国、米国、ドイツ、ソ連で進む。
英国のベーコン(Francis Thomas Bacon)が開発した燃料電池は1959年に
トラクター用電源として実用化されている。

 燃料電池が広く知られるようになったのは米航空宇宙局(NASA)が有人
宇宙飛行に適した技術だと判断したためだ。
候補に挙がった原子力電池や一次電池、太陽電池はそれぞれ危険性、容量、
体積に難があり、有人宇宙飛行には適していなかった。

 燃料電池は1965年から始まったジェミニ計画で最初に採用され、アポロ
計画で本格的に使われた。
1969年に初めて月着陸に成功したアポロ11号にも搭載されている。
最大出力は2.3kWだった。
アポロ計画で使われた燃料電池はベーコンが開発した方式を採っている。

■なぜ電気が生まれる

 燃料電池は化学反応を利用した発電機ともいえる。
ただし、炎を上げて燃えるような現象は全く起きていない。
水素ガスを酸素ガスと混合して燃焼させると2800度の高温が発生する。
これほどの高温では発電用ガスタービンも耐えられない。

溶接技術かロケットエンジンにしか使えない。当然電池にはならない。

 水素と酸素が化合して水ができる反応を複数の段階に分離し、別々の場所で
異なる反応が起きるようにすることで、電子の流れ(電流)を取り出すのが
燃料電池の基本的な仕組みだ。
こうすると、直接燃焼させた場合よりも電力として取り出せるエネルギーが
増える。つまり効率が高くなる。

 以下では100度以下で反応する固体高分子形燃料電池(PEFC)と、
最大1000度にも達する固体酸化物形燃料電池(SOFC)の仕組みを解説しよう。

 PEFCは、携帯型の燃料電池や、従来型のエネファームなどに広く
使われている。
燃料電池の台数では最も普及しているタイプだろう。
小型軽量化に向き、起動時間が短いことが特徴だ。

 燃料電池の反応を支えるのは水素であるため、水素を直接使う他、
天然ガス(メタン)やLPG(液化石油ガス)、メタノールなどを原燃料とし、
機器内部で改質して水素を取り出す方式の機器も多い。
エネファームは都市ガス(メタン)を使うため、内部に改質器が付いていて、
メタン(CH4)を水素と二酸化炭素に変えている。

二酸化炭素は放出し、水素だけを発電に使う。

 CH4+O2→CO2+2H2

 次世代自動車として注目されている燃料電池車(FCV)もPEFCを使っている。
実用化されているほとんどの燃料電池車は水素スタンドで水素をタンクに
充填し、内蔵する燃料電池で電力を生み出して走行用モーターを回している。

 PEFC内部で進む化学反応を図2にまとめた。
図2を見ると、燃料電池が主に3つの部分からできていることが分かる。
実際には固体高分子膜と2つの極は一化している。

 中央にある固体高分子膜には、水を伴った水素イオン(H)だけを通す
フッ素樹脂系イオン交換膜が使われている。
米DuPont(デュポン)が開発したイオン交換膜「ナフィオン」がなければ
PEFCの開発は進まなかっただろう。

yh20130218FC_PEFC_reaction_590px.jpg 図2 固体高分子形燃料電池(PEFC)の仕組み

 燃料極(アノード)と書かれている部分は外部から水素ガスを受け取って、
水素イオンと電子に分解する部分だ。
電子は燃料電池外部に電流として取り出せる。

 空気極(カソード)は固体高分子膜を通過してきた水素イオンと空気中の酸素、
負荷を通過してきた電子が合わさって水になる反応が起きる部分だ。

 燃料極と空気極には「触媒」がある。なぜだろうか。
それはPEFCが液体の水がある状態でしか動作しないため、100度以下に
保つ必要があるからだ。
100度以下では極での化学反応が遅くなる。
特に空気極の反応を加速する必要がある。
空気極の白金(Pt)触媒の量を減らし、触媒の寿命を長くする研究開発が
進行中だ。

以上燃料電池についての第1回です。

次回の2回目も読んで、もうあなたは燃料電池博士です。

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2013年8月27日 (火)

奈良のリフォーム、太陽電池の種類の差は?面積当たりの発電量を比較

皆様、おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

今日は、太陽光発電パネルの種類による発電量の差についてのレポートです。

皆さんもご存知の通り、太陽電池モジュールといっても、その材料により
何種類かがあります。

そこで今日は、実際の太陽光発電所での実績による、発電モジュールによる
発電量の違いについて調べました。

以下、報告レポートです。

■4種類の太陽電池モジュールを比較

 太陽光発電など再生可能エネルギーによる発電を進めるグリーン電源は、
実験施設に設置した太陽電池モジュールの発電状況を公開した。
モジュールごとの発電量の差を比較できる。

 公開したのは2013年4月に石川県白山市へ設置した出力400kWの「みかわ
太陽光発電所」(7749m2)の発電状況。
同発電所は、国内メーカー2社と海外メーカー2社の太陽電池モジュール
合計2000枚を同一地点に設置している。

 国内メーカーの多結晶シリコン太陽電池モジュール(出力100kW)と国内
メーカーのCIS薄膜太陽電池モジュール(100kW)、中国メーカーの多結晶
シリコン太陽電池モジュール(100kW)、カナダのメーカーの単結晶シリコン
太陽電池モジュールである(図1)。

yh20130813Green_modules_590px.jpg 図1 採用した4種類の太陽電池モジュールの外観。出典:グリーン電源

■出力当たりに優れるCIS薄膜

 グリーン電源が公開した情報では、2つの軸から太陽電池モジュールを
比較できる。
太陽電池の(公称)出力当たりの発電量(kWh)と設置面積当たりの発電量だ。

 2013年7月1日から8月13日までの実績を図2に示す。
図2を見ると、出力100kW当たりの発電量ではCIS薄膜(2万2401kWh)が
最も優れている。
単結晶シリコン(1万9741kWh)と比較すると、13.5%も発電量が多いからだ。
多結晶シリコンと比較しても8.3~9.4%多い。

yh20130813Green_year_590px.jpg 図2 同一出力の太陽電池モジュールごとの発電量の差。出典:グリーン電源

 2013年8月だけを抜き出して見ると、差がより顕著に表れてくる(図3)。
CIS薄膜は単結晶シリコンより14.4%多く、多結晶シリコンと比較して9.2~9.8%
発電量が増えている。
CIS薄膜は一般に結晶シリコンと比較して温度特性に優れている。
太陽電池は高温になると最大出力が減ってしまうが、CIS薄膜は減り方が少ない。
2013年8月の発電量の差が、2013年7~8月の発電量の差よりも大きく
なるという実験結果は、このようなCIS薄膜の性質を反映している。

yh20130813Green_month_590px.jpg 図3 太陽電池モジュールごとの発電量。2013年8月分。出典:グリーン電源

 なお、1日単位で発電量を見ると、CIS薄膜(図4の国内メーカー2)と他の
太陽電池モジュールとの発電量の差は正午に近づくほど大きくなることが分かる。

yh20130813Green_day_397px.jpg 図4 モジュールごとの1日の発電量。出典:グリーン電源

■面積当たりでは単結晶が優れる

 他方、設置面積当たりでは単結晶シリコンの強さが目立つ。
グリーン電源が示した値は敷地面積600m2当たりの電力量である。

 設置面積当たりでは変換効率の差がそのまま発電量の差として現れやすい。
図1を見ると、単結晶シリコン(2万1941kWh)は、CIS薄膜よりも19.9%
発電量が多く、多結晶シリコンと比較しても5.7~6.8%多いことが分かる。


 太陽光発電システムを導入する際には、設置する地域に応じた年間
日照時間の予測値をまず用意する。
その後、モジュール出力、モジュール変換効率、モジュールの実出力の見通し、
設置可能面積とモジュールの面積など、複数の数値を用いた発電量の
シミューションが必要なことが分かる。
これらの条件から得られた年間予想発電量を初期コストと比較して、
導入すべきモジュールの種類が決まる。

いかがでしたか?

ご自宅への太陽光発電設置時には、モジュールの種類だけでなく、ご自宅の
地域特性も考慮して、モジュールを選ぶことが大切
なようです。

ところで8月といえば夏祭りですね。

我が社のイベントへ ご参加ありがとうございました。

 今年も大盛況のうちに終了いたしました。

      来て!見て! リフォーム祭2013 33周年感謝DAY!    
 

  日時:2013年8月24日()25日()AM10:00~PM4:00(雨天決行)
  場所: リファイン学園前 ハウジング駐車場

    01

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2013年8月25日 (日)

奈良のリフォーム、33周年感謝DAYフェア、無事終了しました

皆様、ありがとうございました。

奈良リフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

お陰様で昨日から開催していました、33周年感謝DAYフェア無事終了できました。

二日間にわたって、76組200人余りのご来場をいただきました

新たな出会いや懐かしいお顔、色々あった二日間でした。(*^_^*)

社員諸君は、先ほどお疲れ様会に出掛けました。(^_-)-☆

新しいご相談も色々いただき、明日からまた皆で頑張って行きたいと思います。

手打うどん教室

 S211  S216  S217  S220

   Sudon2  Sudon

輪投げ・縁日コーナー、もちろん賞品がもらえます

 S221   Sen1  S1161

七宝焼きアクセサリー作り教室

 Ssipo1  Ssipo2

高齢者疑似体験コーナー

 S213  S214  S215

お客様には楽しいイベントで、お楽しみいただきました。

次回は、来年のお正月にまた開催致します。

ぜひその時は、皆様お誘い合わせの上、お越しくださいませ。


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2013年8月24日 (土)

奈良のリフォーム、本日より33周年感謝DAY開催中!!その2

みなさま、こんにちは。

奈良リフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

以前からご案内をしていました毎年恒例のイベント、リファイン学園前・西和の感謝DAY

本日から33周年の開催をしております。

午前中から多くのご来場をいただき、懐かしいお客様のお顔にもたくさんお会いできて、

昔話に花が咲きました。

まるで、同窓会のように・・・。

 S116  S117  S121

S119 S115 S113 新米が当たる福引

 工作教室S123  S124 手打ちうどん教室

  S120  リファインのマスコット「ウォーンバット」と写真を撮ろう!

こんなに楽しい会場です。

お子様連れで、どうぞお越しください。

本日より開催!!

      来て!見て! リフォーム祭2013 33周年感謝DAY!    
 

  日時:2013年8月24日()25日()AM10:00~PM4:00(雨天決行)
  場所: 
リファイン学園前 ハウジング駐車場

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      http://www.livingshop.co.jp/contact/

それでは、本日の一曲です。
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弊社施工例のほんの一例です。

毎週土曜・日曜は、無料相談会を行っています。

お電話・メールでのお問い合わせもお受けしています。

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エネファーム・ダブル発電施工事例と、節電効果のレポートページ
   
http://www.livingshop.co.jp/post_253.html

詳細は、下記の通りです。

省エネそしてクリーンエネルギーのガスで発電、

光熱費もぐっとお得のキャンペーンを、この機会に実現しませんか?

ガスと空気中の酸素から電気を作る、安全なクリーンエネルギーです。

ご自宅の光熱費が、年間いくら少なくなるかのシュミレーションも受け付け中!!

エネファームは、国の補助金が45万円支給されますが、

更にご契約分については、弊社独自の補助金も別途支給させていただきます。

詳しくは、弊社までお問い合わせください。

尚、国の補助金の申請が好評のため、予算枠が早々に埋まってしまう予想です。

ご希望の場合は、早急なお申し込みが必要です。

ただし、弊社独自の補助金は、いつでもご利用いただけます。

ご希望の方は、お問い合わせください。

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私のブログについての感想を、是非いただきたいと思います。

苦言・提言、どんなことでも結構ですので、お便りいただけるとうれしいです。

皆様からのご感想、お待ちしています。(*^_^*)

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またリフォームに関するご質問にお答え致します。

何なりとコメント欄より、ご遠慮無くご質問・ご相談下さい。

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奈良のリフォーム、本日より33周年感謝DAY開催中!!その1

みなさま、こんにちは。

奈良リフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

以前からご案内をしていました毎年恒例のイベント、リファイン学園前・西和の感謝DAY

本日から33周年の開催をしております。

あいにく昨夜からの雨が少し降っている中での開幕でしたが、ご覧の通り多くのご来場を頂いて

にぎやかに、そして楽しく開催しております。

 S114_2   S118_2 高齢者疑似体験コーナー

 S111_2   S112_2 お食べいただいた夏の和菓子です

お近くの方は、一度ぜひお立ち寄りください。

社員一同、ご来場をお待ちしております。

本日より開催!!

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  日時:2013年8月24日()25日()AM10:00~PM4:00(雨天決行)
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更にご契約分については、弊社独自の補助金も別途支給させていただきます。

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奈良のリフォーム、なぜなぜ火力発電について。その4

皆様、おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

8月も残り少しとなりましたね。

今日は、火力発電のなぜなぜについてです。

以下いつものメルマガから。

■水蒸気を利用する火力発電

 日本の電源構成は火力が主体だ。
2012年度は火力が88.3%を占めた。
火力をさらに分けると、LNG火力(42.5%)、石炭火力(27.6%)、
石油火力(18.3%)となる。

 火力発電を大きく3つに分けると、汽力発電とガスタービン発電、
内燃力発電
に分かれる。
汽力発電ではボイラー中で燃料を空気と混合して燃やし、ボイラーの近くを
通過する水に熱を与えて蒸気を作る。
その蒸気で蒸気タービンを回す。

蒸気タービンが排出する水蒸気は復水器で水に戻り、再びボイラーに向かう。
地熱発電と似た仕組みだ。おもに石油火力、石炭火力で採用されている。

 LNG火力で利用されているガスタービン発電は違う。
ガスタービン発電の仕組みは汽力発電よりも複雑だ。
ガスタービン発電では空気と燃料が別々の経路をたどる。
空気はガスタービンと連動して動く空気圧縮機を通過する。

次に、燃焼器で燃料と混合して、高温高圧の燃焼ガスが生じる。
このガスがタービン内で膨張することにより、タービンが回転する。
つまり水蒸気は無関係だ。

 ガスタービンの前段で圧縮される空気は13~16気圧に達し、ガス燃焼温度は
1300~1500度と高温だ。
高圧の空気と高温の燃焼ガスが得られるほど出力が増加して効率も上がる。
しかし、タービンの材料が耐えられなくなるため、1700度が限界だとされている。

 内燃力発電は自動車のエンジンと同様、シリンダ内で燃料と空気を混合して、
爆発力を得るというものだ。
大出力は得られないが、効率は高く、40%に達するものもある。
主に離島などの火力発電として利用されている。

■コンバインド=組み合わせ

 火力発電は3つに大別できるものの、これらを組み合わせた高効率な
発電方式もある。

 ガスタービンが排出する燃焼後のガスは燃焼温度が1000度を超えているため
十分に高温だ。
そこで、この熱を排熱回収ボイラーに通じ、汽力発電に使うという方式が
多用されている。
これがガスタービンコンバインドサイクル発電だ。
2段階で電力を生むため、コンバインド(combined、組み合わせ)という
名前が付いている。

 石炭火力は当初全て汽力発電だったが、現在では石炭ガス化複合発電も
利用されるようになってきた。
この方式では固体の石炭をそのまま燃やすのではなく、まずガス化炉で、
二酸化炭素(CO2)や一酸化炭素(CO)、水素(H2)に変える。
その後、このガスでガスタービンを回す。
ガスタービンの排熱を利用するのはさきほどのガスタービンコンバインド
サイクル発電と同じだ。

どうですか?

火力発電の方式も、すごく沢山あるのですね。

ところで8月といえば夏祭りですね。

我が社のイベントへ ご参加お待ち申し上げます

 本日から開催致します。

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2013年8月22日 (木)

奈良のリフォーム、なぜなぜ地熱発電、お湯は使わない。その3

みなさま、こんにちは。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

「火力発電」と「地熱発電」はいずれも高温の水蒸気を利用して巨大なタービンを

直接回転させ、発電機を回して電力を得ています。

まずは比較的単純な地熱発電から勉強しましょう。

以下メルマガより

■お湯を使わない地熱発電について

 現在の日本の電力を支えているのは水蒸気を利用して発電する「火力発電」だ。
「地熱発電」も似た仕組みである。

 地熱発電が単純だというのは、何かを燃やして水蒸気を得るのではなく、
天然に存在する水蒸気を利用して発電するという意味だ。
発電所に必要な機器が単純だという意味ではない。
地熱発電は機器の性能を高めたとしても立地が悪ければ使い物に
ならないという難しさがある。

Jinetu
図1 アイスランドのネシャベトリル(Nesjavellir)地熱発電所。
三菱重工の出力30MWのタービンを4つ採用している。

 地熱発電に必要なのは発電に適する高温の水蒸気が大量に連続して長期間
得られる立地だ(図1)。
このため、単なる火山やマグマは地熱発電に向いていない。
岩のすき間に高温の水蒸気が大量にたまったような構造「地熱貯留層」を
見つける必要がある。

 地熱貯留層にある水蒸気は雨水に起源がある。
地下でマグマだまりなどによって高温になった水蒸気が移動し、不透水層の
下にたまった形だ。
ちょうど石油が不透水層の下にたまって油田を形成することと似ている。

 地熱発電に利用できる水蒸気の温度は200度以上*1)
地熱貯留層から得た水蒸気には熱水が混ざっていることが多い。
熱水が混ざっていると、高速回転するタービンのブレード(羽根)が破損するため、
通常は気水分離器で乾燥蒸気だけを取り出している。
なお、気水分離器を開発したのは熱水の混入率が高いニュージーランドで
開発されたものだ。

*1) 200度以下の水蒸気はバイナリー発電で利用可能だ。

 なお、1904年にイタリアで試験運転に成功した世界初の地熱発電所は
水蒸気だけが噴出する立地だったため、気水分離装置は不要だったという。

 気水分離器を通った水蒸気が次に通過するのがスケールセパレータだ。
水に溶け込んでいた二酸化ケイ素(SiO2)や炭酸カルシウム(CaCO3)などの
微粒子を除去する。
この装置がないと、タービンなどにスケール(水あか)が付着して効率が
落ちてしまうからだ。

 地熱発電のうち、最も単純なのはタービンを通過した水蒸気をそのまま
大気中に放出する背圧式だ。
背圧式の性能を2倍に高める技術がある。復水式だ。

タービンを通過した水蒸気を復水器に通じて、周囲の冷却水を使って熱を奪う。
すると水蒸気が水に変わり圧力が下がる。
タービンは入ってくる気体と出て行く気体の圧力差で動作している。
復水式では圧力差が背圧式の2倍に高まる。これが性能を2倍にする秘密だ。

 この他、気水分離器で除去した熱水を利用するダブルフラッシュ発電や、
冒頭で利用が難しいとした高温の岩石に水を注入して発電する高温岩体発電
など、さまざまなバリエーションが開発されている。

以前のブログでも書きましたが、日本も火山国。

有効な資源をまだまだ活用したいですね。

ところで8月といえば夏祭りですね。

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2013年8月20日 (火)

奈良のリフォーム、なぜなぜ風力発電、生まれ変わる古代の技術。その2

おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

本日は、前回に引き続き、風力発電についてのパート2です。

風力発電システムに必要な技術は?

現代の風力発電システムの典型的な姿を紹介しよう。
主に使われているのは風車(ローター)がひまわりのように水平方向を
向いている水平軸風車だ。

 地面の近くでは抵抗を受けて、風速が落ち、風の向きも乱れる。
このため、50~100mのタワーを建設し、その先端にナセル(筐体)を載せ、
ナセルの正面にローターを取り付ける。
ナセルは修理のために人が立ち入れるほど大きい。

 ローターは3枚のガラス繊維強化プラスチック製のブレードを組み合わせた
ものが主流だ。
3枚のブレードが合わさる中心にはハブがあり、ハブ内部にはブレードの
角度を変える機構が組み込まれている(図2)。
風速によってブレードを長軸周りにわずかに回転させ、効率を高める仕組みだ。

Fusya2
図2 ナセル前面にハブがあり、ハブに3枚のブレードが接続されている様子

 ナセル内部にはローターの回転を受け、回転数を高めるギア「増速機」があり、
増速機に発電機がつながっている。ローターの回転速度は毎分15回転程度。
これを増速機で毎分1500回転(1800回転のものものある)に高めてから
誘導発電機を動かす。

最後に変圧器で電圧を高めてから系統に接続する。

 現代の風力発電では、風のエネルギーのうち、約40%を電気エネルギーに
変換
できる。最大の損失(50%)はローターで生じる。
それでも理論上限まであと10ポイント以下にまで迫っていることになる。
増速機の損失は4%、発電機の損失は6%である。
現在は増速機と発電機の損失を低減する技術開発が続いている。

以上2回に分けて、風力発電についてお勉強をしました。
皆様、いかがだったでしょうか?

ところで8月といえば夏祭りですね。

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2013年8月18日 (日)

奈良のリフォーム、なぜなぜ風力発電、生まれ変わる古代の技術。その1

みなさま、こんにちは。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

今日からは、風力発電について、2回に分けて記事を紹介します。

以下、記事より転載です。

■風の力で羽根車を回転させる風車の歴史は古い。

中国やエジプトでは、3000年以上記録をさかのぼることが出来る。
発電機が発明された直後に風力発電が芽生えたものの、ある一人の人物が
いなければ、現代の風力発電はなかったかもしれない。

 風力発電は、熱を利用せず、空気の運動エネルギーを直接利用して
発電機を動かす技術だ。電力を生む仕組みが分かりやすい。
先行技術である風車には数千年の歴史がある。

 風車はかんがい(水のくみ上げ)や製粉などに古くから利用されており、
科学技術が発達する以前から、各地に広がっていた。
欧州だけを取り上げても風車には約700年の歴史がある。

 このため回転力を電力に変える発電機が発明された直後に、世界最初の
風力発電が実現している。
英国では1887年、米国でも1888年に最初の風力発電機が動き出し、
最初の発電機がそのまま20年程度稼働している。
ただし、英国や米国は古くから引き継がれてきた風車をそのまま利用しており、
技術的な進歩がなかった。

■デンマークが生んだ現代の風力発電

 風力発電機を革新したのがデンマークのラクール(Poul La Cour)だ。
彼はもともと気象学者だったが、同時代の発明家トマス・エジソンが電信機を
発明すると、気象情報の伝達に役立つことからすぐさま改良に取り掛かり、
複数の周波数を利用して、1本の電線で複数の交信を可能にする技術を
1874年に確立した。
科学者としてだけでなく、技術者としても優れた腕を持っていたことになる。

 その後、高等学校の教師になり、農業国デンマークの在り方と、当時普及が
始まった電力について考え始めた。
デンマークは風が強いため、すぐに風力による発電を思い付く。
しかし、発電効率が低すぎた。
1891年、デンマーク政府の支援を受けて、風力発電による水素の生成を試みる。
水を電気分解して水素を作り、水素の形でエネルギーを蓄積し、ガスエンジンを
動かすという発想だ。
この研究は結局失敗に終わるが、発想は現代にも受け継がれている。

 水素関連の研究と並行して、1896年からは流体力学を利用した風車の
改善研究に着手した。
従来の風車は風の「抗力」を利用していた。
風が押す力を用いるということだ。彼の目的は風の「揚力」を利用すること。
揚力は飛行機が空に舞う原理として知られている。

 風車の改善を目的とした世界初の風洞実験を通じて改善が進む。
実験開始後、数週間で重要な結論が得られ始めた。
従来の風車は羽根の数が多かった(図1)。
ところが、実験によれば羽根の面積が一定なら、羽根の数が少ない方が
得られるエネルギーは多いのだ。
羽根の角度(斜角)は小さい方が望ましく、風車全体の回転速度は速く
したほうが良いことも分かった。
彼の考案した高速風車はデンマーク中の農村に電力を供給していく。

yh20130813Serial_WP_classical_400px.jpg 図1 古典的な風車。羽根の数が多い

 ところが、20世紀に入ると、世界各地で風力発電よりも出力が大きな
発電技術が導入された結果、風力発電はデンマークと、当時開拓が進んでおり、
系統接続ができなかった米国西部にのみ残った。

 風車の理論研究は各地に広まり、1915年には英国のランチェスター
(Frederick W. Lanchester)が風の持つエネルギーのうち、最大59.3%を
回転力に変換できるという理論
を提出、ドイツやロシアでも研究が続いた。

 しかし、1990年代に再生可能エネルギーの旗手として風力発電が
見直されるまでは、デンマーク以外の地域で実用的な高速風車技術が
改善されることはほとんどなかった。
現在、デンマークの電力源に占める風力発電の比率は約20%、2020年には
これを50%にまで高める政策目標を掲げている。

 このような歴史的な経緯があるため、世界に占めるデンマークの風車
メーカーのシェアは高い。
累積シェアのトップはデンマークVestas Wind Systems(26.7%、2008年)だ。

続きは、次回に。

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2013年8月17日 (土)

奈良のリフォーム、なぜ太陽光で電力が生まれる理由。その2

皆様、おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

みなさんは、稼動部も無く何の変化もしない太陽電池は、なぜ電力を生み出せるのか、

不思議に思われたことはありませんか?

今日はその2回目、太陽電池について少し勉強をしてみましょう。

以下、いつものメルマガから。

■アインシュタインが解明した光電効果

 電流の取り出しの問題は解決した。次は効率の問題だ。

 光電効果が発見された50年後、各種の実験の結果、不思議なことが分かった。
さまざまな波長(色)の光を当てて光電効果にどのような違いが生じるかを
確かめた実験だ。

 鉄板で光電効果が起きるのは、殺菌用の紫外線など、短い波長の光を
当てたときのみだった。
紫外線を強く(明るく)すると、飛び出してくる電子の数は大きくなる。
しかし、紫外線よりも波長の長い光、例えば、青い光をいくら強く当てても、
光電効果は起こらない。

 さらに詳しく調べると、物質の種類によって、光電効果を起こす限界の波長が
決まっていること、光電効果が起きたとき、当てた光の波長と飛び出す電子の
エネルギーに直接的な関係があることが分かった。

 だが、どうしてそうなるのかが全く分からない。
この問題を解決したのはさらに20年後の1905年に発表されたアルベルト・
アインシュタインの光量子仮説だった。
光量子仮説についてはこれ以上説明しないが、太陽電池の材料として
鉄が不適切なことは分かる。

光電効果を起こすのに必要な光の波長が短すぎるからだ。
地上では太陽光に含まれる紫外線の量はごく少ない。
従って、光電効果はほとんど起きない。

 太陽光の中で強度が最も強い波長は約500nm(緑色)だ(図2)。
従って、太陽電池を設計する際、500nmの光で光電効果を起こす材料を
選ぶ必要がある。
これがシリコンを選択する理由の1つだ。

yh20130812Serial_PV_spectrum_570px.jpg 図2 太陽光の波長ごとの
                             強さ(スペクトル)。出典:バテルジャパン

 先ほど説明した光電効果の複雑な性質は、太陽電池の材料選びに深く
関係している。
より短い波長(例えば青い光)で光電効果を起こす材料を選ぶと、より高い
電圧が得られる。
その代わり、短い波長の光は少ないため、電流(流れる電子の個数)が減る。
より長い波長(例えば赤い光)で光電効果を起こす材料を選ぶと、大量の光を
利用できるため電流は増える。しかし、電圧が下がってしまう。

 太陽電池が生む電力は「電流×電圧」で表されるため、光電効果を生む
材料を慎重に選択することで、電力を最大化できる。
それがシリコンだ。

2回目の本日は、ここまで。

次回をお楽しみに、そして少しだけ太陽光発電について、更に勉強しましょう。

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2013年8月15日 (木)

奈良のリフォーム、なぜ太陽光で電力が生まれる理由。その1

皆様、おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

みなさんは、稼動部も無く何の変化もしない太陽電池は、なぜ電力を生み出せるのか、

不思議に思われたことはありませんか?

そこで今日から4回に分けて、太陽電池について少し勉強をしてみましょう。

以下、いつものメルマガから。

■なぜ太陽光で発電できるのか?!

電球や蓄音機の他、ある種の発電機を発明し、直流送電を試み、電気自動車の
開発も進めた発明王トーマス・エジソン。

もし現代にエジソンがよみがえったとして、太陽光発電にどのような感想を
持つだろうか。

実に興味深い機械だと考えるに違いない。

 なぜ興味深いか。それはどこにも発電機らしい構造がないことだ。
回転運動を電流に変える発電機はもちろん、熱を帯びたり、光ったり、
動く部分がない。

 太陽光発電システムの中で、光を電流に変えているのは太陽電池と
呼ばれる薄い板だ。
図1に示した「多結晶シリコン太陽電池」は15cm角程度のシリコン(ケイ素)の
薄板を多数並べたものだ。薄板の厚さは10分の1mm(100μm)程度。

yh20130812Serial_PV_cell_590px.jpg 図1 多結晶シリコン太陽電池の一部を拡大したところ。
                        表面に多数の細い電極が見える。

 この薄板に太陽光が当たると電流が生じる理由は「光電効果」と呼ばれる
現象が起こるからだ。
光電効果とは金属などさまざまな物質に光(光子)を当てると電子が
飛び出す現象。
東日本大震災以降、人口に膾炙した放射線の発見者アンリ・ベクレルの父、
アレクサンドル・ベクレルが1839年に発見した現象だ。

 物理学者の名前が飛び出してくるものの、現象としてはそれほど珍しい
ものではない。
例えば鉄板を太陽光に当てたときにも光電効果はわずかに生じる。
太陽電池以外ではデジカメの撮像素子も光電効果を利用している。

■なぜ鉄板は太陽電池にならないのか

 住宅の屋根置き用やメガソーラーなど、大規模に普及している太陽電池は
シリコンを使う。
光電効果が鉄板でも起こるならなぜわざわざシリコンを使うのだろうか。

 2つ理由がある。電流の取り出しの問題と、効率の問題があるからだ。
まず電流の取り出しの問題を説明しよう。

 太陽電池は太陽光から電子の流れ(電流)を生み出すことが目的だ。
一般的な光電効果(外部光電効果)では電子がどこかに飛び出していってしまい、
電流として取り出せない。
そのため、物質の内部で光電効果(内部光電効果)を起こす必要がある。
物質の内部で光電効果を起こすには、シリコンのような「半導体」を使うとよい。
2種類の半導体が重なった構造を使って太陽電池を作り上げると、光電効果を
起こした電子が太陽電池の内部から表面に浮き上がってくる。
これを図1に示したように太陽電池表面に張り巡らせた細い電極で拾い
上げると、電流として取り出せる。

 光電効果が起きたとき、電子と同じ場所で「正孔」(ホール)が生まれる。
正孔はプラスの電気を帯びた粒と見なすことができ、正孔は太陽電池の
逆の面に付いた電極に向かう。

 2種類の半導体を使う理由はこうだ。もし1種類の半導体、例えば、シリコン
結晶からできた薄板を太陽電池として使ったとしよう。
太陽光が入射し、内部光電効果が起こると、電子と正孔の対ができる。
電子と正孔は互いに引き合う性質があるので、外に電流として取り出すことは
できず、内部で再結合して熱に変わってしまう。これではダメだ。

 2種類の半導体、一方はわずかに正孔が多くプラスの電荷を持ったp型半導体、
もう一方はわずかに電子が多くマイナスの電荷を持ったn型半導体を重ね
合わせると、境界でごく短時間に電流が流れる。
その後、境界部分には余った正孔も電子もない「空乏層」ができて安定する。
空乏層には、n型半導体からp型半導体に向かう内部電界が作られて、
一種の「坂」ができる。

 この状態で光を当て、例えばn型半導体側で電子と正孔が生まれたとしよう。
電子は空乏層の電界と反発して表面の電極に向かう。正孔は逆方向に向かう。
このような動きは、光が当たっている限り続く。内部光電効果によって生じた
電子と正孔を無事取り出せたことになる。

第1回目の本日は、ここまで。

次回をお楽しみに、そして少しだけ太陽光発電について、勉強しましょう。

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2013年8月13日 (火)

奈良のリフォーム、夏季休暇のお知らせ

おはようございます。

奈良リフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

毎日猛暑が続いていますが、皆様お変わりございませんか。

リファイン学園前・西和も、本日13日より17日まで、夏季休暇
お休みをさせていただいております。

18日より平常営業を行います。

尚メールでのお問い合わせは、お受けしておりますので、お問い合わせ等

お待ちしております。

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2013年8月12日 (月)

奈良のプチリフォーム、水道カランの取替え2件。

皆様、お早うございます。

奈良リフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

連日の猛暑、皆様はいかがお過ごしでございますか?

特に水分補給と体温調節については、十分お気をつけください。

お盆の連休で、ご自宅でゆっくりされている方も多いと思います。

そんな時間のゆとりのある時に、一度ご自宅の水栓など水漏れしていないか、

一度チェックをしてみてください。

本日は、そんな水栓金具の取替2件です。

■最初は、

数年前にご紹介でキッチン改装工事をさせていただいた大和郡山市のO様邸の

洗面化粧台のシャンプー水栓の取替です。

長年お使いになっておられて、水がシッカリ止まらなくなり、今回取替えされることになりました。

  取替え前、水が止まりません。    取替え後、シッカリ止水してきれいになりました。

 Okas1   Okas2

すっかりきれいになって、ホースも見えなくなり、洗面化粧台も蘇ったと、

喜んでいただきました。

■2件目は、

20年来のお客様、奈良市のO様邸のキッチンの壁付け水栓の取替えです

水栓から水が止まらなくなり、夜の8時頃にお電話をいただきました。

取り敢えず私がお伺いをして、止水栓を閉めて水だけは止めました。

後日新しい水栓金具と取替えに、業者さんとお伺いをし、30分ほどで取替えを

終わりました。

 取替え前、水が止まりません。    取替え後、シッカリ止水してきれいになりました。

     Oos1           Oos2  

毎日良く使う器具ですから、皆様も日頃からチェックを忘れずにお願い致します。

ところで8月といえば夏祭りですね。

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ガスと空気中の酸素から電気を作る、安全なクリーンエネルギーです。

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エネファームは、国の補助金が45万円支給されますが、

更にご契約分については、弊社独自の補助金も別途支給させていただきます。

詳しくは、弊社までお問い合わせください。

尚、国の補助金の申請が好評のため、予算枠が早々に埋まってしまう予想です。

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2013年8月 8日 (木)

奈良のリフォーム。一度お試しを、子育てアブリ!!

皆様、おはようございます。

奈良のリフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

今日は、いつも読んでいるメルマガにこんな記事が載っていました。

皆様の中に、新米のパパ・ママは居られませんか?
または、そんなご友人は居られませんか?

特に赤ちゃんの泣き声などでお困りの方は?

今日は、そんな方たちにぜひ一度お役立ていただきたいアプリなんです。

以下、メルマガより。

■子育てアプリ

 数年前にiPhoneに買い換えた私。
 乗換検索に、お店探しなどスマートフォンがすっかり生活の一部に
 溶けこんでいます。

 こんにちは、JMCA企画プロデューサーの金森です。

 スマートフォンを便利にさせているひとつが「アプリ」が使えること。
 いろいろなアプリがありますが、いま子育てをテーマにしたアプリ
 新たなブームになっています。

 なかでも、人気があるのが「赤ちゃん泣き止み音アプリ」。

 名前のとおり、赤ちゃんを泣き止ませる音がなるアプリで、テレビの
 砂嵐、ドライヤー、掃除機、水道など9種類の音が用意されています。

 利用者の声が投稿されているレビューをみると、
 「子供が泣き止まず困っていたが、使ってみたらすぐ泣き止みました」
 「2ヶ月の息子を寝かしつけるときに使っています」など、
 子育てで悩むスマホユーザーの声が寄せられています。

 ほかにも、子育てに関するアプリはまだまだありますので、
 興味がある方は一度調べてみてはいかがでしょうか。


 赤ちゃん泣き止み音アプリ
 
https://play.google.com/store/apps/details?id=androidappls.site.com.google.sites.smiring&hl=ja

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2013年8月 5日 (月)

ガス料金に見る自由化のメリット。奈良のリフォーム

皆様、お早うございます。

奈良リフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

いつものエネルギーの話との関連で、今朝は太陽光などの電気関係ではなく、

ガスについてのお話です。

●ガス料金に見る自由化のメリット

全国で200超の事業者が競争する市場

電気料金の値上げが相次いでも、電力市場の自由化は遅々として進んでいない。

一方でガス市場には200社を超える事業者が参入して競争状態にあり、ガス料金は年々
安くなっている。

電力の代替エネルギーとして注目を集めるガスの現状を見ると、自由化のもたらす
メリットが明らかになる。

資源エネルギー庁が7月12日に、専門家を集めて「ガス料金制度小委員会」の第1回会合を
開いた。

電力不足の心配や電気料金の値上げが続き、国のエネルギー政策としてガスの重要度が
高まってきたからだ。

電力の代替エネルギーとしてガスコージェネレーションやガス冷暖房の普及を
促進するうえで、ガス料金の安定が欠かせない。

ガス料金は電気料金と同様に認可制だが、現行の制度を見直して、ガス料金の値上げを
抑制することが委員会の狙いである。

LNGの輸入価格が高騰しても値上げなし これまでのガス料金の推移を見ると、
過去30年間で2分の1程度の水準に下がっている。

最近の10年間はLNG(液化天然ガス)の輸入価格が2倍以上に高騰しているにもかかわらず、
ガス料金はほぼ同じ水準を維持してきた(図1)。

以下詳しくは下記のページで
「sj_Booklet_gasprice_20130801.pdf」をダウンロード

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2013年8月 1日 (木)

生野菜vs温野菜!美肌のためにはどっちが良いの?奈良のリフォーム。

皆様、おはようございます。

奈良リフォーム、リファイン学園前・西和の石原です。

本日は、いつものリフォームネタではなく、少しソフトなお話です。

野菜が身体に良いということは、皆様ご存知の通りです。

しかし同じ野菜でも、生野菜か温野菜かどちらが美肌にとってはいいのかは、ご存知ですか?

女性にとっては、この究極のテーマについてのお話です。

◎以下、詳細記事です。

   Yasai

内側からの美肌作りに欠かせないのがお野菜ですよね!
みなさん、どのようにしてお野菜を食べていますか?

生野菜派、温野菜派に分かれるところかと思いますが、どちらにもメリット・デメリットが
あるものです。

では、美肌作りに効果的なお野菜の食べ方は、どんな食べ方なのでしょうか?

■生野菜・温野菜のメリット・デメリット

(1)生野菜の場合

生野菜は、ビタミンやミネラルを加熱によって壊す事なく摂ることができます。
また、生きた酵素やニキビ・肌荒れを抑えてくれるポリフェノールなどのファイトケミカルが
摂れるのも魅力ですね!

ただ、ほとんどが水分なので量を食べる事ができなかったり、ビタミンA・D・E・Kといった
油溶性ビタミンが吸収されにくいというデメリットがあります。

(2)温野菜の場合

温野菜は、加熱することでカサが減り、お野菜を沢山食べる事ができます。
また、油で調理すれば油溶性ビタミンの吸収率が良くなるというメリットがあります。

しかし、加熱する事でビタミンが壊れたり、茹でることで、ビタミンB群・ビオチン・葉酸・
ビタミンCなどの水溶性ビタミンやポリフェノールなどのファイトケミカルが逃げてしまいます。

以下詳しくは下記のページへ
 http://kirei.biglobe.ne.jp/news/detail/20130722120050_lbr20130722_16287

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