太陽光発電(1/3)

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。

投稿日時 - 2003-09-07 15:02:06

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。

投稿日時 - 2003-09-04 08:20:51

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
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[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）

投稿日時 - 2003-09-03 21:59:29

＃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/H13/16files/index.html

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．

投稿日時 - 2003-09-03 15:26:47

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。

投稿日時 - 2003-09-03 13:50:09