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  • 130. 原子力から太陽力へ! ‐ 太陽光発電の発電力は? ‐
  • 130. 原子力から太陽力へ! ‐ 太陽光発電の発電力は? ‐

    太陽力

     震災による原発事故以来、原発の危険性についての議論が沸き起こっていますが、いまだに原子力発電は必要だという意見もあります。
    でも、よく考えてみれば、私たちの身の周りには、無尽蔵のエネルギーが満ち溢れています。そこで、「太陽力」を中心にした自然エネルギー(地熱以外はみな太陽力 といえます)について、考えてみました。
    タケセンの「原子力から太陽力へ!」という発想により、わたし古林がまとめてみました。まずは、タケセンの30年来の友人で、自然エネルギー運動を推進する技術者の前田誠一さん(イゼナ社長)のインタビューからです。

     


    ●前田誠一さん宅

    前田氏
    前田誠一さん

      左は白樺同人の前田誠一さん
    太陽エネルギーオジサンです。1975年(昭和50年)日本太陽エネルギー学会が設立されたことを知るや否やすぐに入会。
    20年前に太陽光発電システムを自宅に設置。
    世界で初めて水蓄熱式床暖房システムを開発、CO2ゼロ住宅を目指そうという株式会社イゼナの社長さんでもあります。
    いつか、人間の利用するエネルギーのほとんどが自然エネルギーに置き換わることを夢見て。

    maeda_house

     その前田さんの家・事務所・作業場の屋根にはちょっと大きめの太陽電池パネルが設置されています。(5kW台のもの)
    これで、家の電気エネルギーがほぼ全部まかなえています。
    20年間利用し続けて、お日様のありがたみを深く実感しているのは間違いありません。
    (当たり前ですけど、太陽光発電で賄えるかどうかは家自体の設計に省エネルギーが配慮されているかどうか、省エネルギーに配慮したライフスタイルを心掛けているかどうかに大きく依存します。)

      その太陽エネルギーですが、実は太陽電池パネルではそのエネルギーの10-18%程度しか利用していません。  太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が今のところ10-18%程度ということなのです。もったいない!

    クリックで拡大します.
    家庭のエネルギー消費

    東京都環境局による「太陽熱テイクオフ大会
    2011年1月31日(月)」講演会資料
    「太陽熱テイクオフに向けた協会の取組について」 
    矢崎 陸(社団法人ソーラーシステム振興協会会長)
    より抜粋

    そうなんです。実はですね、太陽エネルギーを熱として利用するともっと効率が良いのです。およそ50-60%!と言われてます。

     家庭で消費される全エネルギーのうち、1/3は給湯用だ(右図参照)というのですから、太陽エネルギーを給湯に使わない手はありません。
    その効果を確かめようと前田さんが実験的に作ったのが、下の写真にある太陽熱温水器です。D.I.Y.センターで買ってきた黒いホースをぐるぐるに巻き、水 を充填してお日様にさらすだけのシンプルなものです。これでたっぷりの熱いお湯ができます。(吸収した熱が逃げないよう、塩ビの透明シートでカバーしてあります。)

    太陽熱温水
    実験で作成した太陽熱温水器
    D.I.Y.センターで簡単に手に
    入る素材で作成

    これだけで結構な量のお湯が出来上がるのです。
    皆さんも試してみたらいかが?

    ちなみに、太陽熱温水器は家庭の給湯の半分近くをカバーしてくれます。残りは補助熱源(ボイラー等)で沸かします。
    オイルショック後にかなり普及しましたが、残念なことに世界の中で日本だけ、普及率が下がってるとか。

    補助制度の問題もあるでしょうが、カッコ悪い、とかで躊躇したり止めてしまう人が多いという話。見直してもいいんじゃないですかね。最近は結構かっこいいのもありますよ。



     

    ●菅野みどりさん宅

    菅野さん 蝶チョ
    小さな蝶チョ博物館の館長、菅野みどりさん
    左の出窓がその博物館.
    現在、9種類の蝶チョが羽化待ちもしくは羽化中.

     さて、もう一軒、太陽電池パネルを設置しているお宅を訪問。
    ご近所に住む、知る人ぞ知る民間蝶チョ博士の菅野みどりさん。
    小さな出窓を蝶チョ博物館に改造して日々、蝶チョの世話と観察をしています。庭にある木や花は皆、蝶チョの飼育のためのもの!
    プラスマイナス10分程度の精度で蝶チョの羽化をコントロールしてしまう人です。
    ここ5年ほどは、生態系が大きく変わり、関東にはいなかった蝶がかなり増えていると言います。たとえば、昔はいなかった、黒くて大きいナガサキアゲハがたくさん舞ってる一方、関東にたくさんいたクロアゲハは夏にいなくなり(さなぎ状態で暑さをしのいでるのだろうとのこと)、春と秋にだけ飛ぶようになった、ということです。間違いなく、温暖化のせいでしょうね、と菅野さん。

    菅野さん宅
    菅野さん宅 南側に太陽電池パネル
    家の周りの花は皆、蝶チョのためのもの(餌). .

     この菅野さん宅にも太陽電池パネルが設置されています。大きさは標準的なサイズよりちょい大きい程度。4月、5月、6月は大黒字!(売電>>買電)で、 冬場は持ち出しが出るとか。ただし、台所以外はオール電化ハウスで給湯も電気、前田さんが開発した床暖房システム(熱源は電気)も利用しているということで、普通のお宅より電気依存度はかなり大きいでしょう。
    今でもそうですが、導入時から太陽光発電に対するネガティブな声は一部にあり、実は導入には躊躇したそうです。コストが高くつくとか、製造時にCO2を たくさん出すから意味がないとか。でも、設置してよかった、とのこと。原発の事故を見て改めてそう確信したようです。

     

    ●家一軒分に必要な電力を賄うための太陽電池パネルのサイズ

     さて、この太陽光発電なるもの、どれくらいのパネルを乗っけたら家一軒分の電力を賄えるでしょうか。ちょっと試算してみましょう。

    • 太陽電池容量 1kW(キロワット)のパネルが発電する年間発電量は
      約1,000kWh(キロワット時)
      (太陽光発電協会)
    • 一世帯当たりの年間総消費電力量は5,500kWh/年
      (省エネルギーセンターホームページ)

    とすると、5,500kWh/年÷1,000kWh/年=5.5
    この計算ですと、1kWのパネルが5.5枚あればいいことになります。
    省エネ設計の家に省エネライフスタイルを考慮すれば、5枚もあれば十分かも。
    ちなみに、一般的に利用される太陽電池パネルは3 - 5kWです。
    太陽光発電だけで家一軒分の電気はカバーできそうな感じですね。これってかなりの発電量だと思いませんか。
    ちなみに、家庭で消費される電力量は全電力量のおよそ1/3なんですよ!

    注)太陽光発電は時間、天候、地域によって変動があります。
    変動分をカバーする機構が必要であることは言うまでもありません。
    注)発電容量とは、瞬間的に発電する能力のことで、発電量は1年間などの
    一定の期間に実際に発電した電力の総量のことです。

     

    ●2000万世帯で太陽光発電が採用されたら全部でどれくらいの【発電容量】になるか

      もし、太陽光発電システムが全国5,759万戸(2008年度の住宅総数)のうち、2,000万戸(約35%)で採用されたらどれほどの発電容量になるか試算して みます。

    • 一戸当たりの発電容量を4kWとします。

    太陽光発電による最大瞬間の総発電容量(初夏の昼過ぎ頃、2,000万戸)は
    4kW/戸 X 2,000万戸=8,000万kW=80 GW(ギガワット)
    ちなみに、
    福島第一、第二原子力発電所はそれぞれ496.6万KWと440.0万KWで936.6万KW=9.366 GW
    東京電力の年間のピーク電力(真夏の昼過ぎ頃)は5700万Kw=57 GW
    全国の年間の原子力によるピーク電力(真夏の昼過ぎ頃)は46.23 GW
    (原子力によるピーク電力、2009年度、電気事業連合会)
    全国の年間のピーク電力(真夏の昼過ぎ頃)は203.97 GW
    (ピーク電力、2009年度、電気事業連合会)

     ピーク電力だけでみると、太陽光発電の威力は想像以上ではありませんか。

    ●同じ条件でどれくらいの【発電量】になるか

     ただし、実際には、発電できない時間帯、しにくい天候などありますので、総電力量はちょっと異なってきます。
    こちらもちょっと試算。

    • 一戸当たりの発電容量を4kWとすると、年間の総発電量は4,000KWh(キロワット時)

    4,000KWh X 2,000万戸=80,000,000,000KWh=80,000 GWh(ギガワット時)
     全国の原子力による年間発電量は266,110,352,000KWh=266,110.352 GWh
     東京電力の年間発電量は304,455,646,000KWh=304,455 GWh
    全国の年間発電量は939,774,244,000KWh=939,774 GWh (2009年度、電気事業連合会)

      総発電量を見ても太陽光発電(2,000万戸)による発電量は相当なものです。全電力の8.5%、東京電力発電量の26.3%、全原子力発電量の30%をカバーできることになります。ちなみに、現行の全国総発電量は必要量ではなく余っていることにも注意してください(深夜電力は余りを使ってもらおうというもの)

     さて、2,000万戸に太陽光発電システムってそんな不可能な数字ではないですよね。実際には、住宅ばかりか公共の施設やオフィスビルなどにも設置可能ですし、太陽光発電技術はすさまじい勢いで進化中。 可能性はもっと広がるはず!
    ちなみに、集光型の太陽光発電、印刷できるフィルム上の太陽電池モジュール、ペイント可能な太陽電池、ホログラムを利用して光の方向と必要な波長を自在に制御できる太陽光発電、赤外線も利用する太陽光発電、などなど調べると、現在進行形の面白い技術がたくさん出てきます。将来が楽しみです。

    参考:
    総務省統計局 2008年10月1日現在における我が国の総住宅数は5759万戸,
    うち、「居住世帯のある住宅」は4960万戸で内訳は以下の通り。残りは空き家もしくは建築中。

    • 一戸建て 2745万戸
    • 長屋建て 133万戸
    • 共同住宅 2068万戸
    • その他 13万戸

     



    太陽光発電が生み出すエネルギー量を実感されましたでしょうか。
    何も太陽光発電で全部まかなえと言ってるわけじゃありません。太陽の恵み、自然の恵みは私たちが想像する以上に大きなものであることを感じとっていただきたかったのです。
    どういうわけか、私たちは自然由来のエネルギーは役に立たず、原子力が必要なのだ、と思い込まされてしまったようですが、どうもそうではないように思われます。
    再生可能と言われるエネルギーは太陽光発電だけではありません。風力やバイオマスは太陽光発電以上のエネルギーをすでに生み出しています。それに、同じ太陽エネルギーからはほかにも太陽熱エネルギー、小水力発電、海流発電、といった形でエネルギーを取り出すことができます。それに月と太陽の引力を利用した潮流発電、地球からは地熱・温泉発電、といった形で自然エネルギーを利用することができるのです。
    こうした再生可能エネルギーのことを象徴的に太陽力、と言ってみました。
    原子力から太陽力へ、わかりやすいでしょう?

    本来、この国のエネルギー政策をどうするかは、事実を知った上で私たちが考え、決めることです(現実には私たちの代行者である政治家が決めることになるでしょうが)。
    私たちが決定するうえで必要な情報を提供したり、決定した後に具体的な策を思案し、実行に移す、それが専門家の仕事です。私たち市民の常識、良識というものは、どのような 専門家よりも勝っているのです。
    そういうわけで、これからのエネルギー政策をどうするか、それを決めるのは、私たち市民の意思にかかっていると思うわけですがいかがでしょう。



    ●参 考
    さて、少し調べてみると、今まであまり知られていなかったことがわかってくるばかりか、最近ではこれまでまともに取り上げられなかった、自然エネルギーの可能性についての調査も出てきています。それに、この国では、遅々として進まぬ太陽力利用ですが、海外に目を向けるとアッと驚くような劇的な技術革新、新しい産業の萌芽がみられます。
    そうした動向を見ていると、もう、可能かどうかという技術論よりは、やるやらないの意思決定と具体的な制度設計の時期に来ているように思えます。エネルギー政策のガラパゴス状態に埋没する前に皆で考えてみましょう。
    少し、最近の動向を紹介します。たくさんあるので、いくつかに絞って。

    日本で自然エネルギーの比率が低いわけ 

     下左図は、日本のエネルギーが何によって供給されているかを示すものです。

    クリックで拡大
    総合エネルギー統計
    一次エネルギー国内供給の推移
    資源エネルギー庁 平成21年度(2009年度)
    エネルギー需給実績
     (約1.3MB)
    (電気を含むエネルギー全般の供給量)

    クリックで拡大
    自然エネルギー年間平均成長率
    自然エネルギー設備容量の年間平均成長率
    自然エネルギー世界白書2010 (約18MB)より

    図表からわかるように、自然エネルギーの比率は低いだけでなく、一向に伸びていないのに気づかされます。

    右図は、世界の自然エネルギーの伸び率を表しています。日本との違いにちょっと唖然としてしまいます。

     この違いがどこからくるか、『原発を考える 50話 西尾 漠 著 』(岩波ジュニア新書) 西尾 漠 著 によれば、
    『 原発にはたくさんのお金がかかるので、エネルギーの研究開発費が原発に集中し、エネルギーの有効利用や自然エネルギーの研究開発につかうぶんがなくなってしまうことも、問題です。とくに国の研究開発機関では、エネルギーの研究開発費のじつに97パーセントまでが原発に注ぎこまれ、省エネルギーや自然エネルギーには、それぞれ1パーセントしか回されていません。』
    ということです。
    国の施策しだい、ということでしょうね。

     

    JREPP(自然エネルギー政策プラットフォーム)自然エネルギー白書2010 
    あとがき「転換期における自然エネルギー」ワールドウオッチ研究所クリストファー・フレイヴィン執筆 から要約

    • 今や中国は、クリーン技術の特許と知的所有権で世界をリードしている。
    • ドイツでは、2009年に自然エネルギー産業の雇用数が30万人となり、その数はドイツの最大製造部門である自動車産業の雇用数に匹敵する。
    • 2009年末の自然エネルギー由来の電力容量1230ギガワット(GW)は世界の発電容量の25%超に相当する。
      これは原子力発電容量の3倍にあたり、世界の化石燃料発電所の容量のおよそ38%に匹敵する
    • 発電業者にとって、自然エネルギーは無視できないものとなっている。過去2年間に世界の送電網に接続された全ての種類の新しい電力容量およそ 300GWのうち、140GWが自然エネルギーによる容量であり、総量の47%を占めている(図17参照)。
    • 仮にこの報告書で記録されているような成長率が続けば、水力発電以外の自然エネルギーが、2015年までに世界の新規発電所に関連する事業を独 占することになるであろう。McKinsey & Companyの2010年の予測によれば、2010年から2020年にかけて、自然エネルギー技術は世界中の発電所の建設を独占し、その数は石炭、石 油、天然ガス、原子力発電全てを合わせた発電所の建設数を上回るであろうとしている。

     

    太陽光発電のコスト激減 10年で火力並みに 米エネルギー長官(MSN産経ニュース)
    2011.3.31

     チュー米エネルギー長官は30日、2020年末までに太陽光や風力によって一定の電力を得るための発電コストは火力発電と同等かそれ以下になる との認識を示した。
    オバマ大統領が米国の新しいエネルギー安全保障政策について演説した後の記者会見で質問に答えた。太陽光や風力発電は火力や原子力発電に比べて 発電コストが高いことが普及の妨げになっている。
    特に、太陽光発電のコストは技術の進歩によって急速に下がっており、エネルギー省は20年末の発電コストは現在の半分に下がるのは間違いないと みており、7割超下がる可能性もあるという。
    また、食用に適さない茎や葉からバイオ燃料を作る最新型の工場を2年以内に4カ所建設する計画を発表した。(共同)

     

    再生エネが原発逆転 福島事故で差は拡大へ(東京新聞)
    2011年4月16日

    【ワシントン=共同】
    二〇一〇年の世界の発電容量は、風力や太陽光などの再生可能エネルギーが原発を初めて逆転したとする世界の原子力産業に関する報告書を、米シンクタンク「ワールドウオッチ研究所」が十五日までにまとめた。

    原発は、安全規制が厳しくなったことや建設費用の増加で一九八〇年代後半から伸び悩み、二〇一〇年の発電容量は三億七千五百万キロワット。一 方、再生可 能エネルギーは地球温暖化対策で注目されて急激に増加し、風力と太陽、バイオマス、小規模水力の合計は三億八千百万キロワットになり、初めて原発を上回っ た。

    報告書は、福島第一原発事故の影響で廃炉になる原発が多くなり、新設も大幅には増えず、再生可能エネルギーとの差はさらに開くとみている。

    報告書によると四月一日現在、世界で運転中の原発は三十カ国で四百三十七基。運転開始から平均で二十六年が経過、このうち百四十五基は、二〇二 〇年までに運転開始から四十年を迎える。四十年を超えて運転する原発は限定的になるとみられるという。

    世界の総発電量は、石炭、天然ガス、石油などの火力発電が半分以上を占め、原発は13%程度。

     

    4月22日(金)   東京新聞夕刊
    環境省が発電可能電力量調査 東北で強い「再生エネ」 
    2011年4月16日

    記事を要約しますと、以下のような感じになります。GW(ギガワット)への換算は古林によります。


    風力発電(陸上+洋上):

     19億KW

    (1,900 GW)

    うち東北地方:

     

    3億KW

    ( 300 GW)

    東北電力の2009年度の供給力:1655万KW (16.550 GW)

    地熱発電(温泉発電を含む):

    1400万KW

    ( 14 GW)

    うち東北地方:

     

    350万KW

    (3.5 GW)

    中小水力発電(河川、農業用水利用):

    1400万KW

    ( 14 GW)

    うち東北地方:

     

    430万KW

    ( 4.3 GW)

    再生可能エネルギーの固定価格買い取り制度を導入した場合、事業として採算が取れる発電量を試算すると、
    風力:2400万〜14000万KW (24 GW〜140 GW)
    地熱: 110万〜 480万KW (1.1 GW〜4.8 GW)

     

    「3.11 後のエネルギー戦略ペーパー」No.1 & 2 
    2011年3 月23 日 環境エネルギー政策研究所(ISEP)

    福島原発事故を機に早くも自然エネルギーへの転換プロセスを具体的に提言したものです。
    とても興味深い内容です。
    興味のある方は是非目を通してください。

    「3.11 後のエネルギー戦略ペーパー」No.1
    「無計画停電」から「戦略的エネルギーシフト」へ

    「3.11 後のエネルギー戦略ペーパー」No.2
    3.11 後の原子力・エネルギー政策の方向性
    ~二度と悲劇を繰り返さないための6戦略

    2011年5月9日追加
    「3.11後のエネルギー戦略ペーパー」No.3  
    東北復興エネルギー戦略 〜2020 年東北・自然エネルギー100%プラン〜


    いかがでしたでしょうか。
    太陽力ってタイトルで何か書こうよ!』というタケセンの提言で、その代表的なエネルギー源である太陽電池を中心に少し触れてみました。
    原子力から太陽力へ!
    これからも機会があれば取り上げるつもりです。
    皆さんも一緒に考えてみませんか。

     


    参考文献:

    いろいろなサイト、データ、書籍を参考にしました。以下、順不同。

     

    IEA

    International Energy Agency

     

    EPIA

    European Photovoltaic Industry Association

     

    ISEP

    環境エネルギー政策研究所(ISEP)ライブラリ

      ISEP 自然エネルギー世界白書2010
      自然エネルギー政策
    ポータルサイト
    自然エネルギー白書2010
      自然エネルギー白書2011 自然エネルギー白書2011は1000円にて購入可
     

    財団法人
    省エネルギーセンター

    財団法人省エネルギーセンター

     

    資源エネルギー庁

    資源エネルギー庁総合エネルギー統計

     

    総務省統計局

    住宅・土地統計調査

     

    電気事業連合会

    電力データ

     

    東京都環境局

    再生可能エネルギーの利用推進

     

    太陽光発電協会

    太陽光発電協会資料

     

    NEDO新エネルギー・産業技術総合開発機構

    NEDOライブラリー
     

    ソーラーシステム振興協会

    ソーラーシステム振興協会出版物
     

    2050自然エネルギー社会

    私(古林)の知人で著者の一人・深川良二氏から頂いたものです。
    2005年出版のため、引用データは古いですが、基本の考え方は今でも十分通用すると思います。大変参考になりました。



    環境エネルギー政策研究所(ISEP)
    「3.11後のエネルギー戦略ペーパー」No.3  
    東北復興エネルギー戦略 〜2020 年東北・自然エネルギー100%プラン〜> を追加

    2011年5月9日

    用語(太陽電池パネル、太陽光発電等)の使い方を修正

    『太陽光発電』と『太陽電池パネル』という言葉が混在していますが、
    『システムとして発電』を表現するときは『太陽光発電』、モジュール(パネル)そのもの
    を指す時は『太陽電池モジュール(パネル)』という言い方が一般的であるようです.

    修正 2011年5月2日
    2011年4月27日
    古林 

     

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