太陽光発電システムのデメリットとメリット

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2011年3月の東日本大震災以降、
太陽光発電がこれまで以上に注目を集めています。


以前から、化石燃料の枯渇問題や、大気汚染、
地球温暖化などの環境問題を受けて、
クリーンな新エネルギーとして期待されています。


太陽光発電のメリットとデメリットについて、取り上げます。




太陽エネルギーについて

太陽からは、常に巨大なエネルギーが地球に送られています。



そのごく一部は、
気流や海流などの運動エネルギーとなり、
あるいは光合成のエネルギー源として植物に利用されています。



そしてほとんどのエネルギーは、
熱として地表や海に蓄積されたり、反射して宇宙へと放射されます。



太陽光発電は、
この太陽の光エネルギーを直接電気に変換する発電方式で、
新エネルギーの中で、もっとも注目されているエネルギーです。



光を電気に変換する太陽電池は、
半導体の一種であり、光起電力効果によって電力が発生します。



地球の大気表面に到達太陽エネルギーは、太陽光に垂直な面1㎡当たり約1.366kWです。



これを太陽定数といいます。



地球全体が受け取っているエネルギーは、
太陽定数に地球の断面積(1億2740万K㎡)をかけたものだから、
約174兆kWにもなります。



もしも、このエネルギーを100%使用できるとしたら、
たった1時間で、世界の年間消費エネルギーよりも多くなるのです。



また、若干の減衰を考慮しても、
快晴時には、
1㎡当たり約1kWの太陽エネルギーが地表に到達している計算になるため、
現在市販されている太陽電池をゴビ砂漠全体に設置すれば、
これだけで全世界の電力をまかなうことができるのです。



この太陽光発電は、
資源の枯渇性市場価格の乱高下環境汚染など、
年々深刻化するエネルギー問題を解決する大きな柱です。



発電時には、地球温暖化の主な要因とされる
CO2などをまったく排出しないクリーンなエネルギーであり、
枯渇の心配がなく、さらに地域差はあるものの、
どこでも利用できることから、世界的な普及が期待されています。



太陽光発電システムの生産に必要な原料も基本的に豊富であり、
シリコンを用いる太陽電池では、資源量は事実上無限とされています。



非シリコン系の太陽電池では、
レアメタルを使用しているものもありますが、
代替材料の開発などにより、
将来にわたって問題になることはないのではないかと考えられています。






太陽光発電5つのメリット

①CO2排出量の減少

太陽光発電の
1kWh当たりの温暖化ガス排出量(CO2排出原単位)は、17~48g-CO2/kWh。



化石燃料による火力発電の519~975g-CO2/kWhに比べると、
圧倒的に少ないことがわかります。



加えて、稼働中に他の汚染物質の排出・発生もありません。





②需要ピーク電力削減に効果

出力が変動するため、
既存の発電システムを完全に代替することはできません。



しかし、出力のピークが、
昼間の電力需要のピークと重なるので、
ピーク電力の削減に絶大な効果があります。



そのため、ピーク電力を削減した分、
化石燃料の消費量を減らすことができます。



削減効果は平均で約660g-CO2/kWhと見積もられていて、
地球温暖化に対する抑制効果が非常に高いのです。





③少ない環境負荷

太陽光発電システムの太陽電池パネル部分の寿命は20年以上とされ、
システムに可動部分がほとんどないため、定期保守点検も容易です。



また、構成材料の大部分がリサイクル可能であるため、
少ないCO2排出量とともに、環境への負荷を低減します。





④設置場所を選ばす送電コスト等も低減

太陽光発電システムは、
建築物の屋根・壁面等、日射量さえ確保できれば、
土地を占有せずにどこでも設置することができます。



したがって、需要地に近接して設置できるため、
送電に伴うコストや、電流の損失を低減できるのです。





⑤蓄電地等の併用で供給安定性も向上

分散して設置された小規模な太陽光発電システムを、
系統の安定性を考慮して送電網に接続する場合、
自立運転機能付きパワーコンディショナ-や、
蓄電池を併用することで、
不測の事態に対する電力の供給安定性を向上させるメリットなどがあります。



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太陽光発電4つのデメリット

①発電コストが割高

太陽光発電システムの発電コストを比較すると、
2006年時点でも、1kWh当たりの発電コストが、
一般電気事業(既存の電力会社)における電源の約4~9倍と割高です。



しかし、地球全体に関わる環境問題や、
化石燃料等の資源枯渇問題などに対応するため、
太陽光発電について、
多くの国やさまざまな企業が積極的な取り組みを進めています。



また、普及が進むにつれて、
新技術の開発・導入も進むと考えられることから、
近い将来、発電コストは、
一般の系統電力の料金と等しくなる(グリッドパリティ)と予測されています。





②エネルギー密度が小さい

太陽電池を設置するための、広大なスペースが必要になります。





③日照りの依存度が大きい

太陽光発電システムは、夜間は発電できません。



また発電電力は、
天候・季節・地域に左右され、
曇りや雨のとき、雪が積もったときなどは発電量が低下します。





④蓄電池を設置しなければ蓄電できない

発電した電力はどこかで消費しなければならないので、
使用分以上の電力を発電しても、
系統連系して電力系統側で調整するか、
別途、蓄電池を設置して余剰電力を溜めておく必要があります。



③④に対する手段として、
不足する電力は既存の電力会社から供給を受けたり、
あるいは蓄電地をシステムに組み込むことで、安定した電力を確保しています。



また、電力系統の状況にもよりますが、
太陽光発電システムの設置場所が分散するほど、
出力変動が平滑化されるというならし効果も確認されている。



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まとめ

なんといっても、太陽光発電による、
光熱費の節約を考えられている家庭が多いのではないでしょうか?



太陽が出ているときは、
使用電力を太陽光発電でまかなうとともに、余剰電力を既存電力網に充電。



また、夜間や太陽光が少ないときには、
既存電力網から電気を購入して使用する。



すべての使用電力を購入するよりも、
大幅に電気料金を減らすことができるんですよね。



私は、このように、
光熱費の節約から太陽光発電を持ったのですが、住宅への導入は、前向きに検討しています。
ただ、家計の余力と相談中です。


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