この電磁気学の問題なんですけど、 面積は1.0*10^15 / 1.2*10^6で求めるのはわかるん

この電磁気学の問題なんですけど、
面積は1.0*10^15 / 1.2*10^6で求めるのはわかるんですけど、変換効率を計算のどこで用いてどのように答えを導くかがいまいち理解できていません。

もしよろしければ、助言して欲しいです。

No.3 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2021/01/15 14:57

太陽光の受光面積を S [m^2] とすると

太陽からの年間照射エネルギー： 1200 [kWh/m^2] × S pm^2] = 1200S [kWh]

太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が 20% なので、発生する電気エネルギー、つまり年間発電量は
　1200S [kWh] × 0.2 = 240S [kWh] = 0.24S × 10^6 [Wh]

日本の年間発電量が
　1000 [TWh] = 1.0 × 10^15 [Wh]
なので、これをすべて太陽光発電で賄うとすると
　0.24S × 10^6 [Wh] = 1.0 × 10^15 [Wh]

よって
　S = 1.0 × 10^15 / (0.24 × 10^6)
　　= 4.1666･･･ × 10^9
　　≒ 4.2 × 10^9 [m^2]
　　= 4.2 × 10^3 [km^2]

日本の国土面積は約 3.8 × 10^5 [km^2] ですから、日本の国土面積の1～2% の面積太陽光パネルが必要ということになります。
だいたい、福井県や石川県ぐらいの面積ですね。

No.2 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/01/15 14:50

＃1、２行目訂正

面積Sの範囲に降り注ぐ太陽光のエネルギーは
1.2x10⁶xS[Wh]

No.1 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/01/15 14:48

面積Sの範囲に降り注ぐ太陽電池のエネルギーは

1.2x10⁶xS[Wh]
この面積の部分すべてに効率100%の太陽電池を置いたとしたならば
このエネルギは余すことなく電力に変換できるので
この場合の総面積Sの太陽電池によ電力量は
1.2x10⁶xS[Wh]
しかしながら、効率20%の電池を使った場合は　このエネルギの20%しか電力に変えられないということです
つまり、1.2x10⁶xSx0.2[Wh]しか電力に変換できない！
これを踏まえて必要な太陽電池の総面積を計算すればよいのです