バイオ燃料・エタノール・新エネルギースレ - 1227192268

1：とはずがたり：2008/11/20(木) 23:44:28: 関連スレ

農業スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1060165378/l40
エネルギー綜合スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1042778728/l40
環境スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1053827266/l40
電力スレ
http://jbbs.livedoor.jp/bbs/read.cgi/study/2246/1081280165/l40
メモ
http://members.at.infoseek.co.jp/tohazugatali/energy/index.html
1869：とはずがたり：2016/01/22(金) 23:28:03: DCモーターを直流で駆動

　エアコンの室外機に搭載されているコンプレッサー（圧縮機）は、「DCブラシレスモーター」で駆動するため、通常、家庭用のAC100Vの電流を電源回路内でDC200Vに変換して稼働させている。蓄電池の電力でエアコンを稼働させる場合は、蓄電池から出力するDC100Vの電流をまずPCSでAC100Vに変換。エアコン（室内機）のプラグを通じて室外機に供給され、電源回路で再びDC100Vに変換してコンプレッサーを駆動していた。

　「DCエアコンハイブリッドシステム」では、蓄電池のDC100Vの出力を室外機の電源回路でDC200Vに昇圧するだけで済むので、直交変換に伴う電力ロスを大幅に削減できる。

　シャープの家庭用蓄電池システムである「クラウド蓄電池」では、経済性を重視したモードの場合、太陽光の電力を自家消費して余剰分を売電し、安い深夜電力を蓄電池に充電する。太陽光の発電量が少ない朝夕の時間帯に蓄電池を放電する。また、環境性を重視したモードでは太陽光の電力を自家消費し、余剰分で蓄電池に充電して朝夕に放電する。

　「DCエアコンハイブリッドシステム」とクラウド蓄電池を組み合わせることで、朝夕に蓄電池の電力でエアコンを稼働する場合、室内機はPCSを通じてAC100Vで稼働する。一方、室外機には直接、蓄電池からDC100Vが送電される。これにより太陽光の電力や深夜電力を効率的に使える。エアコン（室外機）が、太陽光か蓄電池の電力で稼働している場合は、エアコンの正面にそれぞれの形が表示される。

　こうした一連の制御は、クラウド蓄電池の導入に必要なHEMS（家庭用エネルギー管理システム）が最適に運用するため、利用者が切り替える必要はない。

DCサーバーに太陽光電力を投入

　住宅よりも規模の大きい事業所でも、太陽光の直流電流を直接、最終負荷に活用する動きも出てきた。データセンターを運営するさくらインターネットは2015年8月10日、北海道石狩市で出力200kWの「さくらインターネット石狩太陽光発電所」を稼働した。

　通常、このクラスの太陽光発電所は、高圧配電線への系統連系となるため、敷地内にPCSと昇圧変圧器が据え付けられている。太陽光パネルが出力する直流電流をPCSで交流に変換し、6.6kVに昇圧して高圧配電線に送電するためだ。

　だが、「さくらインターネット石狩太陽光発電所」の敷地には、高圧連系のためのこうした大掛かりな電気設備がなく、広々としている。実は同発電所で発電した電気は、FITによって売電せずに、約500m離れた「石狩データセンター」に直流のまま送電し、同センター内のサーバーを運用するための電源として自家消費している。

　さくらインターネットが太陽光発電の直流をそのまま活用するシステムを導入した背景には、既に石狩データセンターに「高電圧直流（HVDC）給電システム」を導入していたことが大きい。HVDCシステムとは、商用の交流電力をサーバーで活用する際、AC／DC変換を従来システムの3回から1回に減らすことで電力の利用効率を上げる仕組みだ。
1870：とはずがたり：2016/01/22(金) 23:28:34: >>1868-1870
　データセンターでは、電力系統の停電や瞬停に備え、UPS（無停電電源装置）の導入が必須となる。UPSに内蔵する蓄電池は直流で入出力する。最終的な負荷であるサーバーも心臓部のマザーボードは直流で情報処理するが、サーバ自体はまず交流を受ける設計になっている。従って、一般的なデータセンターでは、商用の交流を受電し、UPS内で直流に変換後、交流に戻す「AC／DC／AC」処理を行う。出力された交流は、各サーバー内の電源ユニットが再び直流に変換する「AC／DC」処理をし、マザーボードに供給する。

　一方、HVDCシステムでは交流を受電し、直流に変換後、直流分電盤を介して直流の集中電源装置から「DCサーバー」に電力を供給する。「DCサーバー」とは個別の電源ユニットを持たない製品で、直流12Vを直接入力する（図3）。蓄電池は直流回路につなぎこむ。

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図3　個別の電源ユニットを持たず、直流12Vを直接、入力する「DCサーバー」

3つの電源を優先順位で活用

　石狩データセンターでは、直流で受電した太陽光の電力（DC380V）を、HVDCシステムの直流回路に供給し、優先的に利用する。同センターでは、給電状況を自動で判別し、太陽光と商用電力、そして蓄電池からの放電という3つの電源を優先順位に従ってサーバーに供給している。最優先で利用するのは太陽光発電所から送電した直流380Vの電力。次に、太陽光発電所が発電していない場合、電力会社から受電した交流を変換した直流340Vを活用する。太陽光が発電せず、商用電力が停電した場合には、蓄電池からの直流264Vを使う。

　これら3つの電源は、優先順位が高い電源ほど電圧を高く設定している。その結果、能動的に電源選択を制御しなくても、太陽光→商用電力→蓄電池という優先順位で、自律的に集中電源装置からサーバーに供給されるという。

　HVDCシステムは、省エネ型のデータセンターのシステムとして、ここ数年、国内外で注目され、導入事例が出始めている。太陽光の大量導入時代を迎え、こうした既存の直流給電システムと太陽光が連携していくことは十分に考えられる。

　香川県丸亀市の受配電システム製作所構内に「中低圧直流配電システム実証棟」を建設する三菱電機は、すでにデータセンター向けの直流給電システムを製品化している。実証棟には、太陽光発電、蓄電池、直流負荷設備などを設置し、エネルギー管理システム（EMS）で制御する。データセンター向け直流給電システムでのノウハウなども融合し、太陽光の直流を活用することも検証課題になると見られる。

　同社によると、直流給電システムは、電力損失の低減に加え、配線ケーブルの細径化や長距離化が可能になり、設備コストを低減できるという。今後、スマートコミュニティーやスマートビル、鉄道分野などの環境配慮型電力需給システムでの採用が期待されるとみている。

　これまで直流給電システムは、東北大学大学院環境科学研究科の校舎に太陽光パネルと蓄電池を設置して実証運用する「未来のエコハウス」など研究レベルであったり、家電メーカーなどがコンセプトモデルとして発表したりしてきた。太陽光発電の大量導入と、ポストFITをにらみ、ここにきて一気にビジネス段階に近づいてきた。