ソーラーフラットプレートコレクター業界の 3 つの主要な課題への取り組みにおける段階的な進歩

太陽熱温水器の主力製品である平板型太陽熱集熱器は、その信頼性の高い動作、建築への適応性、そして美しい外観から、世界中で注目を集めています。中国市場では、真空管式が2015年の市場規模3,800万平方メートル（市場シェア87.36%）と、これまで市場を独占してきましたが、平板型システムはわずか550万平方メートル（市場シェア12.64%）にとどまりました。一方、欧州と北米では、平板型集熱器が市場の約90%を占め、紛れもなく主流製品となっています。

この対照的な状況は、中国における平板型太陽光発電システムの課題と機会の両方を浮き彫りにしています。76%を超えるエネルギー利用効率、高い安全基準、優れた耐久性、そして長寿命を特徴とする平板型太陽光発電システムは、中国市場におけるシェア拡大の好機となっています。しかし、こうした優位性があるにもかかわらず、中国の平板型集熱器業界は、技術開発の停滞、イノベーション能力の不足、そして低品質で価格競争の激化といった長年の課題に依然として直面しています。

業界の議論や専門家の見解によれば、これらの問題への対処において、特に製品設計、ウォーターミスト管理、シーリング技術という 3 つの相互に関連する分野で大きな進歩が遂げられていることが示唆されています。

1. 製品デザイン：模倣を超えてイノベーションへ

製品設計はコレクターの性能の基盤です。業界専門家が強調するように、コレクターの設計は長年、中国の平板型蓄熱システム業界の弱点となってきました。多くの企業が模倣に大きく依存しているため、技術進歩が遅れ、製品の均質化が進んでいます。

この悪循環を打破するには、企業は研究開発とイノベーション能力を強化する必要があります。性能向上の中核を成すのは、熱効率に直接影響を与える高度な選択コーティングの開発です。コーティングは、太陽光吸収率や熱放射率といった主要なパラメータのバランスをとることで、市場の需要を満たす必要があります。

世界トップ2の太陽熱発電および材料メーカーの一つであるBTEソーラーは、現在、二層コーティング生産能力を持つ唯一の中国企業です。同社は、平板型集熱器向けに青色選択コーティングと黒色選択コーティングの両方を提供しています。黒色コーティングは従来の青色コーティングよりも20%以上安価でありながら、ほぼ同等の効率性を実現し、お客様に費用対効果が高く高性能なソリューションを提供します。この二層コーティングポートフォリオにより、耐久性、美観、価格など、さまざまな市場ニーズに柔軟に対応できます。

例えば、青色コーティングは従来、塩水噴霧耐性に課題を抱えていました。しかし、BTE Solarのメンブレンは、通気性を制御可能な密閉空洞設計により、過酷な環境下でも安定性と長期的な性能を両立しています。

主な懸念事項は次のとおりです。

1. 支持材料: バックシートによく使用されるポリエステル繊維は、120°C を超えると断熱性能が低下しますが、低グレードのコレクターでも停滞中にこの温度を超える場合があります。

2. シールとガスケット: 一般的な EPDM ゴム素材は 150°C を超えると劣化し、厳しい信頼性基準を満たさなくなります。

3. 構造の完全性: アイドリング時の温度が高すぎると、バックシートの変形、漏れ、剥離が発生する可能性があります。

解決策は、気密空洞シーリングと制御可能な通気性を維持し、材料がアイドル露出に耐えながら不可逆的な構造的損傷を防ぐことができる設計を開発することにあります。

2. ウォーターミスト：制御された「通気性」を実現

先進国市場では、特に高層都市部における太陽熱暖房プロジェクトでは、平板型システムが主流となっています。しかし、水ミストの発生は依然として普遍的な問題であり、効率と耐用年数を低下させます。水分の蓄積は熱吸収を低下させ、吸収体を腐食させ、時間の経過とともに断熱性を劣化させます。

故障モード影響解析（FMEA）により、ウォーターミストの根本原因が特定されました。

1. 断熱材の過剰な吸湿。

2. 密閉性が不十分。

3. 換気経路が不十分。

4. コレクター内の湿気は主に3つの発生源から発生します。

5. 製造中に残った残留水分。

6. 外部浸透による浸透。

7. 周囲の湿度からの水分の吸収。

従来の「非密閉型」設計では、通気路として機能する隙間が残ります。こうした隙間は、熱によって蒸発した水分を逃がす可能性はありますが、その大きさは一定ではなく制御不能です。時には小さすぎて水蒸気を排出できないこともあれば、大きすぎて恒久的な漏れ経路を作ってしまうこともあります。

これに対処するため、業界では「まず密閉し、次に制御された排気」という原則を採用するケースが増えています。

一方向の通気口により、内部温度が上昇しても湿気が自然に蒸発します。

低吸収断熱材はコレクター内の水源を最小限に抑えます。

PTFE（延伸ポリテトラフルオロエチレン）メンブレンと竹繊維素材を組み合わせることで、防塵・防水・通気性に優れたシステムを実現しました。これらの構造により、圧力バランスを維持しながら内部の湿気を排出し、浸水と結露を防ぎます。

このアプローチにより、コレクターは乾燥した安定した内部環境を維持し、腐食、絶縁劣化、性能低下のリスクを効果的に低減します。内部の水分蓄積や結露を防ぐことで、製品全体の耐用年数が大幅に延長され、厳しい動作条件下でも熱性能は安定し、信頼性が高まります。現在、多くの業界企業は、通気性を制御できる密閉空洞を、技術的なアップグレードだけでなく、平板型コレクターの将来の発展における必然的な方向性と見なしています。

このイノベーションの潮流を基盤として、BTEソーラーは高品質太陽熱集熱器を専門とするリーディングカンパニーの一つへと成長しました。高度な膜技術と最適化された構造設計により、湿気による問題を実質的に回避し、長期的な耐久性と様々な気候条件における安定した性能を保証する集熱器の製造を可能にしています。これにより、BTEソーラーの製品は、住宅から商業プロジェクト、大規模な政府プログラムまで、様々な市場で幅広く採用されています。

同時に、BTEソーラーは、ISO品質管理、CE適合、そして権威あるソーラーキーマーク認証など、複数の国際認証を取得しています。これらの認証は、製品の安全性、信頼性、環境基準への強いコミットメントを示すだけでなく、顧客にとっての付加価値も生み出します。多くの地域では、政府や公益事業会社が、認証済みの高効率ソーラーコレクターに対して財政的なインセンティブや補助金を提供しています。BTEのシステムを選択することで、プロジェクト開発者や販売業者はこれらのプログラムの資格をより容易に得ることができ、最終的にはクリーンエネルギーへの移行を支援しながら、より高い投資収益率を得ることができます。

つまり、BTE Solar は、高度なシーリング技術、優れた熱出力、長期的な信頼性を兼ね備えた認定済みの高効率フラットプレート太陽熱集熱器を使用して、パートナーが暖房性能と政策主導のメリットの両方を最大限に利用できるように支援し、今日の世界の再生可能エネルギー市場における競争力を強化します。

3. シール技術：信頼性のための構造強化 

シーリングは、太陽熱システムの長期的な性能と安全性を確保する上で、依然として最も重要な要素の一つです。高効率の吸収体と高度な選択コーティングを採用していても、シーリングが不十分であれば、太陽熱集熱器全体の信頼性が損なわれる可能性があります。フレーム接合部の不備や、バックシートと筐体間の接着力の弱さは、水蒸気の浸入、金属部品の腐食、断熱性能の低下、そして最終的にはシステム全体の耐用年数の短縮につながることがよくあります。顧客にとってもメーカーにとっても、シーリング技術の習得はもはやオプションではなく、競争力の中核となる要件です。 

従来、フレーム構造の多くは、接着剤コーティング、両面シーリングテープ、またはレバー式圧力ストリップの組み合わせに依存してきました。この広く普及している設計では、バックシートを「ワニ口」構造と呼ばれる部分に挿入し、専用のバックシートマシンでしっかりと押し付け、さらに内部のアングルブラケットまたはコーナーコネクタで固定します。従来のリベットフレームと比較すると、このアプローチは確かに大きな進歩です。より均一なフィット感が得られ、基本的な耐候性が向上し、大量生産の効率化にも役立ちます。しかし、これらの改善にもかかわらず、このような構造は、今日の太陽熱システムのますます厳しくなる気密要件を満たすには至らないことがよくあります。 

この限界は、45°コーナージョイントとワニ口の直線係合部という2つの重要なポイントで特に顕著になります。これらの箇所では、微細な隙間を完全になくすことが困難です。時間の経過とともに、熱膨張、振動、外部応力によってこれらの隙間が悪化し、全体的な平坦性が損なわれ、コレクター内部への空気や水蒸気の浸入が可能になります。このリスクは、小さな変形でさえも拡大される大面積の平板パネルで特に顕著になります。さらに、ワニ口の機械設計では、構造強度を維持するために、より厚く重い材料を使用する必要があります。これにより剛性は向上しますが、原材料の消費量と製造コストは必然的に増加し、性能と価格のバランスを取ろうとするメーカーにとってさらなるプレッシャーとなります。

これらの根強い課題に対処するため、先見性のある企業や研究開発チームは、より信頼性の高いシーリング戦略を積極的に模索しています。現在、業界を形作っている有望なアプローチがいくつかあります。 

1. 外部アングルブラケット設計: シーリング ポイントを主要な吸収体とバックシートのインターフェースの外側に移動することにより、この設計では気密シールの幾何学的要件が簡素化され、コーナー ジョイントに隠れたマイクロギャップが生じる可能性が大幅に低減されます。 

2. 連続接着剤塗布：セグメント化されたフレームを個別の接着ポイントで組み立てる代わりに、新しい生産ラインでは、一体型フレーム全体に接着剤を塗布する連続工程を導入し始めています。これにより、シーリングの均一性と平坦性が向上するだけでなく、アライメントが強化され、接合部の脆弱部が排除されます。しかし、その代償として、精密機器と自動化への大規模な投資が必要になります。 

3. 先進のシリコーン接着剤：優れた弾力性と復元力を備えたシリコーン系接着剤は、-55℃から210℃という極めて広い動作温度範囲にわたってシーリング効果を維持します。これにより、激しい温度変化、砂嵐、高湿度といった過酷な気候下でも信頼性の高い性能を確保します。 

4. 補強リブとアブソーバープレートサポート：フレームの強度を高め、反りや変形を防止することで、これらの機械的な改良は長期的なシールの完全性に直接貢献します。しっかりとサポートされたアブソーバープレートは応力をより均等に分散し、シールの疲労や漏れの可能性を低減します。 

これらのイノベーションは、製造性、コスト管理、そして気密信頼性の微妙なバランスを実現するための太陽熱発電業界の継続的な進歩を浮き彫りにしています。エンドユーザーにとって、より優れたシーリングは、システムの耐久性に対する信頼の向上、メンテナンスコストの削減、そして耐用年数の延長につながります。メーカーにとって、高度なシーリング技術の習得は、製品の差別化、保証リスクの軽減、そして国際的な顧客とのより強固な信頼関係の構築につながります。

将来展望：より競争力のある平板産業へ

中国の平板型太陽光発電システム産業の進化は段階的に進んでいます。この分野は既に模倣の段階を脱し、設計革新、ウォーターミスト抑制、シーリング技術において目に見える進歩を遂げています。

BTE Solarは、太陽熱利用の世界的リーダーとして、高度な選択コーティング技術と豊富な国際プロジェクト経験を兼ね備えています。独自の二層コーティング生産ラインと柔軟な膜オプションにより、世界中のパートナーの太陽熱温水ソリューションにおける熱安定性、信頼性、コスト効率の向上を支援しています。

高品質の平板コレクタシステムを検討している企業、または長期的なコラボレーションの機会を求めている企業の場合、BTEソーラーはクリーンエネルギー市場を共同で拡大するための問い合わせやパートナーシップを歓迎します。