カテゴリ:省エネ・太陽電池( 10 )

2010年 10月 18日
補助金
そういえば、家が完成してから3ヶ月たつのに、補助金関係はウンともスンとも言ってこないなぁ。太陽光発電は国と東京都と目黒区の3箇所から来るはずだし、住宅エコポイントも来るはずだ。こんなものなんだろうか?
新しい駐車場に合わせて小さい車に買いかえたのだが、そのエコカー補助金はどうなってんだろう?(これは一月あまり前だからまだかな)。プロセスがわからないのが不安だ。工務店はちゃんと手続きしてくれたはずだけど。

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by toshiohm | 2010-10-18 17:09 | 省エネ・太陽電池
2010年 09月 22日
太陽電池考(3)分散パネルの総合発電量
さて、前回の懸案であった異なる向きに異なる枚数の太陽電池が設置されたわが家の場合の総合発電量の時間推移を計算してみる。
傾斜角度25度で設置したそれぞれ南南東24枚、西南西9枚のパネルの総合出力ということになる。

c0215738_18521168.jpg
この図は夏至の時だ。朝七時ごろから、西向きパネルが貢献し始めるために曲線の曲率が変化している(矢印赤)。特徴的なのは夕方で南南東向きのパネルの出力がゼロになっても西南西向きパネルがしつこく夕暮れまで働いている(矢印青)。これは「夕方まで粘るなぁ」という我々が漠然と感じている印象と符合している。

c0215738_956522.jpg

冬至の時はどうだろう。西向きパネルの貢献しだす時間が朝8時30分ごろと遅くなっている。しかも夕方の粘りが発揮される前に日が沈んでしまう。残念だ。

c0215738_9588100.jpg実際のデータと比べるとどうなってるんだろうか。秋分に近いデータ(9月10日)と比較してみる。計算値の方は規格化しているし発電効率もわからないので適当な効率を仮定して比較した。しかもデータを探してみるときれいに一日中発電している日はなく、雲が通ったりしてガタガタの曲線だ。比較的ましなものの各時間のピーク発電量を選んだ。全然合わないだろうと予想していたが、意外にも結構よく傾向が出ている。とくに夕方の断末魔の粘りはデータにも現れていた。こんな計算でも少しは役に立つんだ。

9枚を西南西向きにした年間発電量は33枚のパネル全てを南南東向きに設置したと仮定したときと比べて、計算上1.5%程度低下するにすぎない。
ただ気になるのは真夏のピークに一日あたり最大34Kwhあったものが最近では最大26Kwhしかでない。計算上は夏至と秋分で14%の低下しかないはずなのに23%も低下している。もちろん気象条件の差もあろうが、主たる原因は東側に建っているビル群による午前中の日陰だろうと考えている。南南東向きが主体なのはこの点が不利なのだ。日が傾くほどこの影響は大きくでる。わが家は西側には遮るものが全くないので、どちらかといえば西の方に向いている方がその点では有利だが、そんなことで家の向きを決めたら本末転倒というものだろう。同じ立地であれば、最大効率の得られる設置方法を検討する事の重要性は変わらない。売電は累積的だ。だからこそもう少し設置前にこの辺の検討を行うプロがいてもいいのではないだろうか。

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by toshiohm | 2010-09-22 11:10 | 省エネ・太陽電池
2010年 09月 11日
太陽電池考(2)
わが家の太陽電池パネルは24枚が30度真南より東を向いて、また9枚が60度真南より西を向いていて、要するに互いに直角に取り付けられている。この場合にどうなるのか。前回の続きなのだ。

c0215738_21554782.jpg

まず30度東を向いた(南南東)メインのパネルを真南向きと比較してみよう。
左図はパネルへの入射角度の時間変化を示している。ピークに達する時間が早まっているものの、夏至も冬至も(春分秋分も)予想通り真南向きと大差ない。夏至のときのピーク角度はむしろ高くなっているぞ。冬至のときは低くなってるけど。

c0215738_2223824.jpgじゃあ西へ60度向いた方はどうだろう。こちらはどちらかといえば西向きパネルといっていいのに夏至の場合は思ったほど変わってない。しかし注目すべきはピーク角度だ。遅くピークを迎えるのは当然だが、なんと南向きよりも高くなってむしろ90度に近づいているではないか。こんな事は一見起こりえないように見えるが、よーく考えてみると実は確かに起こるのだ。
これなら西向き(西南西)パネルの方がいいではないかと早とちりしてはいけない。冬至を見て見よう。

c0215738_22105567.jpg

今度は西向き(西南西)は南向きよりだいぶ低くなってしまった。見るからに発電量も低くなりそうだ。まだパネルにはいい角度で日が当たっているのに突然プツリと日が暮れてしまう。

一勝一敗、結局は年間発電量だ、ということになる。年間発電量を計算するのは面倒なので、夏至・春秋分・冬至の3つの平均を取ってみる事にしよう。全く正確さを欠くがそれほど的外れでもないだろう。真南向きを100として

南南東(真南より30度東向き) 98.1
真南      100
西南西(真西より30度南向き) 93.0
真西      84.3

となり、意外にも南南東で2%、西南西で7%しか低下しない。なーんだそんなもんか。だいたい南を向いていればいいって感じでそれほど向きは気にすることはない。ただ西南西から30度回して真西にすると急に16%もの低下になる。ここから北向きには恐らく急激な低下になると思われるから、北向きパネルはよほど太陽電池好きな人でない限りやめた方がいいが、傾斜を小さくできるなら、先日計算したパネル傾き0度の計算に近くなるので、あながち北向き全部がダメというわけでもなさそうだ。
以上の話は傾き25度の話であり、傾きが急になるほど向きの影響は大きくなる。したがって傾き35度とかいうとやはり計算し直してやらないと危ない。

さあこれで90度異なる向きに取り付けられたわが家の太陽光パネルの発電特性が計算できる。それは次回。実際のデータはどうなってるんだろう?



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by toshiohm | 2010-09-11 23:06 | 省エネ・太陽電池
2010年 09月 09日
8月分電気料金
太陽電池の続きを書こうと思っていたら、電気料金の請求書が来てしまった。

31日間の内訳は

昼間 9 kwh
朝晩 179 kwh
夜間 153 kwh
低圧電力 829kwh 
売電 464 kwh

家がどれだけの電力を消費したかに興味があるのだが、これだけ見てもわからない。太陽光発電が消費にまわった電力が書かれていないのだ。これは わざわざ太陽電池パネルのデータから計算しなければならない。

太陽光総発電量669kwhー売電量464kwh=205kwhだ。
実は昼間は214kwhも使っていたわけで3つの時間帯で一番多い。これには冷房費は入っていないから、なんなんだろう。

これを加えると
全消費量1,375Kwh
いくら2世帯で大きい家だと言っても結構多いなぁ。
電力的には706kwhの赤字

電気代としては
支出 20,810円
売電収入 22,272円
で1,400円の黒字

電力料金のからくりにより本来の赤字を黒字化させて頂いた訳だ。こういったインセンティブはいつ終了されても文句はいえない。エコカー補助金が予定の9月末を待たずしていかに突然終了してしまったかをみればわかるだろう。従ってわれわれはこういった政府の思惑に惑わされる事なく、おいしいところをしっかりといただきつつも、消費電力そのものを減らすべく努力すべきなのだ。

まず減らしがいのあるところからやるのが正道だ。なんといっても低圧電力だろう。これは全て全館空調に消費されているのであって、これを何とかすれば良い。
まずは24時間運転している空気循環ブロワーだ。これは260kwhにもなるから例えば夜間を中心に時々停止しただけで100kwhくらいの節約できそうだ。
次に設定温度だ。新築の感激を十分に味わい尽くすために26度設定にしてある。これを27度設定に変えるだけでもかなり変わるはずだ。そういえば国の奨励設定温度は28度だったっけ。
まだ施工の終わっていない、ダクトスペースの断熱欠損も一枚かんでいる可能性はある。
夏に天ぷらを揚げない、魚を焼かない、パンはトーストにしない、シャワーを毎日浴びない、なんてのも理論的には冷房電力を節約する事になる。理論は理論であって実践はむずかしいしそこまでやると偏執狂のそしりはまぬがれないだろう。しかし、まあこうやって学習しながら来年どうなるかが楽しみというものだ。だが、電力黒字にはなりそうもないなぁ。
ちなみに今回の電気料金2万円は、旧家の夏の電気代(昼間一部屋冷房、夜間2部屋冷房)が2万5千円程度だったことを考えると、全館(10部屋+トイレ二つ+風呂場+玄関+26畳の納戸)空調をしてのことだから、格段によくなっている。さらにガス代も不要になったのだから、技術の進歩とはおそろしくもすばらしいではないか。


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by toshiohm | 2010-09-09 22:30 | 省エネ・太陽電池
2010年 09月 07日
太陽電池考(1)
1000Kwhを達成してから、太陽電池はどう置いたら最もうまく働いてくれるかを考えていたのだ。考えた果てがどうなろうと手遅れだが、こちらが寝転んでテレビを見ている間にも文句も言わずに稼いでくれているのだから、それくらいはせめてもの罪滅ぼしだろう。不労所得は罪深いと感じる世代なのだった。

週末暇だったので計算を始めたが、意外に面倒だ。地球の運動と太陽との関係に関する深い(深くもないか)理解が必要だからだ。Q値計算プログラム「キューチ君」よりも相当大変だ。高校時代にならった空間ベクトルがこんなところで役に立つとは夢にも思わなかった。勉強はしておくものなのだ。座標変換を使えばもっと簡単だったかもしれないと思いつつ最後まで作り上げたプログラムは「そーらーいいわ」とすでに命名され結果を出している。この結果がもし間違っていて、これを参考にして甚大な被害を被る方がいても^^;)、当方は全く責任を持たないことは言うまでもない。以下の計算は東京(緯度34.5度)で太陽電池を真南に向けたときの計算値だ。
c0215738_1134294.jpg
さて上のバレバレのエクセルグラフを見ていただきたい。太陽光がパネルにあたる角度と時刻の関係を示している。太陽光パネルの設置角度は0度、要するに真上を向いている。夏至の日の南中高度は78.5度、冬至では31.5度と理論通りだ。夏至と冬至とでは太陽の角度が大きく異なっており、これを一日の発電量に換算すれば夏至を100%として

   春分秋分で69%、
   冬至では37%

まで低下してしまうのだ。37%では冬の太陽電池ははお休みしているようなものだ。これは由々しき問題だ、ということでパネルは皆様がおっしゃるように傾けなければならないのだった。わが家のパネルのメインは25度傾けてある。それで計算するとどうだろう。それが下のグラフだ。
c0215738_1143577.jpg
春分秋分と夏至の差は殆どなくなり、しかも冬至であってもパネル角度0度の場合の春分秋分と同じ位まで引き上げられている。恐るべき角度の効果だ。この時の発電量はやはりパネル0度の夏至の場合を100%とすると

   夏至 90%
   春分秋分 84%
   冬至 67%

最大に対する最小は73%と一年中それ程変わらぬ発電量を維持してくれる。角度0度と比べて発電量は通年でも大きな差が出ることは明らかだ。計算してみるとパネル角度は東京では25から35度位が年間発電量が最も大きいようだ。(粗い計算なのだがだいたいそんなもんだろう。)

下のグラフは冬至の場合を比較したものだ。
c0215738_1151093.jpg
パネル角度を25度にした方は日の出とともにいきなり太陽の入射角度が10度を越えているいることに気がつくだろう。考えてみれば当たり前だ。地平線から太陽が昇ったとき地面と平行の光線に対して角度がつけてあるのだから。要するにゲタをはいているのだ。そのゲタ効果によって冬至のときの発電量はパネル角度を25度にすることでほぼ倍増する。

一方夏至のときはどうだろうか。下の図だ。
c0215738_1155781.jpg
パネル角度を25度にしても東京では南中時の太陽光入射角度は殆ど変わらない(実は法線に対して反対側から入射しているのだが)。しかしパネルに対する日の出の時間が遅くなり、日没時間が早くなる。つまり日が出ているのにパネルの裏側に日が当たるような状態になる時間帯があるのだ。主としてそのせいで、夏至のときにパネルを25度に傾けると90%の発電量に低下する。ただ、都会の場合には近隣の建物の影響で日の出と同時にパネルに日が当たり、日没まで日がさしているという家は少ないだろう。とするとこの差はさらに縮まってくる。うーん、おもしろい。

実際の設置はこんなきれいごとではすまないことは承知だ。日影の効果はレイトレースかなんかしないと難しくなる。おそらくそういったソフトも売られているであろう。しかし解析的な手法で得られる結果は、解析者にインスピレーションをもたらしてくれることを忘れてはならないだろう。

さて、普通太陽光パネルを真南に向けて設置できるご家庭は少ないのではないだろうか。わが家の場合は約30度西を向いている。この場合はどうなるのか。その計算は次回。

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by toshiohm | 2010-09-07 11:06 | 省エネ・太陽電池
2010年 09月 01日
祝 1000Kwh 達成
スクリーン上に派手な花火が打ち上がった。46日間での達成だ。一日あたり22Kwh。
1Kwの太陽電池の一年間の平均的発電量は日本ではおよそ1000Kwhと言われているから、仮にそうだとするとOH邸6Kwパネルの容量では46日間で760Kwhということになる。これに比べればかなり優秀な成績にみえるが、最も発電量の多い夏期のしかも記録的な日照り続きであればそう威張れた数字でもないだろう。
南南東向きに24枚、西南西向きに9枚のパネルを設置したおかげで夕方までかなり粘る。しかしパネルの設置位置に関してはもう少し検討の余地があった。時間帯によって屋根やベランダの影になってしまう場合があるのだ。その影を少しでも少なくなるような置き方があったはずだ。また屋根の形状、傾斜は太陽電池の枚数や効率が最大になるように当初の設計から考慮すべきであった。これからの住宅は単なる意匠としてのデザインに環境問題として具備すべき性能に関するデザインをうまく融合させて行く必要があるだろう。これができる建築家が今後は必ず重要になる。今回は(といってもこれが最初で最後だが)そこまでできなかった。今後新築される方々に期待する次第なのだ。

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by toshiohm | 2010-09-01 12:41 | 省エネ・太陽電池
2010年 08月 14日
電力料金の複雑
電気料金の形態にはいろいろあって、何がお得なのかは携帯電話と同じくらいよくわからない。
全館空調は低圧電力で運転されていて、
  基本料金  4070円(4Kw契約、力率90%)
  使用料 13.2円/Kwh
だ。
一方電化上手契約だとエアコンを多用する昼間の電気料金は
  使用料  33.4円/Kwh
であるから、20円もの差で圧倒的に低圧電力の方がお得に見える。200Kwh使用時点で基本料金分を逆転する。その後は低圧電力は安い電力単価を享受できるというものだ。夜間は逆に電化上手は
  使用料 9.2円/Kwh
と4円ほど低圧電力より安くなる。しかし夏場は夜間の冷房負荷は小さいので800Kwhも使うなら断然低圧電力が有利だろう。
では太陽電池で発電させる場合はどうだ?この場合にはさらに低圧電力が有利だ。なぜなら、発電した電力は通常の100V電力の使用量を差し引いた分が余剰電力として売れるシステムなのだが、低圧電力はこれとは別計算だ(差し引きしない)からだ。もしエアコンを通常の単相100V電力で運転するならば、折角Kwhあたり48円で(2倍)で売却できる発電分が少なくなってしまうか、発電分を食いつぶして結局高い昼間の料金33.4円/Kwhを支払わなければならない。これはどう見たって低圧電力が有利だ。安い使用料を払っておいて、売電分はまるまるもらえる。
冬場はどうだろうか。同じ事のように思えるが、少し事情が変わってくる。深夜の安い電力を使った蓄熱暖房が有効になってくる。冷房の場合は蓄熱しても2階まで涼しくならないし、床だけ冷たいのは年寄りには少し不快だ(母談)。しかし暖房は蓄熱すれば高高の家では2階まで一日中暖かいし、床が暖かいのは非常に心地よい、と言われているのだ。もしこれが本当なら、暖房は夜間の安い電力9.2円を使うだけですむから,12.16円の低圧電力より安く上がるはずだ。OH邸はこれで行こうということになった。ただ冬場が低圧電力を完全停止できるか(完全停止すれば基本料金が半分になる)というと、それは自信がない。結局全館空気循環装置として各部屋の温度均一化には送風機能を使う必要があるからだ。思えばそのために導入した全館空調であった。しかし、どうせ使うなら全館空調機として補助的に使ってしまえ、という事もあるかもしれない。それほど全館空調+高高の家はどの部屋も完璧な住み心地を提供してくれているのだ(まだ夏場だけだが)。
考えてみると、全館空調や床暖房など大きな初期投資をして、これが節約した電気代で相殺できるのかというとこれは疑問だ。ただ、屋内に換気の5倍程の風量の空気循環装置をなにがしか設けてエアコンを数台配置するのと比較して、全館空調はそれほどコストアップにはならないともいえる。エアコン一台ですませるのがそもそもの出発点だが、全室の空気循環を担保しないと、暑い部屋とそうでない部屋の差は大きくなってしまう。そして最悪暑い部屋にはあらたなエアコンを導入せざるを得ない可能性もある。なかなか家族の手前冒険もできないのだ。そうだとすると、室外機を何台も置くスペースは意外に問題になる。床暖房は30坪強の一階全面にしいて100万弱だったか。何年で元が取れるのか、メンテはどうなのか。よくはわからない。結局は住み心地をいかに安く買うかという問題につきるのだろうか。

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by toshiohm | 2010-08-14 13:32 | 省エネ・太陽電池
2010年 08月 11日
消費電力のお知らせと断熱欠損
かつてこれほど電気使用量のお知らせを待った事があっただろうか?それがついに来たのだ。
今回の分は、電化上手契約で7月22日から8月8日までの18日間に相当する。
昼間 6Kwh
朝晩 108Kwh
夜間 103Kwh
低圧電力 549Kwh(全館空調)
売電  268Kw(ソーラー発電)
電力消費的には大赤字だが金額的には丁度トントンだ。これはメデタイ。しかし、これらの数値から導き出されたものは、例のダクトスペースの断熱欠損の可能性なのだった。
さて、全館空調の消費電力549Kwhと家の断熱との関係を見ようとすればもう少し考察が必要だろう。生活発熱分も冷房負荷になっちゃってるからだ。まずそれを差し引かねばならない。
夜間の103Kwhは主としてエコキュート分だから屋内に放散される訳ではないので除外すると、朝晩の
108Kwh+昼間の6KWh=114Kwh
は生活発熱だ。もっとある。実は太陽光発電の売電は使用量との差し引き分を売っているのであって昼間の使用量が6Kwと低いのは殆ど発電でまかなっちゃってるからだ。影に隠れてしまった昼間の使用量は発電量がこの間で439Kwhあるから
発電量ー売電量=439 ー 268=171Kw
と実は結構ある事になる。さらに人間の発熱一人100Wとして、常時3人ほどいる勘定になるから
0.1Kw x 3人 x 24時間 x 18日 = 130 Kwh
総計すると生活発熱は 
114 + 171 +130 = 415Kwh
もあることになる。この分も空調機はせっせと冷やしていたわけだ。どおりで高断熱高気密の家は夏暑いわけだ。ただこの数値がそのまま空調機の出力に反映される訳ではない。COPは消費電力に対する冷(暖)房能力だからそれで割ってやる必要がある。
415/3=139 Kwh が生活発熱分に対応する冷房消費電力だ。したがって家の外部から侵入するネットの熱量に対して空調機が消費した電力は
549 ー 139 = 410 Kwh
ということになる。外部から侵入した熱量はこれにCOP=3をまたかけて
410 x 3 = 1240 Kwh
だったことになる。一日あたり69Kwhだ。な、なんだこの値は! 24時間ずーっと外気温が36度だとしてもQ値から換算して60Kwhだ。ぜんぜん計算があっていないではないか。
一つ考えられるのは窓からの日射取得だ。最も日のあたる西南西側の窓6m2に一週間程外付けスクリーンが取り付けられていなかった。この分はおおよそ60Kwhに相当する。さらにスクリーンが取り付けてあっても40%の光は入射するのでその分と、スクリーンを取り付けていないが入射する分も含めて全ての窓を総計して、非常に大ざっぱだが、少し多めに見積もって18日間で250Kwhくらいか。北北西の窓からの入射が意外に大きかった。これを入れて上記の計算をやり直すと、外部から熱伝導で侵入した熱量はざっと930Kwhとなり、一日あたり52Kwhだ。まだまだ全くおかしい。
この差の意味するものは、ダクトスペースの断熱欠落か。冷却器で冷やした空気を家の外部に取り出して太陽光ヒーターで温めてからまた中に入れるのだから。これはやはり早急に直してもらわないと。
今日営業のAさんが太陽光発電補助金の書類の件で来られたので、この件を聞いてみた。今Nさんが一生懸命検討してくれているらしい。




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by toshiohm | 2010-08-11 14:23 | 省エネ・太陽電池
2010年 07月 20日
高すぎ、だろ
2.5階のバルコニーはほぼ南向き。この季節、真昼の太陽の直射を受けた床面の熱さは常軌を逸している。真夏の焼けた砂浜を歩くあの感覚だ。この熱さは輻射として窓から入射する。しかしどうだ、冬にはこの太陽が欲しくなるのだ。
c0215738_21524948.jpg
オーニングがこの矛盾を緩和してくれる。問題はまたしてもその価格だが。



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by toshiohm | 2010-07-20 21:55 | 省エネ・太陽電池
2010年 07月 16日
ACH値
ブリザードが吹きすさぶ北欧の話だ。そんな中に建つ一軒家。風速は31.6m(/s)、ブリザードは容赦なく窓を叩き、家のあらゆる隙間から内部への侵入をうかがう。ついにその一部は突入を果たし外部の零下何十度という空気を持ち込む。侵入した冷気は一時間ですっかり家の中の暖かい空気を入れ替えてしまった。
こんな状態を数値化したものがACHであり、ちなみにこの時はACH=1だ。(風速31.6mで)一時間で一回家の空気を入れ替えちゃったからだ。一時間に二回入れ替えちゃえば当たり前だが2だ。北欧ではACHが大事なのだ。
 ところで風速V(m/s)と風圧P(Pa)の関係は昔から
     P=0.05V^2  (Vを2乗して20で割るのだ。)
 と決まっている。風がまともにぶち当たればそこに圧力が発生し、低圧の屋内に侵入するというからくりだ。
C値の測定基準に使われる9.8(pa)は、風速でいえば14m、東京でもあり得る話なのだ。さて、そんな風の吹く夜、気温0℃。漏れ込んでくる空気の量は、C値0.54のOH邸でも、一時間に200m3に達する。室内の温度は20℃。その勢いでO℃の空気が外から侵入してくれば1.5Kw余分に暖房が必要だ。その他の熱損失が4Kwであることを考えるとこれは極めて大きい。
しかし夏の場合には外部空気との温度差が小さいので顕熱だけを考えればせいぜい一昔前の大型プラズマテレビなみになってしまう。こう考えるとすきま風係数C値やACHはどちらかといえば、冬の寒さが厳しい地域にお住まいの方々に特に重要ということがいえるだろう。
ちなみにcgrさんからご指摘頂いた、OH邸のACHは1.04で、厳しいとされるカナダのR-2000基準の1.5, スウェーデンの3.0に比べてもいい値だったのでよかったー。

c0215738_2153238.jpg
上記とは全く関係ない話だが、これが女性陣が望んでやまなかったシューズクロークだ。だいたいこんなに靴があるのかという話だ。ちなみにOH邸施主は運動靴、サンダルまでいれて6足だ。
ただ靴が脱ぎっぱなしにできるのはいい。遠回りにはなるけど。
写真右上に24時間換気の最終排気口があり靴の臭いがこもらない。上がり框には床下の強制排気口があって、さらにここにはわが家のバカ犬クーちゃんが冬の寒い間や猛暑の中過ごせるように、つないでおけるピンまであって、靴だけの空間ではないのだ。


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by toshiohm | 2010-07-16 21:59 | 省エネ・太陽電池