衛星で太陽光を反射。 地球温暖化を加速しませんか。

質問

宇宙太陽光発電システム

月や衛星などに反射鏡を設置して集光した、太陽エネルギーを地球へ供給すれば、当然、地球上のエネルギーが増え、地球温暖化の一因にならないのでしょうか。

回答No.11

noname#194996 · ベストアンサー

NO.10 です。

＞＞一つの衛星で１００万キロワット、原子力発電所一基分に相当する発電を目指しますが、マイクロ波方式の場合、直径２．５キロから３．５キロの反射鏡が２枚必要で、太陽電池パネルも直径２キロくらいになります。

とあります。
＞上記の反射鏡（直径２．５キロから３．５キロ）２枚が照射する、衛星内にある集光装置の温度

　こちらの方は、どうなのでしょうか。
あらゆる金属が溶ける温度まで、あるいは、それ以上に上昇したりはしないのでしょうか。

添付のサイトを拝見しました。
ここにあるのは太陽光発電の場合を言っているのだと思います。ご懸念の大きな反射鏡は太陽熱を集光する鏡ではなく、発生した１００万キロワットの電気を地上に送るためのマイクロ波の送受電システムのパラボラのことで、このあたりが技術の核心になっているということです。この場合はどこにも高熱が発生する部分はありません。
一体、原発の１００万Ｋｗ級の原子炉でも炉の中での温度はたかだか５，６００度もいかないはずです。燃料棒の芯は別（１８００度くらい？）ですが。

仰るプラズマの発生するような温度は今行き詰まっている核融合炉の中心位で見られるもので、確かに核融合はその温度をもてあましてなかなか実用までには至っていないようです。エネルギーの低い太陽光をいくら集光してもそのような温度にはならないと思います。

お礼

得心できない部分も少し残っていますが、また、改めてお聞きする機会を持てれば、と思います。
何度も、ご丁寧に回答していただき、有り難うございました。

補足

＞ご懸念の大きな反射鏡は太陽熱を集光する鏡ではなく、発生した１００万キロワットの電気を地上に送るためのマイクロ波の送受電システムのパラボラのことで

http://www.ard.jaxa.jp/research/hmission/hmi-lssps.html
＞一次集光鏡／二次集光鏡
レーザーSSPSでは100～1000倍という高倍率に集光した太陽光をレーザー発振ユニットのレーザー媒質に導く必要があります。
そのために、常に太陽光を指向した一次集光鏡と、さらに集光度を上げるための二次集光鏡を用いることが検討されています。
1つのユニットのレーザー出力を1万kWとすると、一次集光鏡の大きさは1枚あたり100m×100m程度となります。

●太陽光反射鏡（１次、２次）は、伝送システムのアンテナとは別に、集光システムにあるのじゃないでしょうか。

回答No.12

noname#194996

ＮＯ・１０　です。

ＪＡＸＡでは宇宙太陽炉の構想の中にＭ-ＳＳＰＳ（先に紹介したものです）と、この　Ｌ－ＳＳＰＳ　の２方式を検討中のようです。
伝送方式としてマイクロ波とレーザーがあるということなので、最終的にはどちらかにしぼって実用化が成されると思います。いずれにせよ太陽電池の変換効率と、レザーに直接変換しそのまま地上へ送るときの変換効率の差が問題だろうと思います。

回答No.10

noname#194996

ＮＯ．９　です。

＞地球にあるエネルギーの総量が変動し、気温などが僅かながらでも上昇した状態で平衡することになるのではないかと

下にあるサイトに地球の太陽エネルギーの収支総量がでています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83%E3%81%AE%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC%E5%8F%8E%E6%94%AF

これによると地球が得る太陽からのエネルギーの総量はおおむね１７京４千兆ワットです。
衛星に１００万キロワットの太陽炉が完成し、それが１００％地球に取り込められたとして、その増分は
ほぼ１億分の一以下、現在分かっている太陽の定期的なエネルギーの変化（１１年毎の）は０，１％（同じサイトにグラフ表示されています）だそうですから、このくらいの増加は毎年普段に起こっている（天候や小さな火山の噴火などによって）誤差内のものになるだろうと考えられるのです。要するに有意の影響はないということです。

お礼

ご回答有り難うございました。

以前からの疑問なのですが、
ウランなどは、地球埋蔵エネルギー地下資源とは言うものの、原子力発電で得られるエネルギーは、「化石燃料の燃焼によるエネルギー」とも違う、異質のエネルギーですよね。
どのように分類されるのでしょうか。

これは、別途、質問してみたいとは考えていますが、
地球系・太陽系・銀河系エネルギー資源などではないのではないか、とです。

補足

＞地球にあるエネルギーの総量が変動し、気温などが僅かながらでも上昇した状態で平衡することになるのではないかと

この点は、正解ではあるが、有意の影響はないということですね。
サイトをご紹介頂き、有り難うございます。

http://www.neg.co.jp/hakumaku/pdf/ad_120423.pdf
藤田辰人（ＪＡＸＡ宇宙航空研究開発機構主任開発員）
＞一つの衛星で１００万キロワット、原子力発電所一基分に相当する発電を目指しますが、マイクロ波方式の場合、直径２．５キロから３．５キロの反射鏡が２枚必要で、太陽電池パネルも直径２キロくらいになります。

とあります。
＞上記の反射鏡（直径２．５キロから３．５キロ）２枚が照射する、衛星内にある集光装置の温度

こちらの方は、どうなのでしょうか。
あらゆる金属が溶ける温度まで、あるいは、それ以上に上昇したりはしないのでしょうか。

［プラズマ状態］
金属と言えど　温度か上がれば　溶けて液体にもなれば　さらに上がれば気体
さらに上がると原子から　電子が剥がれ　剥がれた電子と残りの電子と原子核の集合体となる
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7896278.html

回答No.9

noname#194996

ＮＯ．８　です。

＞その衛星内の集光部（装置）は、一体どの位の温度になるのでしょうか。

太陽炉のサイトです。
これによれば炉の中心では１０００度くらいにまで上げることが可能であるとあります。
真空の宇宙空間では、条件そのものは良くなると思いますが、ミラーの大きさが限られますから、これよりもずっと高くなることはないと思います。要はこの集約された熱エネルギーを如何に効率よく地上へ送るかというところがポイントでしょう。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E7%86%B1%E7%99%BA%E9%9B%BB

＞私の思い違いかも知れませんが、エネルギーと燃料は違うのではないでしょうか

私達の体や燃えた燃料を含めて地上で消費されたエネルギーはすべて熱になり、入ってきた膨大な太陽エネルギーと一緒に再び宇宙へ放射されて、基本的に平衡し、プラスマイナスゼロになってきました。ある年代ではそれがわずかに入超になったり出超になったりして揺れているわけです。入超になったら温暖化へ向かい、出超になったら氷河期に向かいます。わずかな差ですがその原因のひとつとしてＣＯ２の空気中での割合の増減があり、その増加分をへらそうとしてこの宇宙での発電構想があるわけです。人間活度でのエネルギー消費そのものの増加は温暖化の要因には数えられていません。理論的にはあるとしても、それ以外の要因の変動誤差で相殺されてしまいます。

ご参考になれば。

補足

重ねてのご回答ありがとうございます。

＞ミラーの大きさが限られますから、これよりもずっと高くなることはないと思います。

http://www.neg.co.jp/hakumaku/pdf/ad_120423.pdf
藤田辰人（ＪＡＸＡ宇宙航空研究開発機構主任開発員）
＞一つの衛星で１００万キロワット、原子力発電所一基分に相当する発電を目指しますが、マイクロ波方式の場合、直径２．５キロから３．５キロの反射鏡が２枚必要で、太陽電池パネルも直径２キロくらいになります。　軽量化が課題です。

とあります。
上記の反射鏡２枚による太陽光の、衛星内にある集光装置の温度なのですが。

＞入ってきた膨大な太陽エネルギー

現在入ってきている膨大な太陽エネルギーとは別途に、太陽エネルギーが入ってくることになるのじゃないのですか。
地球にあるエネルギーの総量が変動し、気温などが僅かながらでも上昇した状態で平衡することになるのではないかと危惧しています。

回答No.8

noname#194996

＞衛星内の集光部が超高温になって、衛星は大丈夫なのですか。
その集光部は、一体どの位の温度になるのでしょう。
太陽炉みたいになりませんか。

太陽炉は地上でもいろいろ実験されていました。結局その集中するときの熱量の絶対量が不足して失敗したようです（たいした温度にはなりません）。今度はそういった失敗を糧に技術陣はがんばっていますから、むしろ予想以上に高温になった方が成功へ近づくのではないでしょうか。基本的に温度はコントロールされるはずです。装置そのものが熔けるようなへまをする設計屋は日本には居ないと思います。

＞そこから、本来地球へ入射しない太陽エネルギーを電気に変換して地球に送ろうというものですね。
結果、当然、地球上のエネルギーが僅かだとしても増えることに繋がり、地球温暖化を加速させるのではないでしょうか。

地上で人間が必要なエネルギーは一定ですので、そういった計画で増えた分、他の化石燃料の消費が減らされますので、仰るような危惧は無用だということです。

補足

その衛星内の集光部（装置）は、一体どの位の温度になるのでしょうか。

私の思い違いかも知れませんが、エネルギーと燃料は違うのではないでしょうか。

回答No.7

anachronism

老婆心ながら、No.5の補足であなたが挙げられたＪＡＸＡのシステムは、反射鏡で衛星内のエネルギー変換装置に集光するもので、超高温になる集光部は衛星内、すなわち地球大気圏外にあります。

補足

＞超高温になる集光部は衛星内

衛星内の集光部が超高温になって、衛星は大丈夫なのですか。
その集光部は、一体どの位の温度になるのでしょう。
太陽炉みたいになりませんか。

＞地球大気圏外にあります。

そこから、本来地球へ入射しない太陽エネルギーを電気に変換して地球に送ろうというものですね。
結果、当然、地球上のエネルギーが僅かだとしても増えることに繋がり、地球温暖化を加速させるのではないでしょうか。
（太陽と地球の間を衛星が通過するときは別ですが。）

回答No.6

key00001

> 熱も同じ光速で真空中を伝わるのでしょうか。

「魔法瓶」はご存じかと思いますが、これの原理は真空中では、熱が伝わらないと言う性質を利用したものです。

熱の移動は、輻射，対流，伝道がありますが、いずれも物質の中を伝達して移動します。
完全な真空状態では、その物質が存在しませんので、熱は移動しません。

大気中では熱が伝わるのは、大気（空気）が存在するからです。
尚、空気は割と熱を伝達しにくい物質で、もしコレが熱を伝達しやすいとしますと、たとえば焚き火などに当たると、炎の１０００℃以上の熱をダイレクトかつ大量に受けることになってしまい、大やけどします。

あるいは、光と熱が同じ様な性質とすれば、太陽や星の光と同様に、大量の熱も伝達されることになりますので、地球は何千℃，何万℃と言う高温に曝されることになります。

補足

「魔法瓶」が真空の原理を利用したものとは、考えたことがありませんでした。
教えて頂き、有り難うございます。

太陽光、太陽熱という言い方をしますが、二つは別物じゃないのですか。

輻射というものが、よく分からないのです。
検索してみると、電磁波であるようなことが書かれています。
そうすると、伝播速度があり、又、熱の輻射は光の伝播と同じように大気の存在に関係しないのでは？

回答No.5

P_hydra

補足を拝見しました。
この分野は私の全くの専門外ですので、
正確にお答えできる自信はありませんが
とりあえず考えられるところを述べさせていただきます。

＞１．一点に集光すれば、そこ（発電装置）は超高温になりませんか。
まず、宇宙太陽光発電ですが、
これは宇宙に「鏡」を設置するのではなく、
そこで得た太陽光を太陽電池などで電気エネルギーに変換し、
このエネルギーをマイクロ波やレーザー光で地上に送るものです。
高エネルギーマイクロ波の受信装置の耐久性の問題は当然ありますが、
地上が灼熱地獄になるようなことはありません。

＞２．新月と満月の夜では、地表の気温に違いがありませんか。
月の光のエネルギーのデータは見つけられませんでしたが、
天体としての明るさは、満月で太陽のおよそ５０万分の１。
これから推測すると、影響は皆無と思われます。

＞３．天然衛星、月での反射鏡を使った集光発電で考えてみます。
＞　　月食の状態にある月では、この仕組は使えない。
＞　　したがって、衛星が地球の陰にあるときも同様である。
これはその通りでしょう。

＞４．衛星軌道は、地球の大気圏外にある。
＞　したがって、本来が、地表に届かない、地球に入射しないエネルギーである。
これは軌道の位置や地球からの距離によります。
一般的な静止衛星の軌道では、しっかりと影ができます。
一方で、かなり遠距離、
あるいは近距離でも太陽と地球を結ぶ線に対して
垂直方向の軌道に乗せれば影はできません。
逆に地球の陰にもなりませんから、発電効率も上がります。
ただし、地上の受信装置との位置関係が常に変化しますので、
エネルギー送信には高度な技術が必要になります。

＞＞0.01％が多少増えたところで、全体への影響は皆無です。
＞　本当にそうでしょうか。

太陽光のエネルギーは、およそ１０年ほどのサイクルで
0.1％程度変動しています。
ＮＡＳＡの資料では、これによる気温の変動は
およそ0.1度と見積もられています。
人類が生産しているエネルギーの総量は太陽光の0.01％程度ですから、
それが多少増加したところで誤差範囲、
ほとんど影響はないと考えてもよいかと思います。

ただ、総量は僅かでも局地的な温度の変動には多少注意が必要です。
例えば、原発の冷却のために周囲の海水温が上昇すると、
二酸化炭素の海水への飽和度が下がり大気中へ放出されます。
この影響は、発生する熱そのものよりはずっと大きくなります。

もっと大きなレベルで、
極地の氷や山間部の万年雪が溶け出して地表が露出すると、
その地域の太陽光の反射率が低下→熱吸収量の増加
これが広範囲に広がれば、無視は出来なくなります。

＞それと、ケスラーシンドローム（スペースデブリの存在）を考えると、・・・・・
通常の静止衛星軌道上に設置する場合は、無視は出来ないかもしれませんが、
もっと地球から離れた軌道であれば大丈夫でしょう。
ただ確率は低いですが、隕石は多少怖いかも？
彗星の接近で周辺に塵がばら撒かれたりすると・・・？
多少のパネルの損傷にも対応可能な耐久性は必要でしょう。

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地球の温暖化を室内温度に例えると、
暖房は99.99％常に一定（太陽光と僅かに地熱）
追加できるのはusbヒーターくらい（人類のエネルギー0.01％）
これでは室温を上げるにはあまりに陳腐です。
ただし、カーテンを引くことはできます。
（二酸化炭素やメタンガス等の温室効果ガス）
そしてこれは室温上昇に無視できない影響があると言うことです。

補足

重ねてのご回答ありがとうございます。

＞レーザー光を使う場合にも大型の反射鏡によって太陽光を集めますが、この集光部で、太陽光のエネルギーを直接レーザー光の励起エネルギーとして利用するのが特徴です。　「提供：宇宙航空研究開発機構（JAXA）」
http://www.jaxa.jp/article/interview/vol53/index_j.html

「宇宙空間の静止軌道上で数km2規模のミラーを使って太陽光を集める。」としています。
この反射鏡による集光部分の装置が超高温になるのではないか、と危惧しています。

＞近距離でも太陽と地球を結ぶ線に対して垂直方向の軌道に乗せれば影はできません。
＞通常の静止衛星軌道上に設置する場合は、無視は出来ないかもしれませんが、もっと地球から離れた軌道であれば大丈夫でしょう。

静止衛星軌道上であればこその宇宙太陽光発電所ではないでしょうか。
つまり、もっと地球から離れた軌道では静止衛星ではなくなり、地球へマイクロ波やレーザーを送って来れないのではないでしょうか。

回答No.4

noname#176816

２酸化炭素などを排出しないだけマシでは。原子力などと変わらないと思います。

補足

「マシ」と「（危険性は）原子力と変わらない。」のどちらに力点を置かれているのでしょうか。

回答No.3

P_hydra

ほとんど（実質的にはゼロと言ってよいレベルで）温暖化の要因にはなりません。

地球を暖めているエネルギーの99.95％は、太陽放射です。
人類が化石燃料や原子力などによって発生させているエネルギーは
全体の0.01％強でしかありません。
（残りの0.04％弱は、地球内部からの地熱など）

0.01％が多少増えたところで、全体への影響は皆無です。
（反射鏡の設置が衛星軌道上でしたら、
　その分の地表への太陽光は遮られますので差し引きゼロですし）

地球温暖化のメカニズムについては、
まだ完全に解明されているわけではありませんが、
二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスの増加によって
太陽放射で温められた熱が宇宙へ放出されにくくなっているのが
主な原因と考えられています。

補足

ご回答ありがとうございます。

＞反射鏡の設置が衛星軌道上でしたら、
　その分の地表への太陽光は遮られますので差し引きゼロですし

幾つかの疑問点をお聞きしたいのですが、

１　一点に集光すれば、そこ（発電装置）は超高温になりませんか。
２　新月と満月の夜では、地表の気温に違いがありませんか。
３　天然衛星、月での反射鏡を使った集光発電で考えてみます。
　　月食の状態にある月では、この仕組は使えない。
　　したがって、衛星が地球の陰にあるときも同様である。
４　衛星軌道は、地球の大気圏外にある。
　　したがって、本来が、地表に届かない、地球に入射しないエネルギーである。

＞0.01％が多少増えたところで、全体への影響は皆無です。

　本当にそうでしょうか。

それと、ケスラーシンドローム（スペースデブリの存在）を考えると、そのような鏡など一瞬で破壊されるのではないでしょうか。

回答No.2

key00001

恐らくは・・「ならない」です。
むしろ温暖化抑止効果があると思います。

モチロンその太陽光エネルギーを、全て熱エネルギーに変換して使用するなら、温暖化しますよ。
しかし太陽光の光エネルギーを、電気エネルギーに変換するわけですから。

太陽光発電を増やせば、熱エネルギーの需要が増えると言うワケではありません。
需要はそんなに変わらないでしょう。

需要が一定とすれば、エネルギー生産量を増やす必要もありません。
太陽光発電が増えたら、他の発電が減少します。
即ち、ＣＯ2や熱を発する火力発電などが減少し、太陽光発電にシフトするわけだから、地球温暖化を抑止する傾向です。

ただ、電力が安価に供給されるとなると・・需要は増えますね。
また世界的には人口増大が深刻化していますが、その将来１００億人になると言われる地球人口の胃袋を満たさねばならないワケです。

食糧生産を増やさねばなりませんが、食糧だってカロリーに換算されるエネルギーであり、その食糧エネルギーを生産するために、生産活動や輸送などに、多くのエネルギーを消費します。
そうなると、地球上のエネルギー消費量が１～３割くらいは増加しても不思議ではありません。

ただ、そう言う事態に備える意味でも、少なくとも発電プロセスで、熱やＣＯ2を発しない発電方法、即ち太陽光発電への依存を高めるのは、正しい方向性の一つとは思いますよ。

補足

ご回答有り難うございます。

一つお聞きしたいのですが、
太陽光と太陽熱の違いについてです。

光は光速で伝わりますね。
熱も同じ光速で真空中を伝わるのでしょうか。