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太陽光発電は損か?得か?元が取れるか?

いま、太陽光発電には大きな注目が集まっています。技術革新や価格の低下が加速しています。
これからの時代、エネルギー問題とエコロジー(環境)問題は避けて通れません。
化石燃料(石油・石炭)の枯渇、原子力発電の安全性、環境破壊、地球温暖化など課題は逼迫しています。
本当の豊かさとはなにかを考える時が来ています。
クリーンで無限のエネルギー「太陽光」が、これらの課題を解決してくれるかもしれません。
この「太陽光発電」について、エネルギー、エコロジー、エコノミー(経済性)など様々な角度の切り口で検証や考察をしてみました。


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我が国の電力需要の全てを太陽光発電で賄うとしたら、一体どれくらいの面積のソーラーパネルが必要かを計算してみます。

2013年度の我が国の年間電力消費量は約1兆kwhとなっています。
年間の発電量もほぼ同じ程度です。

まず、この1兆kwhを1年間で発電するためには、どれくらいの容量(出力w)のソーラーパネルが必要かを計算してみます。

太陽光発電関係の多くの資料やサイトでは 、パネルの出力(w)を1000倍すれば年間の発電量(wh)が求められる、と謳っていますが、その計算根拠は次のようになっています。

つまり、
電力量(wh)(消費電力量、発電量)というのは、時間という単位(h)と電力(w)を積算したもので、
出力1wの発電設備が、

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、1時間働けば1whの発電量が得られます。(学術的にこのように定められている)
1年は365日で、1日の内ソーラーパネルが働くのは平均2.74時間となっています。
以外と短時間のように思われますが、発電するのは晴れた日の昼間だけです。
雲一つない快晴の日で、9時~15時の6時間がフルに発電する時間です。
年間の日照時間等から平均的に2.74時間と設定されています。

したがって、ソーラーパネルが1年間に働く時間は、
  365X2.74≒1,000となって、
1,000時間働くから、1000倍すれば年間の発電量(wh)が求められます。
つまり、出力1wのソーラー発電設備が、1年間働けば1000whの発電量が得られることになります。

また、
太陽光発電の設備利用率は約12%と言われていますが、これは、24時間が100%で、2.74時間は約12%になるからです。

これからも同じ結果が求められます。
1年は365日で、1日は24時間ですから、
  365X24=8,760となって、
1年間に8,760時間働けば、設備利用率は100%となります。
設備利用率が12%であると、
  8,760X12%≒1,000となって、
年間1,000時間で、同じ結果になります。


したがって、年間1兆kwhを発電するソーラーパネルの容量(出力w)は1,000で割ると求められます。
つまり、
   1兆(kwh)÷1,000(h)=10億(kw)となって、
ソーラーパネルの容量(出力kw)は10億kwのものが必要となります。

つぎに、この10億kwのソーラーパネルの大きさ(面積㎡)を計算します。
モジュールの変換効率を15%とすると、1㎡の大きさ(面積)のパネルが発電する能力(出力w)は150wとなります。
これは、モジュールの変換効率算出規定により定められています。ちなみに、変換効率が100%であれば、1㎡のパネルの出力は1000wとなります。
したがって、10億kwのソーラーパネルの大きさ(面積㎡)は、
  10億(kw)÷150(w/㎡)で求められます。

ここで、
    10億kw
   =1,000,000,000kw
   =1,000,000,000,000w
ですから、
    10億(kw)÷150(w/㎡)は
    1,000,000,000,000(w)÷150(w/㎡)=6,666,666,667(㎡)
となります。
すなわち、ソーラーパネルの大きさ(面積)は6,666,666,667㎡となります。

パワコンの変換効率や保守点検のスペースなどを考えて10%増とすると、
  6,666,666,667㎡X1.1=7,333,333,334㎡ となります。
この面積を真四角な正方形にするならば、一辺の長さはこの数値の平方根になります。
7,333,333,334の平方根は85,635となり、
一辺の長さは85,635m(メートル)の正方形になります。
切り上げてキロメートル(km)で表示すると、約86km(キロメートル)になります。

また、7,333,333,334㎡(平方メートル)の面積をk㎡(平方キロメートル)で表示すると、
切り上げて約7,400k㎡(平方キロメートル)となります。

この一辺86kmの面積を日本地図に描いてみると、下図のようになります。(寸法比率は正確に表しています)



この7,400k㎡は熊本県の面積とほぼ同じです。(熊本県は7,405k㎡)
この面積に近い県は、
   静岡県・・・7,780k㎡
   宮崎県・・・7,734k㎡
  (熊本県・・・7,405k㎡)
   宮城県・・・7,285k㎡
   岡山県・・・7,113k㎡
となっています。
ちなみに、
  東京都・・・2,187k㎡
  大阪府・・・1,896k㎡
となっています。


日本の総消費電力(1兆kwh)を全て賄うソーラーパネルの
大きさ(面積)は7,400k㎡で、
真四角にすると一辺が86kmになります。

日本全土(37万7,923k㎡)の約2%です。
全国都道府県のほぼ平均的なレベルの面積です。

大き過ぎると思いますか?それとも、案外小さいと思いますか?  
  
以上は、単に合計の「電力量」だけを捉えて論じています。
電力は「量」だけを捉えても使い物になりません。
太陽光が発電できない夜間に、電力を使おうとしても使えないからです。
実用面を考えると、大規模な蓄電システムが必要となります。

posted by ソーラーパネル at | 太陽光発電の普及 | |

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