薪ストーブの熱を利用した熱電発電

3 システム構成

当初は熱電発電単独で実験をするつもりでしたが、エコ山荘の掲示板で週末に使うなら太陽電池とのハイブリットがよいとの提案がありました。確かに山荘を利用しない平日に太陽電池でバッテリーに充電しておき、週末には熱電発電と太陽電池からエネルギーをもらうことにすると効率的です。このためには単独電源の太陽電池システムを構築する必要があります。

太陽電池単独電源システムに熱電発電システムを加える形でシステム構成を考えたのが図です。
週末利用山小屋のエネルギーバランスを示しています。
太陽電池はシャープ製の153Wのものを1枚使用します。これにより得られるエネルギーは450wh/dayと計算しています。(一般的にはモジュール出力×3.5時間が1日に得られるエネルギーと計算しますが、販売先では3時間としているようです。)得られたエネルギーは充電コントローラを経由してディープサイクルバッテリーに蓄電されます。バッテリーの容量は450wh×5=2.25kwh以上必要であり、100Ah2個を用意しました。
サイン波インバーターはすべての家電が使えるように1500Wの容量のものを使用しています。これにより電子レンジの使用も可能になります。

熱電発電システムでは50wの出力を得るつもりです。かなり大きな値です。
熱の取り出しにはいろいろ検討しましたが、薪ストーブの天板から取り出すこととしました。得られる熱量は実際に計らないと解りませんが、熱電モジュールとしてかなり高い効率が要求されます。得られた熱電発電の電力は充電コントローラを経由しバッテリーに蓄電され、リアルタイムで使用されます。熱電発電の時間薪ストーブを使用する時間は1日20時間と考えています。

熱電発電と太陽電池により得られるエネルギーは1週間に2日山小屋を使用し、2日間薪ストーブを使用すると仮定して、2.575kwh/dayとなる。
一方、使用するエネルギーは電灯200wを6時間、TV32インチ液晶を4時間、電子レンジ1000wを30分とすると2.3kwhとなり、得られるエネルギーで賄える範囲である。
一般家庭の電気使用量は12.3kwh/dayと言われている。(省エネルギーセンタ平成14年度データ)
また使用電力の内訳は下図のようである。山小屋であることを考慮すると一番大きい冷暖房電力が不要であり、、冷蔵庫、洗濯機なども考慮しなくても良い。これらのエネルギーは家庭内の全使用量の7割になる。3.6kwhあれば普通の家庭の生活が出来ることになる。得られるエネルギーが2.575kwh/dayあるので70%のエネルギーを賄えることになり、実現の可能性が高いシステムである。