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スマートハウスの発電・蓄電・給電技術の最前線

  • Forefront of Studies for Natural Energy, Electric Storage and DC Power Supply Technologies in Smart House
★ 話題のスマートハウスについてまとめた初めての技術書!
★ ハウスメーカー,電気メーカー,自動車メーカー,IT関連企業などスマートグリッド参入を目指している方必見!!
★ 政策動向,業界動向も詳述!スマートハウスの方向性がわかる!!!

商品コード: T0778

  • 監修: 田路和幸
  • 発行日: 2011年3月
  • 価格(税込): 73,440 円
  • 体裁: B5判,277ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0316-1

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  • スマートグリッド連携/電力平準化/HEMS/BEMS/直流給電/リチウムイオン電池貯蔵/省エネ技術/ワイヤレス給電/微小電力回収/電気自動車

刊行にあたって

 スマートハウスやスマートグリッドテクノロジーは,世界的規模の市場拡大が確実視されているとともに,既存技術の応用や組み合わせによって様々な業種の企業の参入が見込まれている。しかし,そのテクノロジーの実用化のための技術開発はようやく始まったばかりであり,多くの参入に関心を持つ企業が存在するものの,現時点では具体的な開発目標を見い出せないのが実情である。
このような背景から,本書を通じて日本のスマートグリッドと関連してスマートハウステクノロジーを先導する大学・研究機関・企業の有する技術シーズを把握するとともに,本書を通じて実用化に向けての方向性を見出して頂ければと考える。
(「はじめに」より抜粋)

2011年3月 田路和幸

著者一覧

田路和幸   東北大学 大学院環境科学研究科 教授・研究科長
畠中祥子   (財)日本情報処理開発協会 電子情報利活用推進センター 主席研究員
吉田博之   大和ハウス工業㈱  総合技術研究所 ICT研究グループ 主任研究員
狩集浩志   日経BP社 日経エレクトロニクス 編集
堀 仁孝   NECトーキン(株) 新事業推進本部 統括マネージャー
天野博介   パナソニック(株) エナジーソリューション事業推進本部 理事
池田一昭   日本アイ・ビー・エム(株) 未来価値創造事業 社会システム事業開発 部長
木村文雄   積水ハウス(株) 総合住宅研究所 所長;芝浦工業大学 客員教授;一級建築士
太田真人   積水化学工業(株) 住宅カンパニー 技術部 課長 
沓掛健太朗  東北大学 金属材料研究所 助教
宇佐美徳隆  東北大学 金属材料研究所 准教授
大関 崇   (独)産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター 研究員
佐々木浩   NECトーキン(株) 新事業推進本部 マネージャー
小野田泰明  東北大学 大学院工学研究科 都市・建築学専攻 教授
伊藤 隆   東北大学 学際科学国際高等研究センター 准教授
藤井克司   東北大学 大学院環境科学研究科 教授
八百隆文   東北大学 学際科学国際高等研究センター 客員教授
小新博昭   パナソニック電工(株) 情報機器開発部 電力システム商品開発グループ グループ長
松下幸詞   パナソニック電工(株) 照明事業本部 LED総合企画部 
飯沼朋也   コクヨ㈱ RDIセンター 課長
原川健一   (株)竹中工務店 技術研究所 主任研究員
高橋俊輔   昭和飛行機工業(株) 特殊車両総括部 EVP事業室 技師長
松崎辰夫   (有)品川通信計装サービス 取締役
内海康雄   仙台高等専門学校 地域イノベーションセンター センター長
木村竜士   仙台高等専門学校 地域イノベーションセンター 研究員
古川柳蔵   東北大学 大学院環境科学研究科 准教授
堀江英明   日産自動車(株) EV技術開発部門 エキスパートリーダー;東京大学 生産技術研究所 特任教授

目次

【第1編 概論】
スマートハウスの概要と展望

【第2編 スマートハウスの現状と方向性】
第1章 スマートハウスにおける政策動向
1 スマートグリッド・スマートハウスを巡る政府動向
1.1 低炭素社会実現に向けて
1.2 グリーン・イノベーション戦略の中の位置付け
2 スマートハウスの検討
2.1 スマートハウスの必要性
2.2 「スマートハウスのビジネスモデルに係る調査研究」での検討
2.3 「スマートハウス実証プロジェクト」での検討

第2章 日本型スマートハウスの特徴と課題
1 はじめに
2 「スマートハウス実証プロジェクト」について
2.1 プロジェクトの背景
2.2 プロジェクトの目的
2.3 プロジェクトの目標
2.4 実施項目
2.5 採択結果と実施体制
2.6 各社の開発概要
3 日本型スマートハウスの特徴と課題
3.1 過去におけるスマートハウスへの取り組み
3.2 日本型スマートハウスの特徴と課題

第3章 スマートグリッド、スマートハウスの業界動向
1 蓄電池技術を活用
2 日本は太陽電池が末端に
3 普及が見込める車載電池を活用
4 パソコン向け電池セルを利用

第4章 再生可能エネルギーを含む電力平準化技術
1 直流給電システムについて
2 直流給電システムでの電力平準化について
3 送電側での電力平準化と、需要側での電力平準化
4 再生可能エネルギーの発電電力平準化について

第5章 スマートグリッド連携ホームエネルギーマネジメントシステムの展開
1 展開の背景
1.1 環境革新企業の実現
1.2 スマートグリッド
1.3 スマートECOシティ
2 ホームエネルギーマネジメントシステム(HEMS)の日本での展開概要
3 ヨーロッパでの展開概要
3.1 ミッシングリンク
3.2 スマートグリッド連携HEMS展開
4 中国での展開概要
5 今後の展開
5.1 ビルのマネジメントシステム
5.2 エリアのマネジメントシステム
5.3 分散電源システム
5.4 ECO-CITYへのトータルソリューション展開
5.5 グリーンライフスタイルの実現

第6章 ICTを活用したスマートハウスの背景と目的、その進展
1 スマートハウスを通じた家庭エネルギー対策の必要性
2 スマートグリッドがもたらす変化
3 スマートハウスの社会システムICT基盤の共通化の必要性
4 スマートハウス社会システムICT基盤の共通化に向けての活動
5 スマートハウスICT基盤の実現のポイント
6 スマートハウス実現に向けてIBMが進めていること

第7章 自然を生かしたスマートハウス
1 はじめに
2 これからの日本の住まいはどうあるべきか
3 サステナブルデザインハウス(SDH)の試み
3.1 プランの特徴
3.1.1 平面計画
3.1.2 パッシブデザイン
3.1.3  縁側空間~外と内の緩衝空間~
3.1.4 通気天窓~自然の風力で換気する~
3.2 季節に合わせたパッシブな生活~自ら心地良い場所を探す~
3.3 炎のある生活
3.4 近隣と仲良く暮らす工夫
4 スマートハウス化の意義
5 未来の日本の住まい

【第3編 スマートハウスの導入に伴う太陽光/リチウムイオン電力貯蔵システム】
第1章 スマートハウスの取り組み(HEMS、太陽光発電、他) 
1 スマートハウス取り組みの背景
2 セキスイハイム・スマートハウスの特徴
2.1 太陽光発電+HEMS
2.2 シンプルで低価格
2.3 高い拡張性
2.4 大きな社会メリット
2.5 HEMSの機能
3 日本における住宅用太陽光発電の概要
4 太陽光発電システムの活用
5 光熱費ゼロ住宅について
6 住宅用PVシステムの今後の取り組み

第2章 太陽電池の基礎知識
1 太陽電池の動作原理
1.1 キャリアの励起
1.2 キャリアの輸送
1.3 キャリアの分離
2 太陽電池のエネルギー変換効率
2.1 エネルギー変換効率および各パラメータの定義
2.2 最大エネルギー変換効率の理論限界
2.3 エネルギー変換の損失要因
2.4 太陽電池のエネルギー変換効率の意味
3 まとめ

第3章 太陽電池の耐久性向上と効率化のための対策
1 はじめに
2 太陽光発電システム概要
3 太陽光発電システムの汚れの模擬試験方法
4 太陽光発電システムの汚れの影響に関する研究事例
4.1 太陽光発電システムの汚れの種類
4.2 太陽光発電システムの汚れの実測・評価事例
4.3 太陽光発電システムの汚れによる出力低下のモデリング
5 太陽光発電システムの汚れ対策技術
5.1 太陽電池モジュール構造による対策技術
5.2 太陽電池モジュール表面加工
5.3 太陽電池モジュール直接洗浄技術
5.4 太陽光発電システムの施工での工夫
6 まとめ

第4章 太陽光発電システム用リチウムイオン電力貯蔵
1 電力貯蔵用リチウムイオン電池技術
1.1 モバイル用リチウムイオン電池
1.2 自動車用リチウムイオン電池
1.3 電池セルの構造
1.4 電池パック内の保護回路について
1.5 電池情報のモニタリングについて
1.6 クラウド世代のリチウムイオン電池の形態
1.7 クラウド的利用によるメンテナンス上の利点
2 分散型蓄電システムの特徴と蓄電メンテナンス技術
2.1 はじめに
2.2 分散型蓄電システム技術の概要
2.3 蓄電メンテナンス技術の概要
2.4 システムの特長
2.5 実験システムの事例紹介
2.6 むすび

【第4編 スマートハウスにおける新規電力供給システムと省エネ技術】
第1章 東北大学の取り組み
1 DC給電がもたらす生活空間の可能性
1.1 DCライフスペースプロジェクト
1.2 家電の変遷から見るライフスタイルと住空間
1.2.1 日本における家電の変遷
1.2.2 電源供給のスタイルと生活の変化
1.3 ACからDCへ
1.3.1 DCライフスペースのコンセプト
1.3.2 デザインチームの構成
1.3.3 DCライフスペースのデザイン
1.3.4 各部のデザイン
1.3.5 課題
1.4 まとめ
2 電気化学エネルギー変換デバイスの最前線  
2.1 リチウムイオン電池、燃料電池
2.1.1 はじめに
2.1.2 東北大学におけるリチウムイオン2次電池の研究開発
2.1.3 東北大学における固体高分子形燃料電池の研究開発
2.2 LED
2.2.1 LEDのスマートハウスへの応用
2.2.2 LEDの構造
2.2.3 LEDの照明としての利用
2.2.4 LEDの効率向上
2.2.5 窒化物半導体LEDの高効率化

第2章 スマートハウスにおける配線システムとLED導入
1 住宅用AC/DCハイブリッド配線システム
1.1 まえがき
1.2 DC配線の有用性
1.3 システム構成
1.4 導入効果
1.5 開発状況
1.6 今後の展開
1.7 あとがき
2 LED照明の現状と将来展望
2.1 まえがき
2.2 LEDの特長とLED照明の現状
2.3 今後の展開
2.4 関連法規・規格
2.5 住宅分野でのLED照明の導入事例
2.6 あとがき

第3章 オフィスにおける取り組み
1 「エコライブオフィス」における直流蓄電と給電技術
1.1 コクヨにおけるエコの取り組み
1.2 エコライブオフィスにおけるCO2削減の施策
1.3 オフィスにおける発電・蓄電・給電システム(直流給電)
1.3.1 一次実験:ポータブルバッテリーシステム(持ち運び可能な電池
モジュール)
1.3.2 二次実験:直結システム(建物電力系統とは独立した回路)
1.4 直流給電の現実的な課題
1.5 今後の展開

第4章 ワイヤレス給電技術
1 直流送電とワイヤレス送電を組み合わせた電力供給技術
1.1 はじめに
1.2 目的の再確認
1.3 電力・通信統合層
1.3.1 直流送電
1.3.2 通信機能
1.4 ワイヤレス電力伝送
1.4.1 直列共振電力伝送方式
1.4.2 直列共振方式の特性、問題点
1.4.3 実験結果
1.4.4 通信機能
1.4.5 安全性
1.5 統合イメージ
1.6 まとめ

2 電磁誘導方式ワイヤレス給電システム
2.1 電磁誘導方式の開発動向
2.2 電磁誘導方式の原理
2.3 電磁誘導方式の開発
2.4 太陽光発電電力利用型非接触充電ステーション
2.5 標準化に向けた取り組み

第5章 微小電力回収システム
1 身近なところにある微小電力に注目
2 微小電力回収の動機
3 微小電力としての廃棄エネルギー回収源の例
4 微小電力回収システム構成
5 回収した電力の活用方法
6 微小電力を貯める(リム発電充電BOX)
7 貯めた電力を確認する(リム発電充電量モニタ)
8 リム発電充電BOXの成果
9 貯めた電力を集める(エコバケット)
10 充電量の見える化
11 充電量の見える化管理内容
12 エコバケットの成果
13 定格・スペック
14 まとめ

第6章 空調等自動コントロールシステム
1 はじめに
2 次世代のBEMSとしてのBACFlex
2.1 BACFlexによるBEMS機能強化
2.2 BACFlexの特徴
3 BACFlexの構成と動作
3.1 BACFlexのシステム構成
3.2 シナリオに沿ったシステム全体の動作
4 導入事例(仙台高専地域イノベーションセンター)
4.1 実測の概要
4.2 結果および考察
5 アンケートによる制御状況の把握と改善方法の検討
5.1 アンケート実施のねらい
5.2 実施期間
5.3 アンケート方法
5.4 結果
5.5 まとめ
6 おわりに

【第5編 スマートハウスと次世代自動車】
第1章 蓄電機能付き住宅の開発
1 はじめに
2 何のためのスマートか
3 分散して存在する小さな自然エネルギーを活用する
4 微弱エネルギーをためること
5 意識が行動につながらない
6 省エネ行動促進の可能性
7 交流電力から直流電力へ
8 普及の可能性
9 普及の阻害要因

第2章 電気自動車の開発と展望
1 はじめに
2 高性能環境車両用電池システム
3 電池に求められる特性
3.1 性能要件の概論:出力と容量
3.2 電池の出力特性とエネルギー効率
3.3 熱的課題と設計
3.3.1 発熱の考え方
3.3.2 出力Pが決まっているときの発熱量計算
3.3.3 電池の温度上昇
3.4 システムとしての組電池制御
4 高性能環境車両におけるエネルギー効率の考え方
4.1 各種車両での効率比較
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