砂漠に太陽光電池、GENESIS計画の課題は何か？

こんにちは。
やや長い質問になりますが、お答えいただける範囲で構いませんので、教えていただけると助かります。
砂漠に太陽光電池を敷き詰めるというのは良いアイデアだと思い調べてみると、
GENESIS計画として実際に提唱されていることを知りました。
GENESIS計画の主旨としては、大規模な太陽光発電施設を世界各地につくり、超伝道ケーブルでつなぐというものなので、砂漠に限る必要はないのですが、
世界の砂漠の面積の4％を使えば、変換効率10％の太陽光電池でも、世界のエネルギー消費量を賄えるだけの電力を生み出せるということからも、やはり、ここでは砂漠での太陽光発電に主眼をあてたいと思います。

そして、http://www.sei.co.jp/tr/pdf/special/sei10522.pdfのレポートでもあるような、高温超伝導ケーブルの技術も開発されており、GENESIS計画を初めて知った時の疑問、送電時のロスが大きいのではないか、や電圧の問題もクリア出来そうです。その他に必要な技術も実現可能なものなようです。

ここで、質問です。
上のような状況でありながらも、GENESIS計画が実際に着手されているという報告は聞きません。
それは、なぜなのでしょう。つまり、課題は何なのでしょうか。

より自分なりの考察と具体的な質問は以下です。

まず、単純に今は実用化に向けた実験段階で、つまり、課題をみつけ修正段階に入っており、そうこうする内に計画は着手される。という可能性もあります。GENESIS計画は、今も着々と実現に向けて誰かによって進められているという可能性です。
実際のところはどうなんでしょうか？詳しい、GENESIS計画の詳しい進歩状況に知りたいです。いつ頃に実行に移すという目途を誰かが立てているのか、それとも、個々の技術の開発をそれぞれがやっている段階で、それを統合する具体的な話は出ていないのか。などです。

次に、やはり費用の問題は大きいと思います。
太陽光電池などは良いとしても、ケーブル等は高いでしょう。
では実際、あとどのくらいのコストダウンをすればいいのでしょうか？具体的な数値も知りたいです。そしてGENESIS計画を行うとすれば、多くの国や機関が資本金を出し合う、合同プロジェクトにはなると思うのですが、それらによって集まったお金と電力料によって賄えないような金額なのでしょうか？

三つ目は、実際にGENESIS計画を引っ張って行くのは誰になるのか？または、どういう形で進められていくのか？という疑問です。
電力を発電して、それを売るとなると、「電力会社」となるとは思うのですが、国と太陽光電池の会社が合同で、電力会社的な役割を担うことも可能でしょうか？



砂漠は、砂漠で太陽光発電する際、どのように、設置をしていくか？
砂漠ならではの様々な課題があると思います。
特に、砂漠となると、地盤がしっかりしていないのではないかと思います。自分は大学で、土木を勉強しようという身であるので、その計画に土木の立場から手伝えることはないかと探しているのです。
実際に砂漠で太陽光発電している所もあるようのですが、詳しい状況（課題？）は調べることが出来ませんでした。


この長い質問をここまで読んで下さった方、感謝いたします。
さらに、なにかしの回答及び関連する情報でもいいので回答して頂けると大変嬉しいです。
よろしくお願い致します。

No.5 回答者： masa2211 回答日時： 2012/02/26 12:50

＞あとどのくらいのコストダウンをすればいいのでしょうか？

日本国内の条件で、太陽光最大出力1ｋｗ当たり費用で、約25万円。
日本国内の条件とは、
1.既設送電線に接続するための費用は含む。
2.最大出力1ｋｗ当たりの年間発電電力量1000ｋｗｈ。
3.他方式の発電単価12.5円/ｋｗｈ。
4.発電機器の耐用年数40年。（メンテナンス費と考えない代わりに、耐用年数で機械が使えなくなる。）
5.資金調達したときの金利4％。
6.政府補助金なし。（大規模発電を前提としている以上、補助金を考えるのは変だから。）

4.より、年間利益（＝売電金額）が初期投資の5％であれば40年で借金を返し終わる。
　　（数値の丸めで、多少誤差はありますが、わかりやすさ優先ということで。）
※4.を耐用年数無限大とした場合でも、初期投資の4％に変わるだけ。
※※一般論。耐用年数無限大の時、金利をｘ％とすると初期投資のｘ％を年間回収すれば収支ゼロ。
あとは、順番に数値を当てはめていけば、初期投資25万円となる。

※風力や水力も同じ計算でよい。最大出力と年間発電電力量の比率は個別に異なるので注意。
※火力の場合は、年間利益が、売電金額-燃料費となる。
※原子力の廃棄物処理（永遠に支払う）の場合。稼動の翌年から一定金額として、
　年間保管料の25倍（4％の逆数）を初期投資として見込めばよい。
　なんだかな～、ですが、理論上こうなる。

以上の計算はディスカウントキャシュフロー法（ＤＣＦ法）によるもので、政府の公共投資の効果算定でも
企業の投資計画でも同じこと。（企業の場合、金利設定を高めに設定していいるかもしれません。）
※くわしくは、ディスカウントキャシュフロー法あるいはＤＣＦ法で検索してください。

以上全部まとめて、発電工学の教科書には、
水力（＋風力、太陽光）の場合、年間発生電力1ｋｗ当たり建設費が250円以下ならペイする、と記述にある。
細かい理屈が教科書に書いてあるかは不明。ですが、上のような理屈です。事実、年間発生電力1ｋｗ当たり建設費が250円以下の水力発電？そんな場所、日本国内に無い。（いちおう、1000ｋｗの条件付きで。）0

たとえば、マイクロ水力のこれ。（1号機。）いちおう計算どおり。
http://www.city.tsuru.yamanashi.jp/forms/info/in …
建設費の自腹分が1100万、最大20ｗ、年間発電量が53000ｋｗｈ、火力換算で66万円の年間利益。
自腹分の根拠（＝議会を納得させる範囲）はそういうことで、あとは仕方ないから補助金や公債。
※念のため。これって発電事業者じゃないので、節電分を利益と考えると、発電単価25円 と計算してよい。
　そうすると、自腹＋公債　で収支トントンとなり、足りない分が補助金となる。
　だから建設が成立しており、ムダ公共事業だ、というクレームを撃沈できる。

＞GENESIS計画が実際に着手されているという報告は聞きません。
＞それは、なぜなのでしょう。つまり、課題は何なのでしょうか。
外国（途上国）の場合、政情不安があり、それは金利上昇という形で反映されます。
ゆえに、政情不安に対しては、金利（≒各国長期国債）を変えて計算すれば大丈夫です。
（現状の日本の金利4％（＝長期国債の金利）は、日本が経済破綻する確率を含んでいます。でないと、誰も国債買わないから。）

GENESIS計画の成立条件は、PDFに書いてあるとおり、「途上国の電力消費が軒並み先進国並になったとき」。
現状、その条件を満たしていません。ゆえに、着手されません。
現状ではどうかというと、
・消費地の近辺（おおむね100ｋｍ以内）で太陽光発電すれば需要を満たす。（日本ですら例外ではない。）
※まあ、日本の場合、農地を犠牲にできないので森林伐採は必要かも。
よって、
・超長距離送電は作る必要が無い、という反論に対し抵抗できない。
※太陽光発電や超伝導電力ケーブルがゼロ円になっても反論は有効。メンテナンスの人件費ゼロ円まで落ちこむことはありえないので、超伝導電力ケーブルのメンテナンス費分が不利と判定される。

では、なぜGENESIS計画計画があるかというと、
ここまでの論議の暗黙の大前提として、
・火力が主体。
これが大きい。
電力需要は時々刻々と変化し、需給バランスを火力のON/OFFで調整できるから。
ただし、「途上国の電力消費が軒並み先進国並になったとき」に火力（＋原子力、水力）主体は、無理で
風力、太陽光にならざるを得ないです。こうなると、自然条件次第の風力、太陽光の場合、供給を平滑化するためには
多数をつなげ融通しあうという方法しかない。だから、超長距離送電ネットワーク。

いえ、ここまで、私の回答の全部、タテマエなんですよ。（爆）
実態。誰が、GENESIS計画を立案したかを考えれば明白。
立案者は、日本国内の電線メーカーの誰か。（ＰＤＦに明記されてる。）
太陽電池メーカですらないです。
よって、GENESIS計画は、別に太陽光発電でなくても、風力でもいいわけで.....（火力なら超長距離送電網は意味無い。）

＞実際にGENESIS計画を引っ張って行くのは誰になるのか？
誰が得するか？という意味で、電線メーカー。

＞または、どういう形で進められていくのか？
一般論では、特定電線メーカーが得するのはさすがにマズイから、
公社（または、それに類するもの）を作って、公平性を演出します。
※「演出」であるので、実は、どういう形の計画になるかまでが勝負だったりします。

＞自分は大学で土木を勉強しようという身、土木の立場から手伝えることはないか
　私は大学出てないし、水力発電系なんだが...まあいいか。
　（水力発電＝初期投資がデカい場合　に味方した回答になっている。まあ、適当に自己補正してください。）

　まずは、ディスカウントキャシュフロー法（ＤＣＦ法）による経済性の概念。これは必須。
国内公共事業はコレで立案されているから、概念知っておいても外れになりません。
あとは、超長距離送電関係なら、鉄塔設計という意味で、土質力学、構造力学。
鉄塔設計以外でも使い道あるから、やっぱり外れになりません。

No.4 回答者： burahuman 回答日時： 2012/02/18 23:36

こんばんは、素人です、素人の特権で根拠薄弱な事も言いますがその点はご勘弁ください。

砂漠にソーラーパネルを設置した場合本来の目的以外に広大な日陰が出来ると言うメリットも生まれます。
この日陰を利用して住居や工場あるいは巨大な都市を建設しそこで緑化事業も起こし果物や野菜なども生産可能になるかも知れませんし日向と日陰の温度差を利用しての発電も出来そうです。
ただ強烈な砂塵に長期間耐えられるパネルが出来るか、強風で破壊されないか、昼間と夜の温度差があまりにも大きいのは大丈夫か、超電導ケーブルを安定して冷やすにはどうするかなど技術的な問題が山積しその上一日単位で考えれば“膨大で不安定な直流電力”が生まれる訳でこれを一年中電圧も周波数も安定して供給するにはそれに見合う膨大な容量の蓄電池が必要になりこれがコスト的にも技術的にも難しいかもしれません。

結局電力をインフラとして安定供給しようと思えば発電、蓄電、送電、保守などの信頼性が何よりも大切でこれらに一つでも不安が有れば実用化も難しいでしょうし砂漠の人たちにそれだけの能力が有るか問われますね。

更に加えて政情の不安定さが大きなネックになっているのでは有りませんか。
ソーラー発電プラントは原発ほど危険ではないにせよその面積があまりにも広大な為破壊活動から守るのは難しいでしょうね。
とはいえ長い目で見れば砂漠にソーラープラントと言うのはごく自然な流れで条件さえ整えば爆発的に普及するかも知れません。

No.3 回答者： sittakaburiman 回答日時： 2012/02/15 22:54

GENESIS計画そのものについてではないのですが（スイマセン）

砂漠地帯での太陽光発電について

アラブ首長国連邦（UAE）のマスダールシティという所に
１０ＭＷの太陽光発電所が建設され
これまでに3万6000MWhの電力を供給したそうです。
さらに近郊に１００ＭＷの太陽熱発電所「Shams-1」というのが造られるらしいです。

↓画像はこのＨＰで紹介されています
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/2011 …

参考URL：http://techon.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/2011 …

No.2 回答者： windwald 回答日時： 2012/02/13 21:40

砂沙漠の場合は砂塵が太陽光発電パネルに積もってしまいますがどうしましょう。

埋もれてしまうかも知れません。
岩石沙漠や礫沙漠ではその心配も少ないですが、やはり砂埃は次第に積もっていきます。

それらを洗い流す雨がありません。

No.1 回答者： foobar 回答日時： 2012/02/10 16:53

長距離をつなぐためには長さの長い超電導送電線が必要ですが、高温超電導線ではまだ何十キロ単位の長さで均一な品質の電線を作るのは難しいかと思います。

超電導送電の為には冷却が必要ですが、その冷却の為の動力（冷凍機動力、冷媒循環の動力）も評価が必要かと思います。

砂漠は日夜の温度差が大きくその環境で電力変換器などを長期間運用できるか、太陽電池の寿命（高温での運用）あたりも評価する必要があるかもしれません。

さらに、砂漠とはいえ生態系がありますので、一部とはいえ、大きな日陰を作ってよいものかどうかも調査する必要があるでしょう。

そういう課題を一つづつチェックして、OKかどうか確認してゆく必要があるかと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます！

そうですね、ケーブルについては、まだ国をまたぐレベルの長距離送電にしたという話は聞いたことがありません。そこは徐々に開発といったところでしょうか。


砂漠も生態系ですものね。バランスを取りながらの開発をしなければ、また環境に悪い結果を及ぼすだけかもしれません。気をつけたいを思います。

お礼日時：2012/02/10 22:38