太陽光発電

太陽光発電の将来展望やそのメリットを最大限活かす観点から設置するにふさわしいと思われる施設について皆さんどのように考えておりますか？言いたい事思っている事何かありました書込みお願いします。

No.13 回答者： SCNK 回答日時： 2003/09/07 15:02

地球に降り注ぐ太陽光の面積あたりのエネルギー量は大変小さいので、補助的なエネルギーとしては使えるでしょうけども本流にはなりえませんね。

地球がもっと太陽の近くを周回していれば、主力のエネルギー源になっていたでしょう。なにしろ地球では、生肉を日なたに置いておいてもステーキは焼けませんからね。

No.12 回答者： SUPERHYPER 回答日時： 2003/09/04 08:20

ある実験によると、太陽電池は高温になると効率が落ちるらしいです。

夏のあたりで昼過ぎには発電量が落ちるため頭打ちになるらしいです。
発電量を増やすには冷却装置を取りつけるなどの措置が必要とのことでした。

No.11 回答者： kenchin 回答日時： 2003/09/03 21:59

色々な意見があって、質問者も消化不良になっちゃうかな？と思いながらも少し。

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まずは各論。

（日本に限らず）電力需要だけを見ると、日射量の多い場合には冷房需要が増大しますから電力需要もあがるんですが、電力ってのは（現在の技術・経済体制では）十分な量の貯蔵ができませんので、需要の増大に伴って発電所の追加起動が必要になるんですが、この部分でエネルギーの無駄が相当発生します。

で、この「冷房需要の増大＝電力ピーク」に着目すると、この部分は太陽光にとっては非常に適した環境ですから発電量も増大するわけでして、「ピークを押し下げる＝カウンターパワー」としては非常に優れた原理を持つと思うんですね。

となると、あとは家屋・ビルの屋上なり、場合によってはビルの壁面の一部も太陽光にしてしまって、カウンターパワーとして最大限利用するってのも理想象の一つかと思います。
（ま、冬なら冷房を暖房に振り替えるって感じですか。）

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で、質問の趣旨とは外れるかも知れないんですが、太陽光の抱える根本的問題について。
（決して他の方の回答が間違っているなどというつもりはありませんが、否定する部分についてはお許しを。）


将来的に技術が上積みされたら、他の方々が云われた様な形も出てくるでしょう。（これは確実）

ただし、問題が二つあると思うんですね。

一つは、大げさに云えば「地球＋太陽光」と考えたときの技術的限界。
太陽光といっても万能でもなし、日本だけを見ても、太陽光の理論最大発電電力量は現エネルギー使用総量に対しても微々たる物ですから、単独でドウコウできるレベルでは無く、他の方法と上手く組み合わせてこそ威力を発揮する」ということ、もっと突き詰めれば「組み合わせる相手がハッキリしないうちは最適モデルも出ないし、どんな施設にどんな形で付けても大して差がない」って云えると思います。


もう一つは「文化・経済面での問題」
文化的制約だとか経済的制約だとか地勢状の特徴とか、そういう物を視野に入れないと、それこそ技術屋の空想って感じになるのかと思うんですね。（ま、私も技術屋ですが...）

というのも、生産方法の大きな部分は経済的側面が握って居まして、太陽光パネル生産に関する二酸化炭素排出量も、極論すれば生産方法によって大きく変わります。（ここら、論文を数本拾えば数値がバラバラってところからも解るんですが）

また、太陽光をストレートに利用する云々も「各地域の文化的側面とか気候がマッチすれば、そういう地域もあるかもしれない」とは思うんですが、現在の日本や米英くらいでは、技術的・経済的にちょっと無理だと思われるんですね。（データについては社外秘なんで明かせませんが、少なくとも日本においては。　例えば地域・季節毎に、回収エネルギー密度と利用エネルギー密度の差の存在と、それらを埋める方法辺りから弾いたら結構分かりやすいですが）

つまり、経済・文化・地域を考えた場合も、従来のエネルギー（種類であり変換方法であり）に比較して太陽光は非常に制約が多いと。


ですから、技術的に大きな革新が起きるか、文化・経済の面で変革させないと、それこそ冒頭で書いたような、小規模不統一な利用がメイン（最適）になってこざるを得ないと云えるのではないかと.....。

　※：ここら、FirstNobelさんの「官公庁や公共施設
　　　に取り付け， 幾分かまかなう」と同じ結論ですな。

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ここからは完全に蛇足の世界で。

[太陽光パネルの生産と二酸化炭素量]
色々あるんですが、電力中央研究所でオフィシャルに弾いた各発電の二酸化炭素排出量は以下のような感じです。（単位：kg-CO2/kWh）

発電電力量や運転中の雑用エネルギーをどういう風に取るかで、計算結果は相当変わりますが、まぁ一つの計算モデルって事で見ると「これからしばらく間、火力の主流となるコンバインドよりも、太陽光の排出炭酸ガス量は少ない」と云えます。

　　　　　　　　　　設置・運用　　　燃料
------------------------------------------------
　石油火力　　　　　　０．０４弱　　０．７前後
　石炭火力　　　　　　０．０９弱　　０．９弱
　コンバインド発電　　０．１１強　　０．４弱
　原子力　　　　　　　０．０２強　　　　０
　太陽光　　　　　　　０．０６強　　　　０
------------------------------------------------


[家庭のエネルギー消費パターン]
平成１１年度に通産省工業技術院（当時）が中心になって、実際の家庭でのエネルギー消費パターンを調べたんですね。

詳細はそちらの報告（確かWEBにも上がっていると思いますが）を見て頂ければ解るんですが、エネルギー利用形態・時間・熱／電比を見ると、一般家庭はどうしても外部から多量のエネルギーを突っ込まないと生活出来ない、つまり「現在および将来の技術を見る限り、一般家庭は、占有する土地面積に対する入射太陽エネルギー量以上を使用している」という結論になっちゃいます。

[風力発電]
効率をとことんまで追求すると別なんですが、海岸線の多い日本は、実は結構風力に向いている土地でもあるんですよ。

むしろ、台数を増やした場合は「台風時の強風」という事への対策の方が焦点になってくると思われます。
（例えば騒音・塩害・出力変動による系統連携の難しさ等々）

No.10 回答者： First_Noel 回答日時： 2003/09/03 15:26

＃５です．再び失礼致します．

＃６さまの宇宙太陽光発電について，元締めのＮＡＳＤＡのページにも記載あります．
http://giken.tksc.nasda.go.jp/seika/gaiyou/H13/1 …

現在はＮＡＳＤＡリファレンスモデル２００２に基づいて検討が行われていますが，
原発の発電コストと同額が大前提ですので，次のようなことがあります．

メリット：複数機あげることにより，常時発電可能．資源保有国に左右されないエネルギ供給を実現．

デメリット：衛星の至る処の設計要求がめちゃくちゃ厳しい，宇宙デブリによる損傷の可能性，太陽電池セルの交換或いは寿命後の衛星の処分に困る，高効率発電セル使用で要求されるインジウムが地球含有量より遙かに多い．

なので，今後の宇宙活動において，エネルギースタンド的に
ひとつふたつあるなら良いとは思います．

因みに，地上での集光太陽発電の構想もあります．
これはシャープが作った集光発電用太陽電池セルを用いるので，
セル総面積が少なくて済みます．
こちらの方が直近で現実的だとは思いますが，やはりエネルギーバランスを
考えると，大々的にやってしまうと何か問題が出てきそうな感じですので，
これの小型版を例えば官公庁や公共施設に取り付け，
幾分かまかなう，と言うのが一番現実的ではないかと思います．

No.9 回答者： hiro4k 回答日時： 2003/09/03 13:50

将来展望と言う意味では、太陽光発電に用いられる原料であるシリコンやCVD用のガスを生成するには、大量のエネルギーが必要で、ＣＯ２の排出量という意味ではペイするのが難しいと聞いたことがあるように思います。

ｐ-Siが使われるのも、半導体産業で廃棄物となったくずを、リサイクルしてなんとかペイさせているからだという話だったとおもいます。色素増感太陽電池は、レドックス溶液が必要なはずなので、もともと日の当たるところで長期にわたって使うには、向いていないのではないでしょうか。また、当然のことながら、太陽が当たらない夜には発電できないので、揚水発電や燃料電池の燃料精製用といった組み合わせがないと、地上での電力供給の候補にはなり得ないので、太陽光発電はロスが多いように思います。そういう意味では、夜のない宇宙で電力をつくって、それを電磁波の形で地上に供給する、という話を京都大学の先生が考えられていたと思いますが、それはどうなんでしょうね。いわゆる新エネルギーのなかでは、あまり有望ではないように思います。
設置場所施設という観点からは、アメリカでの大停電の原因でも分かるように（逆流というのは論外のようなきもしますが。）、電力を安定に供給してもらうには、系統の連携が重要なので、もしやるのであれば、責任ある会社（東京電力さんについてはいろいろご意見があるかとおもいますが。）などの組織が、大規模に行なわれることが望ましいのではないでしょうか。またクリーンなエネルギーですから、消費地の近くにつくることが、望ましいと思います。南向きの揚水発電所があればその斜面を利用するのも手ではないでしょうか。話の内容とそれますが、太陽電池よりは風力発電の方が、環境への負荷も小さくおすすめかと思います。これも風況等のため、作れる場所は限られてしまいますが、海上等に大規模なファームをつくるのが良いかと思います。

No.8 回答者： GTAC 回答日時： 2003/09/03 13:04

太陽エネルギーは発電で使用するよりも太陽熱として直接利用するほうが規模が大きく、省エネに寄与します。

太陽、風力などの自然エネルギーの比率は水力を除くと日本では１．６％で、さらにその中の８割がごみ発電です。残り２割の大部分を太陽熱利用が占め太陽光発電や風力は太陽熱の２０分の１以下です。

太陽熱温水器を全家庭に設置すれば家庭内の熱、給湯需要の６０％がまかなえます。

この数字は従来型のものですが、真空集熱器や強制循環ポンプ、冷媒利用などによりエアコンや発電が可能なシステムが開発されれば家庭用の１００％のエネルギーが確保できます。（夜間の電力など別途考慮する必要がありますが、昼間は余剰で夜間は外部からもらうため、差し引き１００％になります）

太陽光発電はハイテクで高額なため、役所やメーカーが宣伝していますが、本当に効果があるのは太陽熱の直接利用です。

イスラエル（全世帯義務付け）や中国（一部の省では集合住宅に設置義務）など積極的に普及を促進している国もあります。
http://www.nedo.go.jp/intro/shinene/sub_shinene. …

参考URL：http://www.nef.or.jp/info/develop.html

No.7 回答者： manjyu-uso800 回答日時： 2003/09/03 00:21

現在開発が進んでいる太陽電池に、「色素増感型太陽電池」と呼ばれる物があります。

この太陽電池は、今までの半導体を使った物と違い、花や葉や果実に含まれる色素を使って発電する太陽電池です。

特徴として
１．非常に安価に製造できる、将来は現在の太陽電池の半分のコストで製造が可能と予想されている。

２．製造が簡単、簡単な実験器具程度の機器で製造可能であり、特別な製造装置が無くても生産が可能。

３．あらゆるベース素材に付着させる事が可能であり、繊維に付着させれば、服やカーテンなどを太陽電池にする事も可能。

と言った特徴がありますが、発電効率と耐久性が低いという問題も残っています。

色素増感型太陽電池が実用化されれば、家の壁一面太陽電池とか、自動車の車体表面すべて太陽電池なんて事もできるかもしれませんね。

将来民生用太陽電池は、色素増感型太陽電池になるかもしれません。

参考URL：http://www.pref.gifu.jp/s11343/sikiso/

No.6 回答者： housyasei-usagi 回答日時： 2003/09/02 20:08

宇宙に太陽電池を搭載した衛星を打ち上げて，マイクロ波（だったと思う）で，電気を地球に送る構想があります。

科学雑誌ニュートンの２００２年４月号だと思います。（下記URLのバックナンバーでみるとそうらしいが，出張中で手元にない。家に帰ればあるのですけど。）

宇宙は常に晴れ（というのか？）なので，常時衛星を太陽の方向に向けておけば，フルに発電できる訳です。実際電力を電波で送るなんて私には想像もできませんが・・・。

ここで詳しい話（本が手元にないので）はできませんが，もし興味があれば，バックナンバーを取り寄せるなり図書館あたりを探すのも手ですね。

参考URL：http://www.newtonpress.co.jp/science/newton/inde …

No.5 回答者： First_Noel 回答日時： 2003/09/02 19:34

＃２さまのことに加えて，太陽光発電では，本来反射して返っていく

エネルギー（本来光として大気を貫いて宇宙へ出ていく割合が多い）を捕まえて，
電気として使用した結果，熱として大気中に放出します．
この熱は，本来電磁波として宇宙へ出ていくより，大気中に長く留まると
考えられます．（空気の運動エネルギーとして蓄えられる．）
（太陽電池セルは主に紫外線に近い波長の電磁波（光）で発電します．）

もし太陽光発電が大々的にそこかしこで行われることになると，
上記の理由から環境が変えられてしまう可能性も無きにしもあらず，です．
ただ，それが短期的，具体的に見えないので，明らかにＣＯ２を出す火力発電や
放射性物質を出す原子力発電が念頭にあるものだから，
まるで「クリーン」と報道されがちですが，実際は「グリーン」と言うべきです．

長期的に見て，どちらが無害でどちらが有害かは・・・
多分何とも言えないと思います．
と言うか，どちらもいいように解釈されてしまいそうで，怖いです．
或いは，関東平野の多くが太陽光発電に移行した結果，
大気循環の小さな変化がヨーロッパに極寒の冬をもたらす，
なんてこともあるかもないかも．

火力も水力も原子力も昔や一時期には「良い」と思われて
全面的に推進されていたものが，現状はご存知の通りです．
従って，今太陽光発電を賛美する事情は，将来恐らく，やりすぎはだめよ，と
言うことになってしまうのでは？と懐疑的にも考えてしまいます．
と言うか，ちょっと心配です．

最近テレビ等見て思ったもので，こんなのですみません．．．

No.4 回答者： kajyukun 回答日時： 2003/09/02 19:30

よくしりませんが、プラズマCVDでa-Siを作るのならば、それほど二酸化炭素はでないのではないでしょうか？他の行程でも、少なくとも火力発電ほどは。

まだ、コストと大量生産、寿命、発電効率の点がまだ、問題であるので普及していません。
電線がなくなるほど、（しかも夜の分まで）の効率はまだまだかなり難しいと思います。