世界的な気候変動への取り組みを達成するために再生可能エネルギーのソリューションがますます重要になっている時代において、ペルーの研究者チームは、思いがけないインスピレーションの源である日本古来の折り紙技術に目を向けました。彼らのイノベーション-折り紙-にインスピレーションを得た太陽光発電モジュール-は、産業環境での太陽エネルギー導入が直面する最も永続的な課題の 1 つである、効果的な発電に必要な広大なスペースに対処することを約束します。
2025 年 2 月に MDPI ジャーナル Engineering Proceedings に発表されたこの研究は、リマの Dinamo Tecnologías SAC、ペルー カトリカ大学、ドイツのイルメナウ工科大学の共同研究によるものです。ペルーの ProInnovate イノベーション助成金によって資金提供されたこのプロジェクトは、1985 年に日本の天体物理学者である三浦公陵氏が発明したミウラ折り畳みパターン--を、1 回の動作で折り畳むソーラー パネルの作成にどのように応用して設置面積を最大 90% 削減できるかを実証しています。-
産業用太陽光発電のスペース問題
従来のソーラーパネルは、単位面積当たりのエネルギー生成が非常に少ないという点で限界があります。これは、大量の電力を供給するには多くのスペースが必要であることを意味します。海軍および鉱業部門にとって、これは深刻な問題です。なぜなら、これらの部門は膨大な量のエネルギーを必要とし、太陽光発電設備を設置できるスペースが常にあるわけではないからです。
通常のソーラーパネルも非常に重くてかさばります。現在、この技術には 2 平方メートルを超える重さの 430 Wp パネル 25 kg が必要です。これは、パネルがガラスでできているため、輸送が難しく、非常に壊れやすいことを意味します。交通手段が限られている遠隔地では、従来のソーラーパネルはかさばり、重く、壊れやすいため、顧客は代わりにディーゼル発電機に頼らざるを得ません。
海軍部門はこの課題の典型です。ソーラー パネルは、多くの場合、-スペースが非常に限られた小型ボート-でタグボートなどの大型船舶に輸送する必要があります。 2 平方メートルを超えるパネルは、船舶が港に停泊しない限り輸送することがほぼ不可能です。しかし、大型の船舶には通常、待機時間中は使用されない広い自由表面があり、-まさに太陽光発電が高価な燃料消費に取って代わる可能性があります。
三浦-Ori ソリューション
単一の対角線を引いたり押したりすることで、大きな平らな領域から非常にコンパクトなサイズに折り畳むことができるミウラ折りパターンは、防弾警察の盾から宇宙ミッション用の展開可能なソーラーパネルに至るまで、さまざまな分野ですでに応用されています。-ペルーのチームはこのパターンを陸上産業用途に適応させ、紙とボール紙のモデルから始めて太陽電池の統合に進む反復プロセスを通じてプロトタイプを開発しました。
従来のソーラーパネルは、単位面積当たりのエネルギー生成が非常に少ないという点で限界があります。これは、大量の電力を供給するには多くのスペースが必要であることを意味します。海軍および鉱業部門にとって、これは深刻な問題です。なぜなら、これらの部門は膨大な量のエネルギーを必要とし、太陽光発電設備を設置できるスペースが常にあるわけではないからです。
通常のソーラーパネルも非常に重くてかさばります。現在、この技術には 2 平方メートルを超える重さの 430 Wp パネル 25 kg が必要です。これは、パネルがガラスでできているため、輸送が難しく、非常に壊れやすいことを意味します。交通手段が限られている遠隔地では、従来のソーラーパネルはかさばり、重く、壊れやすいため、顧客は代わりにディーゼル発電機に頼らざるを得ません。
耐久性のためのエンジニアリング
研究チームは、耐久性に関する 3 つの重大な懸念事項に対処しました。それは、繰り返しの折り畳みと展開によるセルの破損、滑らかな折り畳みの柔軟性、ヒンジに沿った電気ブリッジの破損です。折り目全体の電気接続は、繰り返しの使用による大きな曲げ歪みに耐える必要があるため、特に脆弱です。
異なる材料と層構成を備えた 6 つのセル プロトタイプの広範なテストを通じて、研究者らは合計 2.5 ミリメートルの厚さで強度と柔軟性の最適なバランスが得られると判断しました。{0}また、ヒンジに沿った電気ブリッジには編組コネクタを使用する必要があることも確認しました。これは、あらゆる曲げ歪みに耐えることが証明されているためです。一方、ヒンジ接続にはバスタブを避けるべきであると考えています。
ラミネートプロセス自体に革新が必要でした。チームは、電気抵抗器を備えた摂氏 150 度に加熱されたカスタムのラミネート テーブルを構築し、材料を真空中でシールして均一な圧力を確保し、エア ポケットを排除しました。最終製造プロセスでは、外部保護層としてエチレン テトラフルオロエチレン (ETFE) を使用します。-過酷な海洋環境や鉱山環境で特に価値があります-。複数のエチレン-酢酸ビニル (EVA) 層が太陽電池の接着剤や封止材として機能します。
現実世界の検証-
本当の試練は、チームが設置のために実物大のプロトタイプを海軍艦艇に輸送したときでした。{0}折りたたみ可能な設計の利点はすぐに明らかでした。パネルは 1 人で簡単に運べ、折り畳んで車で輸送し、特別な設備を必要とせずに小さなボートで大きな船に運ぶことができました。
パネルは、船上に搭載されると、船のスペースの制約とインフラストラクチャの制限に応じて、迅速な折りたたみと展開を可能にするシンプルで軽量な機構に取り付けられました。供給容器に 2 つのパネルを設置する最初の検証段階では、展開メカニズムの有効性についての洞察を収集し、潜在的な製造上の改善点を特定することを目的としています。
応用例とその影響
採掘作業は{0}通常都市から遠く離れており、ディーゼル発電機に依存している-場合にも同様に重大な影響を及ぼします。遠隔の採掘現場の移動ユニットは、アイドル期間中に折りたたみ可能なソーラーパネルを展開し、恒久的なインフラを必要とせずに燃料消費と排出量を削減できます。
研究チームは、多様な環境、特に海軍艦艇や移動採掘ユニットにおいてさらなる検証が必要であると指摘しています。ただし、潜在的なアプリケーションは、これらの初期の使用例をはるかに超えて拡張されます。 Mirai-Ori ソーラー パネルは軽量、コンパクト、効率的な性質を備えているため、遠隔地、緊急事態、ポータブル再生可能エネルギー全般のニーズに最適です。
より広範な傾向
ペルーで作られたこの作品は、フレキシブルソーラー技術の開発という世界的なトレンドに沿ったものです。データによると、フレキシブルソーラーパネルの世界市場は2025年の284万ドルから2033年には892万ドルにまで拡大し、平均年平均成長率（CAGR）は15.3％になると予想されています。現在、フレキシブルソーラーパネルは、軍事キャンプの下、船舶上、救助活動などで広く使用されており、設置コストさえも結晶ソーラーパネルの設置コストに比べて有利です。
研究チームが指摘しているように、Miura{0}Ori ソーラー パネルの最初のプロトタイプの開発は、再生可能エネルギー業界における大きな前進です。ソーラーパネルの革新的なデザインは、折り紙の原理とポータブル太陽光発電システムに非常に有望なソーラー技術を組み合わせたものです。ソーラーパネルを紙のように折りたたむ技術は、ペルーの海軍と鉱山部門、そして地球規模での遠隔電力供給の両方の状況を大きく変える可能性がある。
