Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

太陽光発電の普及の背景とか動向とか。時々更新。

3,098 views

Published on

放射強制力: IPCC AR4 WG1 Table 2.1 (図示は Figure2.20) より。1750~2005年の間のCO2増加による放射強制力の増加は1.66W/m2。
地球の表面積:5.1×10^14m2。

Published in: Technology
  • Be the first to comment

太陽光発電の普及の背景とか動向とか。時々更新。

  1. 1. 太陽光発電の動向と今後の見通し 産業技術総合研究所 太陽光発電工学研究センター システムチーム 主任研究員 櫻井啓一郎 2013.9.25 http://ksakurai.nwr.jp 注:本スライドには、櫻井の私見が含まれます。 1
  2. 2. 産総研 太陽光発電工学研究センター概要 場所 茨城県つくば市 チーム構成 •結晶シリコン •薄膜シリコン •化合物薄膜 •評価・システム •有機新材料 •産業化戦略 人員構成: •研究員 •ポスドク •学生、院生(連携大学院) •テクニカルスタッフ •企業 •etc.http://unit.aist.go.jp/rcpvt/ 2
  3. 3. 京都育ち。 子供の頃から機械好き。10歳からハンダゴテとパソコンを仕込まれる。 子供の頃からなんとなくハカセになろうと思っていた。 1985年のつくば万博の頃には科学少年に。 そのまま工学部に入学。 そのまま工学ハカセの道へ。 ハカセになってすぐに万博の街へ。 面白そうなので太陽電池のお仕事を始める。 そのままハマって現在に至る。 櫻井略歴 3
  4. 4. なぜ今、太陽光発電か? ポイントは3つ: ・エネルギー資源枯渇 値段が上がって質も明らかに低下中。 残りの量もそろそろ危ないようだ。 ・地球温暖化 予測とは言え、やはり対策が必要。 ・経済・産業の環境の変化 ・炭素税、排出権などで排出にペナルティ ・太陽光も使う方が安くなりそう ・経済効果・波及効果まで考えるとお得 …すぐに対応しないと経済的に損 4
  5. 5. 原油の価格変動 化石燃料の価格が上がるのもリスクだが、 価格が読みにくいこと自体も経済的なリスク 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 価格(米ドル/バレル) 年 データ出典:BP Statistical Review of World Energy 2013 物価変動考慮価格 (2011年ドル換算) 当時のドルでの価格 5
  6. 6. 増大する化石エネルギー輸入額 化石燃料の輸入金額の推移 10兆円以上 ここ10年で年あたり10兆円前後増加 年20兆円以上のお金が国から流出中 (「 低炭素社会づくりのための エネルギーの低炭素化に向けた提言」 (環境省)に加筆) 6
  7. 7. 増えるエネルギー需要 途上国・新興国で増大 IEA, World Energy Outlook 2012 7
  8. 8. 化石燃料の価格想定例(IEA, 2012) ・シェールガス等の非在来型資源の開発があってもなお 高騰が続きそう ・ガスが安くなるのは米国だけ、それも期間限定か ・既存資源は質の低下、掘削コスト増大、油田あたり生産量の減少等 ・石炭は安価だが、CO2排出コストのリスク 大幅改善は望み薄、対策不十分なら更に高騰の可能性。 原油価格のシナリオ ガス・石炭の原油価格に対する比較 IEA, World Energy Outlook 2012 IEA, World Energy Outlook 2012 8
  9. 9. 温暖化傾向は明らか。人為的である確率も90%超。 対策をしないのは経済面でも非合理的(国連、IEA、OECD等々) 地球温暖化 グラフ:気象庁 図:環境省「STOP THE 温暖化 2012」より 9
  10. 10. 0 10 20 30 40 50 60 世界の年間発電量(PWh) 世界の各発電方式の発電量推移の予測(IEA) その他の再生可能エネルギー 太陽光/太陽熱 風力 バイオマス 水力 原子力 天然ガス 原油 石炭 出典:IEA, Energy Technology Perspectives,  Sep 2008, Fig.2.15 再生可能エネルギー 背景3:エネルギー・経済構造の変化 10
  11. 11. 対策無しの場合:62Gt 積極的に対策を講じた場合:14Gt 2005 2010 2010 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 70 60 50 40 30 20 10 0 炭素回収貯留(CCS) 原子力 再生可能エネルギー 発電効率改善/燃料切替 消費燃料切替 消費エネルギー効率改善 エネルギー源 での対策 需要側での 対策 年間CO2排出量(Gt) 年 排出量削減の道のり (エネルギー部門についてのIEA による見通し) (IEA, Energy Technology Perspective 2008 を基に再作成) ・あらゆる種類の対策が必要;「銀の弾丸」(silver bullet)は無い! ・エネルギー源(発電等)側での対策が半分、消費側でもう半分 「再生可能エネルギーの大量普及が必須」(IEA) 11
  12. 12. 再生可能エネルギーとは いわゆる「自然エネルギー」で、 持続的に使えるもの (使い捨てではダメ) 利用する設備などにお金はかかるが、 殆どのものは燃料が要らない。しかも涸れずにずっと使える 光 太陽光発電 バイオマス 熱 太陽熱 風力 水力 大気・海の熱 など地熱 熱 太陽 どれもあと数十億年は使えます ・「太陽・地球物理学的・生物学的な源に 由来し、自然界によって利用する以上の 速度で補充されるエネルギー」 (IPCC SRREN, 1.2.1) ・自然界に元々存在するエネルギーの 流れを利用する ・エネルギーの源は、利用する以上の ペースで再生し、繰り返し利用できる 潮汐 月や太陽の潮汐力 (地球の自転エネルギー) 12
  13. 13. さまざまな再生可能エネルギー 小規模水力太陽熱利用・太陽熱発電 風力発電 バイオマス 地熱発電・地熱利用 太陽光発電 (Wikipediaより) 13
  14. 14. 無尽蔵の再生可能エネルギー 化石燃料の残り 人類の歴史 太陽の残り寿命 : : (30∼50年分程度) (∼30万年程度) 約50億年 写真提供:国立天文台/JAXA : : 14
  15. 15. 無尽蔵の再生可能エネルギー 経済的に使えそうな量の見積もり 世界の電力消費量 2.3テラワット(TW)  (2008年) 太陽光発電 (54TW) 風力発電 (13TW) 水力発電 +地熱発電 (3.0TW) GLOBAL POTENTIAL OF RENEWABLE ENERGY SOURCES:  A LITERATURE ASSESSMENT BACKGROUND REPORT M.Hoogwijk, W.Graus, ECOFYS, 2007 IEA, Key Energy Statistics 2011 15
  16. 16. 製造等に消費したエネルギーの数倍の電力が得られる (同量の燃料あたりでは、火力発電の10倍以上の電力を発電) 20GJの 一次エネルギー (石油など) 人類が使えるエネルギーを増やす 72∼108GJ (消費した燃料のエネルギーの 何倍もの電力を発生) 6GJ∼ 10GJ (損失により、元の燃料の エネルギー量より必ず小さくなる) 燃料を消費 せずに発電 太陽光 (無尽蔵) 効率30∼50% 360∼540% (設備1kWp分 変換効率14%) 設備 製造 燃焼 (火力発電) (参考:みずほ情報総研、2009年、 NEDO報告書No. 20090000000073) 16
  17. 17. 国の貿易収支への影響 17 製造費 雇用・税収 原料等輸入費 エネルギー (持続的) エネルギー (使い切り) 再生可能エネルギー: ・国産ならば、 費用の相当割合が 国内に還流 ・材料のリサイクル可能 ・輸出も可能 ・設備輸入は貿易赤字増大 枯渇性エネルギー: ・燃料輸入費分が 貿易赤字に ・使ったらそれっきり
  18. 18. 再生可能エネルギーは既に価格競争力をつけ始めている 価格でも競争する再生可能エネルギー (IRENA, Renewable Power Generation Costs in 2012  および各電力会社webサイトより作成) 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 共通基準エネルギー原価(LCOE)(米ドル/kWh) ディーゼル発電のコスト OECDにおける 火力発電コスト 風力(陸上) バイオマス 水力(小規模) 水力(大規模) 地熱 集光式太陽熱 太陽光(大規模) 太陽光(小規模) 風力(小規模) 一般家庭における 電気料金(日本) 再生可能エネルギーの発電コスト(2012年時点) 18
  19. 19. 再生可能エネルギーのコストは現在は高いが、中長期では 現在の化石燃料以下の水準にできると見られている(IEAですら) データ出典:IEA, Energy Technology Perspectives 2010 、3章 19
  20. 20. 世界の再生可能エネルギー導入状況(1/2) ほとんどが伝統的バイオマス(薪炭など)とダム式水力 だが…? 20
  21. 21. 世界の再生可能エネルギー導入状況(2/2) 急増中 IEAのデータは古い。 ←最新の報告書でも3年前。 2012年、世界の風力発電 設備量は200GWpを突破、 電力需要量の約3%を発電。 (GWEC) 太陽光も100GWp突破、0.5%に。 (EPIA、IEA‐PVPS) 21
  22. 22. 拡大する再生可能エネルギー市場 世界の新設発電所の4割 22
  23. 23. 枯渇性エネルギーと比肩する投資額 (既存火力の更新分) 発電ビジネスは、もはや再生可能エネルギー抜きに語れない 23
  24. 24. 0 10 20 30 40 50 60 比率(%) 年 エネルギー需要量に対する 再生可能エネルギーの比率 燃料 熱 電力 出典:Lead Study 2008, BMU Renewable Energy Sources in figures, BMU, June 2008 予測 導入の実例(ドイツ)(1/2) 24
  25. 25. 導入の実例(ドイツ)(2/2) ・助成の費用 総額が約53億ユーロ(2009年) ・電力消費の約25%が再生可能エネルギーに(2012末) ・経済効果(2009): 投資誘発20億ユーロ、付加価値誘発55億ユーロ 雇用創出約34万人 (2010年:37万人) 国全体でも(負の影響を差し引いてもなお)プラス ・枯渇性エネルギーの輸入量を削減 価格も抑制:50億ユーロぐらいの節約?(2008) ・温暖化ガスの排出量削減割合(1990年比) 京都議定書義務‐21% → 2009年末で‐29%達成 環境保護も経済成長も実現! データ: ドイツ環境省(BMU)、同経産省(BMWi) 25
  26. 26. ・エネルギー資源枯渇への対策 ・地球温暖化への対策 ・経済成長の確保 再生可能エネルギーが導入される理由 再生可能エネルギーなら全部並立する! 「なんか文句ありますか?」(ドイツ) 「ありませんっ!つかうちもやらんとまずいやん」(他国) 26
  27. 27. 太陽とは? 太陽観測衛星「ひので」XRT太陽全面画像 写真提供:国立天文台/JAXA 直径140万キロ(地球109個分) 天然の核融合炉 表面温度:6000℃ コロナの温度:∼数百万℃ →輻射が地球を暖める →詰まるところ我々も核融合駆動 現在の年齢:約46億歳 推定寿命:残り約50億年 →心配するには10億年は早い ・勝手にエネルギーが降ってくる ・使っても減らない ・請求書も送ってこない 27
  28. 28. 太陽 総放射エネルギー: 3.8×1026W 地球に降り注ぐ太陽エネルギー 地球の大気圏に到達するエネルギー: 約1.8×1017W = 180000TW (1000TW(テラワット) = 106GW(ギガワット)  = 109MW(メガワット) = 1012kW(キロワット)) 実際に人類が地上で収集可能な太陽エネルギー: 約1×1015W = 1000TW (世界のエネルギー需要量の数十倍) (写真:気象庁提供) 人類が消費するエネルギー: 約16TW(テラワット) (2007年) (B.Sorensen, Energy Policy (1991) 386‐391.) 人類が欲しいだけの電力を供給可能(しかも半永久的) 28
  29. 29. + ー 光 +ー +ー +ー 熱 (原子) (電子) n型 p型 + ー + ー アスファルト等 の場合 太陽電池の 場合 (半導体) 通常の物質(上)と太陽電池(下)における光エネルギーのゆくえ 電力 どの物質でも、光が当たると「電気」が出来ている。それを有効利用するのが太陽電池 29
  30. 30. 太陽電池の性質 ・光を直接(回転運動とか熱とか蒸気を介さずに) 電力に変換 → 音や振動がない、排ガスもない → 信頼性が高い、ほとんどメンテいらず → 燃料いらない ・入射している光のエネルギー量に応じて発電 → 蓄電機能はない 30
  31. 31. どこでも使える 電卓 駐車券販売機 建物の屋根 HV/EV 人工衛星 31
  32. 32. http://www.kaiho.mlit.go.jp/07kanku/nagasaki/left/survice/mesima/mujinka.htm 女島灯台 過酷な環境で使われる太陽電池 (写真提供:海上保安庁) 灯台 (強風、塩水) 人工衛星 (振動、低温∼高温、 放射線、真空等) (画像提供:JAXA) そのほか、世界各地の砂漠、高温多湿の地域(インド・東南アジア等)、寒さの厳しい地域 (北海道・カナダ等)等、様々な地域や用途で利用されています。 軌道上では温度が−120℃∼+120℃ぐらいの 範囲で周期的に変化することも 台風の強風・強雨や波しぶきを受けつつ 長期間発電しつづける 32
  33. 33. 昼間: 余剰電力を売電 夜間、雨天: 系統から買電 家庭での太陽光発電の利用法 太田市「パルタウン城西の杜」 (太田市土地開発公社webページより引用) 33
  34. 34. 導入の効果 電力 0 12 24 100GWp(日本の年間発電量の約1割分)を導入した場合: 年間の排出削減量:約66Mt‐CO2/年 ・日本の事業用電力のCO2排出量の約2割を削減 ・日本全体のCO2排出量の約5%を削減 火力発電 : 1kWhあたり519∼975gのCO2を排出 (平均約690g‐CO2/kWh) 太陽光発電 : 1kWhあたり17∼48gのCO2を排出 差し引き1kWhあたり 471∼958gのCO2を削減 (平均約660g‐CO2/kWh) 電力需要 時刻 太陽光 火力発電の運転量を減らし、温暖化ガスの排出量も減らす 34
  35. 35. 国単位での実用例(ドイツ) 出力が変動しても、風力も太陽光も ちゃんと実用になる (気象予報に基づいて出力予測 →それなりに「アテに出来る」電源に) 太陽光 風力 輸出 輸入 旧来発電所(>100MW) 風力 太陽光 価格(前日) 価格(当日) (Analysis on the electricity market in Germany, Fraunhofer ISE) 35
  36. 36. 太陽電池 アモルファス シリコン 単結晶シリコン 多結晶シリコン 薄膜多接合 シリコンCIGS系 CdTe 色素増感、有機薄膜 新型多接合(CIGSなど新材料を用いたもの) ヘテロ接合(HIT)型 薄膜太陽電池 (第二世代) 有機系など 開発中のもの (第三世代) 結晶シリコン 薄膜シリコン 量子ドット型など 太陽電池の分類(世代別) 36
  37. 37. 結晶シリコン太陽電池 ・現在最も普及している太陽電池 ・変換効率: 単結晶:20∼22% 多結晶:15∼18% 将来:25%? ・LSIなどの半導体に使われるより 純度の低いシリコン(ソーラーグレード) を使用 セル (15cm角、 200μm厚ぐらい) 高純度シリコン モジュール 37
  38. 38. 薄膜シリコン太陽電池 ・高温に強い 薄くて省資源 (半導体層の厚みは1∼2μm程度) ・変換効率が低めなのがネックで、 結晶シリコンのローエンド品や CdTe、CIGSの台頭に押され気味。 効率向上が急務(基礎研究に立ち返り) ・フレキシブル型ではまだ主流だが、 今後CIGS型に押されるかも? 多接合型の応用例 (提供:富士アドバンストテクノロジー株式会社) 屋外用アモルファスシリコンモジュール (提供:三菱重工業株式会社) 38
  39. 39. CIGSS太陽電池モジュール (ガラス基板上に形成) (提供:ソーラーフロンティア) 軽量フレキシブルCIGS太陽電池 (当センター作製。フレキシブルな セラミックス基板などの上に太陽電池を形成) サブモジュール効率:約16% CIGS太陽電池 安価、黒一色でデザイン性良好 宮崎のソーラーフロンティアが最大(2011年は600MW近く生産?)、他社はその1/10程度の生産量。 開発レベルでは多結晶シリコンと同等の変換効率。量産でも今後数年でモジュール効率15%越え? 今後増加が見込まれる、新型太陽電池 39
  40. 40. 色素増感太陽電池 半導体 (TiO2) 電解質色素 透明電極 透明電極 製造が簡単で、カラフルな太陽電池 変換効率と耐久性の向上が目下の焦点 (Fraunhofer ISE / DyeSol) 40
  41. 41. 有機薄膜太陽電池 p型とn型の有機半導体を 混ぜ合わせて塗布したもの 基板+電極 電極 ・室温で「塗る」だけでも製造できる ・カラフル、フレキシブル、軽量 ・変換効率はまだ数%程度だが、 室内用には既に量産(Konarka社など) ・耐久性向上には、酸素や水分を防ぐ バリアフィルムの性能が鍵に (ガラスだとそれなりに持つが、 やはりフレキシブルにしたい) ・将来の超低コスト太陽電池の候補 太陽電池 41
  42. 42. 多接合型太陽電池 Si系スタックセル フレキシブルな製品が市販されている (Uni‐Solar) ("i" の表記はドーピングしていないことを示す; nとpの中間的な性質を持つ半導体層) III‐V族化合物系スタックセル 桁違いに高価だけど高性能 宇宙用/集光型システムなどで利用 (n+, p+ などの表記はドーピング濃度の違い; 電気的特性を微妙に変えてあることを示します) CIS系スタックセル 研究段階 Si系より性能が良くなりそう? 透明導電膜 n型バッファ CuGaSe2 (Eg~1.7eV) CuAlO2 など n型バッファ CuInGaSe2 (Eg~1.1eV) 裏面電極 基板 (青板ガラス、箔、ポリマー等) n+InGaAs n+AlInP:Si n+InGaP:Si p InGaP:Zn p AlInP:Zn p++ AlGaAs:C n++InGaP:Si n+AlInP:Si n+InGaAs:Si p InGaAs:Zn p+ InGaP:Zn p++ AlGaAs:C n++InGaP:Si n+InGaAs:Si n+Ge p Ge基板 InGaP トップセル InGaAs ミドルセル Ge ボトムセル トンネル接合 トンネル接合 &バッファ 透明導電膜 バッファ 基板(ガラス) p a‐Si n a‐Si i a‐Si p μ‐Si n μ‐Si i μ‐Si バッファ 透明導電膜 電極 アモルファスSi トップセル 微結晶Si トップセル トップセル ボトムセル 利用する光の色が異なる太陽電池を積層(スタック)して、太陽光をより効率よく変換する 42
  43. 43. 研究レベルの太陽電池の変換効率の推移 (世界記録として公式に認められたもの) 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 1975 (データ出典:NREL, Best Research‐Cell Efficiencies) 変換効率(%) 2接合集光式 3接合集光式 単結晶シリコン 多結晶シリコン 薄膜シリコン CIGS CdTe 色素増感 有機薄膜 HIT 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 年 2015 43
  44. 44. 各種太陽電池の特徴 変換効率 省資源性 フレキシブル化 価格 単結晶シリコン ◎ △ × △ 多結晶シリコン ○ △∼○ × ○ 薄膜シリコン △ ◎ ◎ ○ HIT ◎ ○ × ○ CIGS ○ ◎ ◎ ◎ CdTe △ ◎ ○ ○ 色素増感 △ ◎ △ − 有機薄膜 △ ◎ ◎ − III‐V属多接合 ◎◎ △ ○ ◎(集光) それぞれ特徴がある(得意とする応用分野も異なる) 44
  45. 45. 集光式システム 太陽を追尾し、直射日光を集光して発電する 比較的高性能な太陽電池 (ハイブリッド型シリコン太陽電池や 化合物多接合型太陽電池など) 最近、市場が拡大中 光 45
  46. 46. フレキシブルだと何が嬉しい? 「曲がる」ことは実はさほど重要ではない。 もっとも大きな利点は「軽い」ことである(ガラスや金属枠がない) 体育館やスレート葺き 高速道路の防音壁 マンションのベランダ 人工衛星 移動体 スレート建材に貼り付けたモジュール 現時点では、薄膜シリコンの製品が主流。しかしCIGS型も伸びてきている 46
  47. 47. 建材一体型PVシステム 現時点ではまだマイナー 市場規模:2011年:58億ドル (MarketsandMarkets調べ) ・流通量が少なく、比較的高価 ・美観や強度に対する技術的要件がより高度になる 経験の浅いメーカーの製品ではトラブル例も ・フレキシブル型など、新しい技術も投入されつつある 今後、桁違いの拡大が予測されている 市場規模:2016年には 127億ドルに? (MarketsandMarkets調べ) 太陽光発電の中でも比較的未成熟で、拡大の余地が大きい市場 47
  48. 48. 途上国・新興国市場 無線通信基地(中国) 無電化地域(タイ) 市場は先進国だけでは無くなる。 また系統連系しない、off‐gridなシステムも 増えてくると予想される。 実際、近年はアフリカ・南米・中東等、 今まで無名だった市場でも大型の商談が 相次いでいる。無線・揚水・住宅用等の 小規模システムの利用の増加も見込まれる。 EPIA, Global Market  Outlook until 2016 (moderate scenario) 48
  49. 49. 対応すべき利用条件の多様化 熱帯・亜熱帯・砂漠など ベトナムでの利用例: 赤土が付着して赤っぽくなっている &設置角度も浅くなるので流れにくい (雨で流れやすくする技術に対するニーズ) その他、 ・生物による食害 ・雑草対策 ・畜舎からのアンモニア ・自動車への搭載(振動等) ・船舶への搭載 ・洪水頻発地域 ・パネルや電線の盗難 寒冷地・多雪地域など (写真:NEDO) 49
  50. 50. モジュール寿命 世界中の1920例の調査のまとめ (D. C. Jordan and S. R. Kurtz, Prog. Photovolt: Res. Appl. , 2011) 出力低下率は、大半は1%/年以下 (20年後でも初期の8割以上の性能を 保つのが普通) 屋外暴露試験の報告と並行して モジュールの保証期間も伸びている モジュール自体の寿命は、今後30年以上に伸びることが見込まれる(=発電コストさらに低下) パワコン・設計・施工等、システム全体での信頼性を上げることがより重要になる 50
  51. 51. パネル以外の部分(BOS)だってコストを下げられる ・現時点で既にドイツでは日本の1/3ぐらいの値段で設備が導入できている =現時点の技術だけでも、半額以下に下げられるはずである。 実際、2011年末時点で既に設備全体で29万円/kWの例が日本国内でも出現している。 ・加えて、下記の様なコスト低減が見込まれる。 スケールメリット: 流通量増大によるさらなる流通費・施工費等の低減 パワコン(インバータ)の価格低減: 従来のシリコンに代わり、SiCやGaNを用いたパワーデバイスの実用化が既に始まっている。 これらが普及するとパワコンの体積が1/10ぐらいになり、価格も数分の1になると見込まれる。 太陽電池そのものの効率向上: 近年の量産効果に比べれば進展はゆっくりであるが、太陽電池そのものの効率も 年と共に向上しており、今後も向上が見込まれる(今後20∼40年で1.5∼2倍?)。 効率が向上すると、それに反比例してBOSのコストが下がる。 従来型 (Si) 11kW SiC使用 15kW (出典:NEDO/FUPET) 51
  52. 52. 蓄電池併用システム ディーゼル発電が高コストなため、 未電化地域や離島等では現状でもペイしやすい (宮古島の太陽光・風力・蓄電池を組み合わせたシステム) 車両への応用が進んでいることから、 蓄電池は急速に安くなっている。 →先進国においても、数年のうちに 一般家庭での利用で経済的に 元が取れるようになりそう。 ・蓄電池付きの設備についても、今後急速な市場拡大が見込まれる。 ・途上国においては、バッテリーのメンテナンスシステムの構築が鍵になる。 52
  53. 53. Bloomberg New Energy Finance, Sustainable Energy in America 2013 Factbook 半世紀にわたって1つの経験曲線上に乗っている。 生産量が2倍になるごとに、価格がだいたい2割低下 太陽光発電モジュールの価格の変化 工業製品として典型的な価格低減を続けている 53
  54. 54. 太陽光発電の価格動向の予測例 住宅用から大規模まで、全ての用途で10年以内に競争力を持つようになる →「排出量削減コスト」はどのみちマイナスになる(それまでの間が特に競争激しそう) 太陽光発電の発電コスト ガス火力の 発電コスト 欧州での見積もり(日本より条件の悪い地域まで含む) 出典:Solar Photovoltaics: Competing in the Energy Sector, EPIA, 2011.9 太陽光発電の発電コスト 売電益 住宅用設備 地上設置 大規模設備 (ドイツ) (ドイツ) 54
  55. 55. 税 系統連系・諸手続き エンジニアリング 施工業者利潤 施工人件費 架台・配線等 インバータ モジュール流通費 モジュール製造費 太陽光のコスト構造の解析例 (米国、2011年) サービス (基本的に 国内) ハードウェア (日本でも似たようなコスト構成と見て良い。) 例えモジュール(パネル)等を全て 輸入しても、コストの半分以上は 国内経済に寄与すると見込める。 (むしろ競争促進のため、ある程度は輸入も必要) 出典:NREL, An Economic Analysis of Photovoltaics versus  Traditional Energy Sources:  Where are We Now and Where Might Be in the near future? コストの内訳 モジュール(パネル)の製造費は、発電コストの2割程度に過ぎない。 スケールメリットの確保と、太陽電池を「利用する」産業の育成が重要である。 55
  56. 56. 拡大する太陽光発電市場 まだまだ各国の政策に左右されるものの、拡大が続くと予測されている ただし、それ故に競争も激しい EPIA, Global Market Outlook for Photovoltaics 2013‐2017 56
  57. 57. 太陽電池モジュールは群雄割拠の状態 世界トップシェア企業でも7%未満、上位10社を合わせても4割に満たない →太陽電池自体はコモディティ化。安くなった太陽電池を、どうビジネスに活かすかが 今後の焦点。 REN21, Renewables Global Status Report 2013 57
  58. 58. 太陽光発電産業の波及効果 強化白板ガラス フレーム(金属枠) 端子箱 バックシート 充填剤 インタコネクタ エッジシール セル(太陽電池) 接続箱 パワーコンディショナ (インバータ) (蓄電池) 負荷・系統へ 部材供給・設備製造 ガラス、シリコン、樹脂… 製造装置、評価設備… (液晶テレビ等の産業と深く関係) 競争はどの分野でも激しい。だが、商機もあちこちに隠れている。 充填材(封止樹脂)ひとつとっても、 何十年も昔からEVAが使われている →最近の新材料なら、もっと長寿命or低コストに?(現在、メーカー各社が競争中) 電力制御 半導体(インバータ) 情報通信 送電・配電 蓄電池 応用 建築 移動体通信網 自動車・船 宇宙開発 途上国支援 (画像提供:JAXA) 58
  59. 59. 今からお金をかけて育てることで、 化石燃料によるエネルギーの値上がりを抑える (10年ぐらい先のための投資) コスト 年月 なんで助成するの? 化石燃料に頼っていると: ・だんだん出費が増大 再生可能エネルギーを増やすと: ・最初は普及費用がかかる ・でも増やしていくと、だんだん 化石燃料より安くなる ・一度安くなれば、そのまま安い たとえば○年後、 家一軒あたり+500円/月ぐらい? 59
  60. 60. 助成が無いと? 再生可能エネルギーは 必要だから買って早く安くして 国 待てばもっと安くなるんじゃ ないの? まだ買いたくないなぁ。 電力会社 企業 個人 国内でたくさん売れないと、安 くできないよ。もう海外生産だ けにしようかなぁ。 生産・流通企業 ボランティアだけでは、普及は充分進まない 開発資金 60
  61. 61. 助成があると? 助成するから、いまのうちに買い なさい。そのかわり、電気代(税 金)は少し高くなるよ。 売れるようにするから、安く 造れるようにしなさい。助成 はだんだん減らすよ。 国 電力会社 企業 個人 それなら、急いで量を増やして 安くしよう。そうしないと競争に 負ける。 生産・流通企業 それなら、早いうちに買っ た方が得だな。うちでも入 れようか。 最初はお金がかかるけど、うまくやれば価格を早く下げられる 助成金 (開発資金) 61
  62. 62. 電力会社 再生可能エネルギー の発電事業者 (個人、企業など) 電力消費者 (個人、企業など) 流通・販売 保守 製造 雇用 税金 波及効果 (経済効果)(社会) 国外へ輸出 輸出益 国外から輸入 (資金流出) 助成金 助成金 助成金 助成金の流れ 社会に還元されるように制度を設計・運用する 62
  63. 63. 関係者ごとの負担とメリットは? 助成 (安定化コスト) 電力消費者 負担:助成金 利益: 低排出の電力確保 雇用や経済効果設備設置者 負担:初期投資・場所・保守 利益:自前の電力 預金程度の利益? 電力会社 負担:系統安定化コスト 国内発電ビジネス減少 利益:燃料リスク低減 新たな商機 国・行政 負担:助成金 制度管理コスト 利益:エネルギー安全保障 経済効果 環境保護 設備製造・関連産業 負担:投資とリスク増大 利益:開発加速資金獲得 輸出競争力強化 関係者それぞれに負担と利益が発生 全体的には利益 63
  64. 64. 固定価格買取制(FIT)のしくみ 年月 エネルギーの 買い取り価格(タリフ) 一度導入してしまえば、その後一定期間は 買い取り価格(タリフ)が一定 Aさん 導入 (10∼20年間) 後から導入した人ほど低い額になる Bさん 導入 Aさん家の買取額 Bさん家の買取額 その時導入された設備に対する買取額 (設備導入コストの低減に応じて、毎年調整する) ・個々の設備については買い取り額を一定期間固定し、投資の安全性を高める ・価格低下に合わせて新規設備の助成水準を低減。市況に合わせて柔軟に変更可能 日本では2009年から太陽光の余剰電力に対して限定的に導入開始。 2012年から全量買取制度として主要再エネ全般を対象としたFITを施行。 64
  65. 65. 補助金打ち切り 補助金再開 余剰電力 買取開始 (JPEA作成のグラフに加筆) 全量買取 開始 65
  66. 66. 日本の太陽光関連産業の規模 関連産業規模は約1.4兆円(2011年度) 出典:OITDA, 光産業動向調査 66
  67. 67. 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Q1      Q3 Q2     Q4 年・四半期 設備容量あたりの導入費用(ユーロ/kW) (データ:BSW‐Solar, IEA‐PVPS ) 5.000 1.776 (約21万円/kW) 太陽光発電設備導入費用の推移の日独比較(税抜) ドイツ (屋根設置、 100kW以下) 日本(10kW以下) (2006年の為替 レートの場合) 日本のPVコスト低減は遅れている 設備導入費で2倍以上の差(FITの買取額(タリフ)では3倍以上) 彼我の価格差は技術的要因よりも、人的要因によるところが大きい 67
  68. 68. 日独の普及量の差 2005年頃に累計導入量で日独逆転 2011末でだいたい5倍の差 人口あたりでは7∼8倍 太陽光は累積普及量が2倍になる ごとに約2割価格が下がっている。 8倍の差は5割の価格低減に対応 →ほぼ経験曲線通りの価格差 68
  69. 69. 何をするべきなのか 導入費用の分布を低価格側に 寄せる 必要性がある 出典:Lawrence Berkeley National Laboratory, Why Are Residential PV Prices in Germany So Much Lower Than in the United States?, Feb 2013 69
  70. 70. 買取価格をどんどん下げる 買取価格をタイムリーに下げたことがドイツの成功を生んだ (米ローレンスバークレー研究所) Source:Why are residential PV prices in Germany so much lower than in the united states?, LBNL, Feb 2013 Revision FITのタリフ (買取額) 設備価格 (10kW未満の平均) 70
  71. 71. (同量の燃料) 製造 発電 燃やす 蒸気 タービン 発電 発電時は燃料不要 再生可能エネルギーは「前払い」 電力 電力 発電時も燃料が必要 71
  72. 72. 飲み屋に例えれば… 化石燃料: 入店料は安いけど、メニューは全て「時価」 ・あとでどれだけ値上がりするか分からない ・他のエネルギーが無ければ、足下をみられる ・使い続ける限り、お金が日本から流出 再生可能エネルギー: 前払い式の飲み放題 ・普及を進める段階では、まとまった費用がかかる ・その後は化石燃料を輸入しなくて済む ・将来のコストの見通しも立てやすい 72
  73. 73. ペースの調整が重要 あまり慌てて増やそうとしても… ・先立つものが続かない ・「前払い式」なので、普及速度を上げると、その分 一度にたくさんのお金がかかる ・輸入品が増えすぎる ・輸入品が増えて価格競争が起こるのは良いけれど、 あまり急激に増え過ぎても、国内産業にとって良くない ・粗悪品や問題施工が増える ・数十年間きっちり発電してくれないと、 お金を払った意味がない (人材育成には時間がかかる) 急ぎすぎると「技術」でなく、それを使う「人」が息切れしてしまう。 かといって、「のんびり過ぎ」でも普及しない。 どこかに「ちょうど良い」普及ペースがある。 73
  74. 74. 助成水準 助成費用あたり普及速度 低すぎ 高すぎ 出典:IEA 各国における費用対効果(風力の例) 助成が多すぎても少なすぎても費用対効果悪化 どこかに丁度良いところがある 74
  75. 75. 助成が多すぎた例 例:スペインの太陽光発電設備の導入量と予測 EPIA, Global Market Outlook Until 2015 過剰助成により 計画を大幅超過 助成水準を急速に削減 市場完全崩壊、1から再構築 甘やかしすぎてもダメ! 計画外の増加に国内産業が対応できず、 2008年は9割以上が輸入品になってしまった 75
  76. 76. 一通り普及したあとは? ドイツは控えめなシナリオでも当面の目標(2015年に35GW)を達成する →今後は太陽光の導入ペースは抑えめになる見込み(国内企業は淘汰へ) 助成による拡大は数年間。その間に自らの強みを育てねば、生き残れない EPIA, Global Market Outlook Until 2016 76
  77. 77. FITの出口戦略 現在の全量買取制度(FIT):最初の3年間は優遇 しかしあまりに導入ペースが速いようであれば、法令の例外条項を発動してでも たとえば下記のような対応が選択肢として考えられる。 ・買取価格のより頻繁な引き下げ ・IRRの計算の際、期間内に予想される値下がり(&規制緩和効果)を考慮 ・3年間とした優遇期間の短縮(地熱等は逆に延長の議論もあるが) ・期間後に稼働開始した場合、買取期間をその分削減する等のペナルティを課す ・事前に取り決めた以上の量が申請された時点で、自動的に買取価格を引き下げ では、さらにその先は? 太陽光発電は、最終的には10円/kWh近い値段での卸価格が期待されている (ドイツで現在12円程度だが、日照は2割少ない。現在の日本でも可能なはずである。 ドイツは10MW以上は既に助成対象から外れ、自由市場取引。一部で9割買取や FIP(feed-in premium; 市場取引価格にゲタを履かせる形態の助成も) 日本も今後自由市場へ移行していくとき、どんな選択肢があるのか? 77
  78. 78. 試作・実証段階 (第2世代バイオ燃料など) 高コストギャップ段階 (太陽光発電など) 時間/発達段階 普及量 低コストギャップ段階 (陸上風力発電など) 成熟技術 研究開発の支援(融資、税控除など) FIT/FIP FIP、技術別のTGCなど TGC(グリーン電力証書)、排出権取引など IEA, Deploying Renewables: Principles for Effective Policies (Sep 2008) を元に作成 ボランタリーな需要の喚起 発達段階ごとの推奨制度(IEAによる) 本来は普及段階に応じて助成形態も変える (FIT一本槍のドイツはむしろ例外的) 78
  79. 79. FITの次 の選択肢の例 (a) 単純にFITの買取額や買取範囲を減らしていく (b) FIP (feed-in premium; 市場取引価格にゲタを履かせる形態の助成) (c) 入札式FIT (買取額を入札で決める) (d) グリーン電力証書ベースの方式(RPS等) 等々 価格低減により、日照条件の良い国々では、殆ど助成無しでも増加が見込まれる。 (現状でも下手にディーゼル発電するより安くなってきている) いずれにせよ、だんだん競争は強まる。 運用コスト低減と品質の確保の両立が必須に。 79
  80. 80. 太陽光発電の普及予測 20年ほどで世界の電力の1割を賄える 80
  81. 81. 今後はこれが当たり前に! (群馬県 太田市 パルタウン) (ドイツの 大規模発電所) 81
  82. 82. 太陽電池に適する売り方 太陽電池の特徴: ・世界中の殆どの国で使える ・どこでも生産できる(工場ごと買ってこれる) ・石油で言えば油ではなく、「油田そのもの」。 適すると思われる売り方: ・最初は輸出して、相手国に市場を形成 →市場が育ってきたら、現地生産 (貿易収支上、相手国から求められるはず) ・太陽電池だけでなく、周辺機器、製造機器、 応用製品・技術、他電源や送配電等までセットで売る (総合力で売る。パネルだけで考えるな) 82
  83. 83. 日本の再エネ全体の課題 ・国全体のマスタープランの欠如 どの地域に、どの再エネを、どれだけ、どんなペースで導入するか 送電線をどこにどれだけ設置するか 例:北海道は冬期や夜間の電力需要が多い。太陽光以外が重要 ・変動性電源活用のための情報不足&インフラ不足 ・設備の台帳と稼働データのリアルタイム収集 ・出力予測、需給変動に応じた価格設定とスポット市場 ・遠隔操作による出力抑制 ・構造問題 ・エネルギー供給構造や産業構造の変化への対応 そのものが遅い 例:新興国市場開拓での出遅れ これからインフラ関係で大きな伸びが見込まれるのに…?(再エネに限らない) ・少子高齢化・教育問題等がそれに輪をかけている ・電力だけに議論が偏りすぎ。熱利用や省エネ(建物断熱強化等)も進める余地あり そもそも化石燃料コストの増大リスク(本資料冒頭)をどれほどの人が認識している? ・業界(JPEA)も存在意義の主張が不足。EPIAやSEIAを見倣う余地が多々有り (EEX webサイトより) 83
  84. 84. ・再生可能エネルギーの普及は: ・金がかかる、リスクもある。 ・だが、経済・エネルギー・環境の並立に貢献する。 ・低炭素化は「負担」と考えるな。 人・物・金の流れを変えるのが真の負担、同時に商機。 ・太陽光発電: ・実用的なコストにできることは実証済。 コスト低減や普及を妨げるのは、主に人的要因。 ・各国の政策に影響は受けるが、普及拡大は確定的。 ・拡大が見込まれるだけに、競争も激しい。 世界を意識した商売を。関連・応用産業重要。 まとめ 84
  85. 85. アドバイス(やや毒舌) ・ニセ科学や陰謀論に注意 この状況で 石油もっと使え はあり得ない ・万能の解決策は無いと知れ いますぐに使える対策が全て必要 他国へもセットで売り込むべし ・ネガティブ禁止 「難しい」「慎重に」「検討が必要」などと 繰り返すだけの意見は聞き流せ ・挑戦すればチャンス:解決策は必ずある ・抵抗すればジリ貧 85
  86. 86. 解説資料 太陽光発電全般 ・産総研 太陽光発電研究センターの解説「太陽光発電とは」 http://unit.aist.go.jp/rcpvt/ci/about_pv/index.html ・「波に乗れ にっぽんの太陽電池」 各国動向と助成制度のポイントを解説 ・「図解 最新太陽光発電のすべて」 技術的な話をご紹介 ・「太陽と風のエネルギー」 小・中学生向け図鑑(やや高価) ・「国民のためのエネルギー原論」 エネルギーや政策の議論の叩き台に 助成制度 ・なっとく!再生可能エネルギー http://www.enecho.meti.go.jp/saiene/index.html ・「フィードインタリフ制度」(固定価格買取制度)解説 http://ksakurai.nwr.jp/R/slides/WhyFIT/ だまされないために ・ニセ科学の見分け方 http://ksakurai.nwr.jp/R/slides/Nisekagaku.pdf 86
  87. 87. ご清聴有難う御座いました 光(光子) ‐ + 電子 87
  88. 88. 参考資料 (ごちゃごちゃと) 88
  89. 89. 震災・原発事故に関して(私見) ・原発事故 ・事故を防ぐ技術はあった ・巨大津波の可能性の警告も、事前になされていた →「何故防げなかったか」をリスク工学的に明らかにしないと、信頼は得られない ・原発の今後 原発全部をすぐに止めると、一気にお金(数十兆円)がかかりすぎる 全廃するにしても、ドイツのように30年位かけるのが結局は一番の早道? 原発を長期的にどうするか、は原発関係者が信頼を得られるかどうか次第 (技術よりも、「人」の問題) ・再生可能エネルギーの導入ペース なるべく速く増やしたい状況だけど、急ぎすぎると やっぱりお金が続かなくなる。ペースを守って。 ・今後のエネルギー政策の方向性 ・お金の面からは当面、天然ガスと使える原発を使わざるを得ない だが天然ガスにもそう長く頼っていられそうにない ・その間に再生可能エネルギーを育てる 現状分かっている資源量だけでも、おそらく電力の3∼4割程度は可能 それ以上については、まだ調査不足(特に地熱) 89
  90. 90. 科学的な信頼性のチェック方法 ・手法やデータそのものの信頼性が十分か ・他の科学的事実と整合するか、否定されていないか ・別の人による追試で再現されているか ・別の実験手順・モデル・測定方法等による追試で確かめられているか ・データや信頼性を歪めたり、ねつ造していないか ・信頼性の低い仮説を主要な根拠にしていないか ・査読等の科学的手順を踏んでいるかどうか その分野の専門家に広く認められているか ・本当にその分野の「専門家」かどうか 主張がその分野で世界的に認められている人物か ・陰謀論や詭弁でごまかしていないか 当該分野の専門家による チェックが必要 ・相応の専門知識と、意見の 信頼性の裏付けが必要 専門外の人間でも チェック可能 ・主に手続き的・倫理的な チェック ・比較的容易に調べられる 90
  91. 91. 科学的信頼性の確保の代表的手順 学会で 発表 論文で 発表 複数の論文 による検証 新しい データ・ 仮説 他の科学者達 反論、指摘等 査読等 ・他グループによる追試 ・別角度からの検証 ・既知の科学的事実との照合 実用性の確認 ・予測と事実の照合 91
  92. 92. 主な対策心得 ・うわべよりデータ 誠実な人は、ぶっきらぼうかも知れない ・量より質 流布している情報量だけで判断するな ・想像より現実 身の回りの変化や、世界の動きと矛盾してないか? ・確実な証拠が無ければ、「わからない」のまま取っておけ わからないうちは、調査に徹せよ ・現実逃避するな 自分に都合が良いからという理由だけで信用するな ・「本物の専門家」を探せ その分野で世界的に認められている人物か? ・「それらしい数式や用語」に騙されるな 「一見それらしいが無意味な文章」を並べる例もある 92
  93. 93. ある種の陰謀論へのツッコミ ・ 地球温暖化は、科学者が研究費を得るためにでっち上げた陰謀だ ? →そのような確実かつ検証可能な証拠がない。(証拠なしに人を犯罪者扱いしている) →世界中の、何千人もの人間が、何十年もそのような陰謀を進めていると考えるのは 非現実的。 →それだけの大規模な取り組みの結論をひっくり返せたら、科学的にものすごい業績 (それこそ、アインシュタインの全業績に匹敵するかも)。インセンティブはより強い。 科学者としては、結論をひっくり返す方が大業績。陰謀論の論理自体に無理がある。 →懐疑論者は、 オレはそういう証拠をみつけたぞ、どうだ凄いだろう と 科学的に十分な裏付けが無いのに主張している。 オレオレ詐欺 と変わらない。 ・ 地球温暖化は、原発や再生可能エネルギー業界の利権による陰謀だ ? →利権の存在のみを根拠に疑うならば、最大の利権である化石燃料業界を疑わないのは なぜ? 93
  94. 94. 太陽光エネルギーのゆくえ 太陽光 エネルギー 10 反射(散乱) 0∼2 熱 8∼10 黒土・黒い屋根など 反射(散乱) 1∼2 森林(バイオマス) 砂漠 反射(散乱) 3∼5 熱 5∼7 反射(散乱) 1∼2 熱6∼8 電力 1∼2太陽電池 燃料 熱・水蒸気 太陽エネルギーから燃料をつくる 太陽エネルギーから電力をつくる 太陽エネルギーは捨てられている 太陽エネルギーは捨てられている 94
  95. 95. CO2 化石燃料 電力 火力発電 熱(損失) 化石燃料による温暖化への影響量 人類の全消費 エネルギー: 16TW (2007年) 人為的なCO2増加による 太陽エネルギーの吸収増加量 (1750∼2005年, CO2分のみ) : 約850TW 人為的に放出する熱よりも、蓄積したCO2による熱吸収の増加量の方が桁違いに大きい 人類の消費電力: 2TW (2007年) (地球に届く 太陽エネルギー: 180000TW) (最終的に 熱になる) 95 放射強制力: IPCC AR4 WG1 Table 2.1 より。 1750∼2005年の間のCO2増加による放射強制力の 増加は1.66W/m2。地球の表面積:5.1×10^14m2。
  96. 96. 製造 運搬・設置 運転(発電) (20∼35年以上) 解体 リサイクル 廃棄 (ガラス、半導体、金属など、構成材料の大部分) 原料採鉱・精製 保守点検 (少ない)(燃料) 太陽光発電のライフサイクルはどんなものか ・運転に燃料がいらない、保守の手間も少ない ・ライフサイクル中のエネルギー消費や温暖化ガス排出は殆どが原料精製や製造による ・リサイクルするとさらに環境性能が上がる(殆どの構成材料がリサイクルできる) 不要 96
  97. 97. エネルギー源としての性能評価方法(ペイバック)の違い 火力発電の場合 製造 建設等 運転 (発電) 製造等に使う エネルギーに… 相当する発電量 を得ることが 「ペイバック」 運転用燃料は 無視されている 太陽光発電等の場合 製造 設置等 運転 (発電) 製造等に使う エネルギーに相当する 発電量を得ることが 「ペイバック」 運転用燃料は そもそも不要 同じ「ペイバックタイム」でも、実際の性能は全く異なる 「ペイバック」するのは、運転用燃料を無視した場合のみ。 当然ながら、利用した分だけエネルギー資源は減少する。 運転用燃料が不要。自然エネルギーを 吸収して、「本当にペイバック」する。 97
  98. 98. 20GJの 一次エネルギー (石油など) 「効率が低い」? 72∼108GJ (消費した燃料のエネルギーの 何倍もの電力を発生) 6GJ∼ 10GJ (損失により、元の燃料の エネルギー量より必ず小さくなる) 太陽電池の「変換効率」は無尽蔵かつ無料のエネルギー源からの変換効率で、 火力発電等のような有限かつ有料の燃料からの発電効率ではありません。 両者の絶対値を比較しても無意味です。 同じ「燃料消費量あたりの発電性能」ならば、太陽電池の方が桁違いに高性能です。 変換「効率」14% (燃料を消費しない) 太陽光 (無尽蔵) 「効率」30∼50% 「効率」360∼540% (設備1kWp分) 設備 製造 燃焼 (火力発電) 98
  99. 99. 発電量あたりの燃料消費量の違い (内山洋司、電力中央研究所報告Y94009より) 約20年前の時点で、再生エネの方が発電量当たりの燃料消費量が桁違いに少ないことが 国内においても示されています。 化石燃料 (原発も化石燃料は節約できる) 1994年当時ですら、 太陽光発電は化石燃料火力よりも 桁違いに少ない化石燃料で 同じ量の電力を供給する性能あり 99
  100. 100. 温暖化ガスの排出量 温暖化ガス(CO2)の排出量を数%以下に削減できる 0 200 400 600 800 1000 化石燃料火力発電 原子力発電 波力 海洋温度差 太陽光発電(旧来技術) 太陽光発電(最新技術) 風力発電(寿命20年) 地熱 水力 バイオマス火力(森林) 発電量あたりの温暖化ガス排出量 (g‐CO2/kWh) 再生可能 エネルギー 枯渇性 エネルギー 11 15 25∼34 17∼31 31∼48 ∼132 ∼91 10∼29 519∼975 大幅削減(多くは数%まで減少) ・全て日本国内での見積もり。出典は別記。 ・風力は設計寿命の20年、他は稼働期間30年で計算。 ・波力と海洋温度差のデータは古く、これよりも向上が予想される。 26∼62 100
  101. 101. エネルギーペイバックタイム(EPT) 多くの再生可能エネルギーは、既に化石燃料以上の性能を持つ ・全て日本国内での見積もり。出典は別スライド参照。 ・波力と海洋温度差のデータは古く、これよりも向上が予想される。 0 2 4 6 8 10 化石燃料火力発電 原子力発電 波力 海洋温度差 太陽光発電(旧来技術) 太陽光発電(最新技術) 風力発電(寿命20年) 地熱 水力 バイオマス火力(森林) 太陽熱温水器等(参考) エネルギーペイバックタイム(EPT)(年) 再生可能 エネルギー 枯渇性 エネルギー 1.3∼2.3 0.60 0.97 0.56∼0.79 0.96∼1.9 1.4∼2.6 ∼6.0 ∼3.75 0.40∼1.3 1.4∼5.0 1.9∼5.3 各種発電方式のエネルギーペイバックタイム (日本国内での見積もり、風力以外は寿命30年) 101
  102. 102. 太陽光発電設備のLCA計算範囲例 (出典:みずほ情報総研、2008年、 NEDO報告書No. 100012583) 主要な要素は全て考慮されている (他は誤差程度の影響しか見込まれない) 102
  103. 103. 製造工程 第三者機関により、企業秘密まで含めて 使用原料や工程などを逐一調べ上げている 構成材料セル構造 太陽光発電のEPT調査例 セル/ モジュール 架台 周辺機器 原料製造国による違い 使用後処理工程 (出典:みずほ情報総研、2008年、 NEDO報告書No. 100012583) 103
  104. 104. 蓄電池って要るの? …… 時間 出力 時間 出力 個々の設備の変動が激しくても、広い範囲では平滑化される。 導入量が数十GW単位になると、日によってはピーク電力が余るようになり、2∼3時間分 程度の蓄電池があった方が得になる可能性がある。 ただし基本は「その日のうちに使い切る」 (翌日まで持ち越せるようにするのが得になるの は、他の電源よりも発電コストが安くなってから)。 104
  105. 105. 変動とならし効果の実例 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Time [min] irradiance[kW/m2] ST062 ST079 ST063 ST057 ST055 ST026 ST082 ST046 ST034 ST007 ST015 ST037 ST030 ST035 ST009 ST099 ST095 ST043 ST008 total 東京電力管内 約20箇所における一日の出力推移の例。 中央の赤線が20カ所分の平均。 ・雲の通過で激しく変動 ・数km以上離れると、 互いに打ち消し合う →合計ではずっと小さな 割合の変動に ・実際には数十万、数百万 箇所に導入される →これよりずっと滑らかに 速い出力変動は、送電網全体では実用上問題ない水準まで均される 105
  106. 106. 出力抑制 電線の電圧 規定の範囲 過電圧になるのを防ぐため、 自動的に停止する(出力抑制) →電力が無駄になる 狭い地域に集中して設置した場合に起こる問題 (群馬県太田市における集中導入の試験例) 各家庭での発電によって電圧が少し上がる ・既存技術の組み合わせで解決可能。 ・どうするのが一番安くなるか、系統側の改良費用を どこから出すか? ・太陽光でなくとも、火力発電を減らすには 系統の改良がどのみち必要(SmartGrid技術など)。 106
  107. 107. 「風力発電の導入率が総需要電力量の20%以内である場合、風力発電の変動と不確実性に起因する系統運用コ ストの増加は、約1∼4ユーロ/MWhとなり、これは風力発電の卸価格の10%以下である。」 (IEA Wind Task 25 、風力発電が大量に導入された電力系統の設計と運用) 系統安定化に関するIEA報告書 出力変動の激しい風力でも、実用的な対応コストで普及可能107
  108. 108. 予測と「見える化」 EEXのサイトで、風力や太陽光の出力予測と現時点での出力が毎日公表されている SMAのサイトで太陽光の発電状況がわかる 108
  109. 109. 風力発電における出力予測の誤差の実例 ドイツの単一地域、24時間前 ドイツ全域、24時間前 ・単一のウインドファーム毎にみれば、予測誤差は10∼20%ぐらい残る ・広い地域で見れば、風力の出力予測の誤差は数%程度に抑えられる (=9割方「アテに出来る」電源になる) 出典:風力発電の系統連系∼欧州の最前線∼ 欧州風力エネルギー協会(訳:日本風力エネルギー学会) ISBN: 978‐4‐906826‐00‐1 109
  110. 110. •節電を促す効果高い •現行設備の変更不要 •余剰電力が少ないケースには不向き •戸建住宅向き •節電を促す効果薄い •現行設備は配線変更工事が必要 •余剰電力が少ないケースにも向く •公共・産業用には事実上必須 •電力会社自身の設備、市民発電所等 (図:経産省) 110

×