日本理化學研究所與總部設在奈良縣大和高田市的達芬奇公司（Davinci）合作，日前成功設計出了利用菲涅爾透鏡，從日出到日落晚均可回收太陽光熱能，并為蓄熱槽中儲存的水加溫，進行發電及熱水供應的“熱電聯產系統”。


該系統的工作原理是，利用太陽光的熱能，經由換熱器為水加溫并蓄熱，然后在需要時釋放其熱量進行發電及熱水供應。通過將刻有同心圓狀凹槽的菲涅爾透鏡組合成立方體狀，從日出到日落，無論太陽光從何種角度入射，均可高效回收能量。菲涅爾透鏡具有雖薄但可高效聚光的特點。此次利用的菲涅爾透鏡是以目前正在開發的用于觀測超高能宇宙線的望遠鏡頭為基礎，其透明度較高，表面粗度為20納米，為高精度產品。配置在立方體的上面和側面（該結構稱為“Fresnel Sun House”）。

立方體內部配置有鋁合金制造的用于接收菲涅爾透鏡所聚集的光的倒T字型換熱器，無論太陽光是從側面還是從上面照射，均可高效提取熱能。換熱器下方是裝滿水的蓄熱槽，在此生成的溫水將供應給達芬奇公司開發的“旋轉式熱力發動機”進行發電。旋轉式熱力發動機通過將作為熱介質的氟利昂替代物轉換為氣體來驅動發動機運轉。該發動機是利用氣缸容積的變化生成旋轉能，因此即使在低溫熱源生成的低壓力下，熱工作效率也十分出色。具體來說，即使40℃左右的溫度也可驅動。

此次開發的熱電聯產系統的優點是，無需高價的太陽光追蹤裝置及驅動裝置即可利用變動較大的太陽光能源，而且通過用水蓄熱能夠穩定保存能量，可在需要時隨時提取使用。理研打算今后通過與地方政府等合作，將其作為利用閑置土地的中小規模分散電源進行推廣應用。計劃在2013年內推出輸出功率為1千瓦的試制機，在2014年構筑10千瓦的實證系統。