1. 太陽光発電導入の経済性評価方法
ECONOMIC EVALUATION OF
THE INTRODUCTION OF PHOTOVOLTAICS
1
岩崎
康志(電気通信大学大学院情報システム学研究科博士前期課程)
山本佳世子(電気通信大学大学院情報システム学研究科)
GISA 学術研究発表Web大会

2. 発表構成
背景と目的
 本研究の位置付け
 本研究の独自性・有用性
 評価方法
Ⅰ．日射量解析
Ⅱ．太陽光発電設置可能面積
Ⅲ．発電量
Ⅳ．太陽光発電導入の損益評価
 評価対象地域の選定
 評価対象地域への適用
 結果
 結論と今後の研究課題

2

3. 背景と目的(1/3)
背景
一昨年発生した東日本大震災により、一部地域では電力設備が被
害に遭い、電力の供給が滞る事態が発生した
また、直接的な被害が無い地域でも電力会社による計画停電が行
われ、電力供給が不安定となった
一般家庭でも発電が可能で環境リスクが低い
太陽光発電が注目を集めている
太陽光発電の導入に対する支援
一般家庭
政府
補助金
電力会社
電力買取制度
3
導入を考える世帯が増えている

4. 背景と目的(2/3)
問題点
太陽光発電装置の導入費用が高額
 設置費用を回収できるかわからない
・太陽光発電の設置場所により、日射量が違い発電量
に差が生じる
・自治体ごとに補助金の金額に差がある


容易に導入には踏み切れない
太陽光発電を導入することで、
どの程度の損益が見込めるのか？
 場所の違いによる損益の差はどの程度あるのか？

4

5. 背景と目的(3/3)
本研究の目的
 太陽光発電を導入する利用者側の視点に立ち、一般家庭
の利用者にどの程度の損益をもたらすのかを推計し、
太陽光発電導入の適否を評価する方法を提案する
• 都道府県レベルの地域全域を評価対象地域とし、場所
による日射量や各自治体の補助金の金額の相違から、
どの程度の損益の差が生じるのかをGISを用いて詳細な
地区レベル単位で把握する
5

6. 本研究の位置づけ
太陽光や風力など様々な発電方法
による発電量を比較
GISを用いた発電量推計
経済性
古市ら
(2011)
全国を対象とした太陽光発電の
補助金投入額による
発電量の相違を明らかにした
杉原ら(2011)
分山・江原
(2008)
太陽エネルギーによるCO２削
減、省エネ効果を推計
篠原ら(2010)
本研究
田村ら(2010)
都道府県レベルで損益を求め
導入場所の補助金などの違い
による地域差を表す
余剰電力に着目し、太陽光発電を設置
する需要家と設置しない需要家それぞ
れの場合の経済性を分析した
6

7. 本研究の独自性・有用性
独自性
太陽光発電導入による損益をデジタル地図上に表
し、500mメッシュ単位による損益の分析
 都道府県全域を評価対象地域とすることにより地
域差を表す

有用性
評価方法の提案により、本研究の評価対象地域以
外でも使用可能
 太陽光発電導入への補助金政策等を行っている自
治体に対し、政策評価を行うことが可能

7

8. 研究方法
国土地理院作成基盤地図情報
数値標高モデル標高データを利用
政府統計の総合窓口(e-stat)
「地域メッシュ統計 平成17年国勢調
査」500ｍメッシュ単位世帯数
「住宅・土地統計調査（平成15年）」
各自治体の建物建築面積データを利用
標高データ
建物データ
Ⅰ．日射量
Ⅱ．太陽光発電設置可能面積
GISとして、ESRI社
のArcGIS Ver10.1
を利用し情報解析や
データの重ね合わせ
を行う
Ⅲ．発電量
Ⅳ．太陽光発電導入
の損益評価
余剰発電量
余剰発電量＞0
余剰発電量＜0
導入費用
維持費用
補助金
8
経済性評価

9. Ⅰ．日射量解析
ArcGISの日射量解析ツール
• 大気的な影響や位置の緯度と標高、傾斜角と傾斜方向、太陽の角度お
よびその周囲の地形による影の影響を考慮することができる
• 計算された総日射量は全天日射量として示される
• 直達日射、散乱日射および全天日射の計算がすべての場所について繰
り返し実行され、評価対象地域全域の日射量マップが生成される
出典：ESRI 日射量解析について
標高データ
ポイントデータ→ラスタデータ
日射量解析
ツール
日射量解析
日射量マップ
分割
500mメッシュ単位
日射量マップ
9

10. Ⅱ．太陽光発電設置可能面積
各自治体ごとに一戸建て住宅の平均建築面積に
設置効率等を乗じて太陽光発電設置可能面積を求める
S：一戸建て住宅の太陽光発電設置可能面積(㎡)
CS：屋根形状効率
CR：屋根領域効率
Sh：一戸建て住宅の建物建築面積(㎡)
θ：屋根の角度
Ⅲ．発電量
日射量と太陽光発電設置可能面積を乗じたものに
モジュール効率、大気効率を考慮し、年間発電量を求める
G：年間発電量(Ｗｈ)
CT：大気効率
S：太陽光発電設置可能面積(㎡)
Cm：モジュール効率
H：日射量(Ｗｈ/㎡)
10

11. Ⅳ．太陽光発電導入の損益 (1/2)
年間余剰発電量を導出
年間発電量が年間使用電力量以上のメッシュの場合
年間発電量が年間使用電力量未満のメッシュの場合
G：年間発電量(Wh)
P：導入損益
PVi：初期装置導入費
GS：年間余剰発電量（Wh） GC：年間使用電力量（Wh）
MC：電気料金
MS：電力買取価格
11
PVｍ：装置維持費
M：補助金

12. 太陽光発電導入の損益 (2/2)
太陽光発電の耐用年数をT年として、
T年間使用したときの太陽光発電導入損益を計算
電力買取価格の調達期間(TM)は10年間
P(T )をデジタル地図上に表し、
場所による損益の差を詳細な空間スケールで把握
12

13. 評価対象地域の選定(1/2)
％
杉原らにより、日射量と太陽光発電設置可能面積の関係から
多くの発電量を見込める地域とされている神奈川県全域に適用
10
太陽光発電普及率(2012)
9
8
7
6
4.6%
5
3.6%
4
3
2
1
今後導入を考える世帯が
増えると予想できる
0
秋青北新石山富福京東神岩大千福鳥和高宮茨埼全奈三徳兵島愛岐群山鹿香栃愛沖長静広福滋山大長岡宮熊佐
田森海潟川形山井都京奈手阪葉島取歌知城城玉国良重島庫根媛阜馬口児川木知縄崎岡島岡賀梨分野山崎本賀
道
山
川
島
13

14. 評価対象地域の選定(2/2)
神奈川県では各自治体ごとに補助金の金額に差があり、
最終的な損益に各自治体間で差が生じることが想定できる
8万円
各自治体の１ｋWあたりの補助金
定額
7
6
5
4
3
三浦市は市としての
補助金が給付されていない
2
1
0
三 南 横 鎌
浦 足 須 倉
市 柄 賀 市
市 市
茅 厚 小 真 松 大 愛 清 綾 寒 座 葉 秦 逗 湯 箱 開 中 大 大 藤 海 山 川 平 横 伊 二
ヶ 木 田 鶴 田 井 川 川 瀬 川 間 山 野 子 河 根 成 井 和 磯 沢 老 北 崎 塚 浜 勢 宮
崎 市 原 町 町 町 町 村 市 町 市 町 市 市 原 町 町 町 市 町 市 名 町 市 市 市 原 町
14
市
市
町
市
市

15. 評価対象地域への適用(1/2)
国の補助金制度
・１kWあたりのシステム価格が50万円以下のもの
１kWあたり1.5万円
・１kWあたりのシステム価格が41万円以下のもの
１kWあたり2.0万円


神奈川県の補助金制度
ＨＥＭＳ機器と併せて、住宅用太陽光発電システムを設置する場合
に補助の対象となる
すべての住宅がHEMS機器を導入するわけではないので、本研究
では県の補助金は考慮しない

装置設置価格 １kWあたり46.6万円
経済産業省資源エネルギー庁「平成25年度調達価格検討用基礎資料」2012年(10月～12月期)


装置維持費にはパワーコンディショナーの交換費用を考慮
装置耐用年数20年
15

16. 評価対象地域への適用(2/2)

4つのシナリオを想定し計算を行う
シナリ
オ
装置価格
(１ｋWあたり)
国の補助金
(１ｋWあたり)
モジュール
(変換効率)
A
46.6万円
1.5万円
(平均装置価格)
シリコン多結晶系
(15.0％)
B
41.0万円
2.0万円
シリコン多結晶系
(15.0％)
C
41.0万円
2.0万円
化合物系
(12.0％)
D
46.6万円
補助金なし
(国、市区町村)
シリコン多結晶系
(15.0％)
16

17. 結果(1/8)
シナリオ
A
平均損益(円)
+156,114
平均年間利益(円)
+90,208
17

18. 結果(1/8)
シナリオ
平均損益(円)
平均年間利益(円)
+156,114
A
+90,208
x 10000
40
20
0
-20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
年
-40
-60
-80
-100
-120
平均回収期間
18.3年
-140
18
-160
-180

19. 万円
結果(2/8)
30
19
損益
25
年
18.8
回収期間
18.6
18.4
20
18.2
15
18
17.8
10
17.6
17.4
5
17.2
0
17
横横横横川川横大綾座横川三川横川横茅横横横相横横横平横横寒相清相横海逗藤横川厚箱真鎌小秦横愛葉湯南伊大川松大山二開中
浜浜須浜崎崎浜和瀬間浜崎浦崎浜崎浜ヶ浜浜浜模浜浜浜塚浜浜川模川模浜老子沢浜崎木根鶴倉田野浜川山河足勢磯崎田井北宮成井
市市賀市市市市市市市市市市市市市市崎市市市原市市市市市市町原村原市名市市市市市町町市原市市町町原柄原町市町町町町町町
西南市鶴川幸神
中高 中港多港市保泉戸市緑磯瀬 旭金 市 市栄市 都宮
市 青 町市市 麻
区区 見崎区奈
区津 原北摩南 土区塚南区子谷 区沢 中 緑区
筑前
葉
生
区区 川
区 区区区区 ケ 区区 区区 区 央 区
区区
区
区
19
区
区
谷
区

20. 結果(3/8)
シナリオ 平均損益(円) 平均年間利益(円)
+388,626
B
+90,208
x 10000
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
-20
年
-40
年
-60
-80
-100
-120
-140
-160
平均回収期間
15.6年
平均回収期間
15.7年
20

21. 結果(3/8)
シナリオ 平均損益(円) 平均年間利益(円)
B
+388,626
+90,208
21

22. 結果(4/8)
多くの余剰発電量が見込める地域で
は効率が上がると損益が大きくなる
万円
60
年
16.2
損益
回収期間
16
50
15.8
40
15.6
30
15.4
15.2
20
15
10
14.8
0
14.6
横横川川川横座川川横大横綾横横横横横横相横横海寒横川横茅相横相藤横三横平川清逗横箱厚愛葉鎌小真伊湯秦大二松山中南開大
浜浜崎崎崎浜間崎崎浜和浜瀬浜浜浜浜浜須模浜浜老川浜崎浜ヶ模浜模沢浜浦浜塚崎川子浜根木川山倉田鶴勢河野磯宮田北井足成井
市市市市市市市市市市市市市市市市市市賀原市市名町市市市崎原市原市市市市市市村市市町市町町市原町原原市町町町町町柄町町
西南中多幸鶴 高川神 旭 保中港港瀬市市戸泉市 緑宮磯市市金市 栄 都 麻 青
市 市町
市
区区原摩区見 津崎奈 区 土区北南谷 中塚区 区前子 南沢緑 区 筑 生 葉
ケ 区区区 央区
区区 区 区区川
区区 区区区
区 区 区
区
区
谷
22
区

23. 結果(5/8)
シナリオ 平均損益(円) 平均年間利益(円)
C
+26,606
+72,509
23

24. 結果(5/8)
シナリオ 平均損益(円) 平均年間利益(円)
+26,606
C
+72,509
x 10000
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
-20
年
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
平均回収期間
19.6年
24

25. 万円
結果(6/8)
10
年
20.5
損益
8
回収期間
20
6
19.5
4
19
2
18.5
0
-2
損益がマイナスになる地域が現れ
る
18
横 横 横 大 座 川 横 川 横 横 横 横 横 横 川 相 相 厚 真 横 海 秦 葉 愛 湯 大 大 開 中
横 三 横 綾 茅 平 横 横 横 横 清 相 川 寒 川 逗 横 藤 箱 鎌 小 川 横 南 伊 松 川 山 二
浜 須 浜 和 間 崎 浜 崎 浜 浜 浜 浜 浜 浜 崎 模 模 木 鶴 浜 老 野 山 川 河 磯 井 成 井
浜 浦 浜 瀬 ヶ 塚 浜 浜 浜 浜 川 模 崎 川 崎 子 浜 沢 根 倉 田 崎 浜 足 勢 田 崎 北 宮
市 賀 市 市 市 市 市 市 市 市 市 市 市 市 市 原 原 市 町 市 名 市 町 町 原 町 町 町 町
市 市 市 市 崎 市 市 市 市 市 村 原 市 町 市 市 市 市 町 市 原 市 市 柄 原 町 市 町 町
神
西 市 鶴
南
栄
川 港 港 緑 戸
市 高
多
麻
都 市 宮 青 市 市
市
町
市 中 幸 保 泉 磯 金 瀬 旭 中 市 市
奈
区
区 見
区
崎 区 区 土 区 子 沢 谷 区 原 中 緑
北 南 区 塚
南 津
摩
生
筑
前 葉
川
ケ 区 区 区
区
区 区 区
区 区 区 区 央 区
区
区
区
区 区
25
区
区
谷

26. 結果(7/8)
シナリオ 平均損益(円) 平均年間利益(円)
D
+55,406
+90,208
26

27. 結果(7/8)
シナリオ 平均損益(円) 平均年間利益(円)
+55,406
D
+90,208
x 10000
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
-20
年
-40
-60
-80
-100
-120
平均回収期間
19.4年
-140
-160
-180
27

28. 万円
結果(8/8)
16
年
20.2
損益
14
回収期間
20
19.8
12
10
19.6
19.4
19.2
8
19
6
4
18.8
18.6
18.4
2
18.2
0
18
横川横川川川川横横横綾大横座横横川横横横横横清海横横横相寒茅相横逗相藤平箱横川三厚愛葉横真鎌小湯秦伊大二南山開中大松
浜崎浜崎崎崎崎浜浜須瀬和浜間浜浜崎浜浜浜浜浜川老浜浜浜模川ヶ模浜子模沢塚根浜崎浦木川山浜鶴倉田河野勢磯宮足北成井井田
市市市市市市市市市賀市市市市市市市市市市市市村名市市市原町崎原市市原市市町市市市市町町市町市原原市原町町柄町町町町町
都麻
青 市町 市 市
西川南幸高多中鶴神市 中 港港宮保泉緑戸磯 市瀬金旭市 市市栄 市
筑生
葉
区崎区区津摩原見奈
区 北南前土区区塚子 谷沢区南 中区 緑
区 区区区区川
区区区ケ 区区 区区 区 央 区
区区
区
谷
区
区
区
28

29. 結論と今後の研究課題(1/6)
シナリ
オ
装置価格
(万円)
補助金
(万円)
モジュール
(変換効
率％)
平均損益
(円)
平均年間利益
(円)
平均回収期間
(年)
シリコン
+156,114
+90,208
18.3
シリコン
A
46.6
1.5 多結晶(15)
B
41.0
2.0 多結晶(15)
+388,626
+90,208
15.7
C
41.0
2.0 化合物(12)
+26,606
+72,509
19.6
D
46.6
なし 多結晶(15)
+55,406
+90,208
19.4
シリコン
シナリオCの様に変換効率が下がると、最終的な損益が大きく
下がり、シナリオDの補助金が無い場合よりも損益が下がって
しまう
 太陽光発電を導入する際は装置価格だけでなく変換効率に注目
29
する必要がある


30. 結論と今後の研究課題(2/6)
シナリオ
A
B
C
D
平均回収期間(年)
18.3
15.7
19.6
19.4
太陽光発電の耐用年数が20年の場合には、初期投資額を回
収でき、利益を見込める
 シナリオAとDより補助金は回収期間を１年程短くする効果
がある
 回収期間の差は数年程度であるが、多くの太陽光発電販売
店では装置の保証期間を10年としているところが多く、保
証期間が過ぎてからの数年の差は大きい

30

31. 結論と今後の研究課題(3/6)
シナリオ 平均損益高
(円)
平均損益低
(円)
平均回収期短
(年)
平均回収期長
(年)
A
中井町
(251,219)
横浜市西区
(97,795)
山北町
(17.7)
横浜市西区
(18.7)
B
大井町
(548,586)
横浜市西区
(295,079)
二宮町
(15.1)
横浜市西区
(16)
C
二宮町
(90,904)
横浜市西区
(-11,114)
川崎市麻生区
(18.9)
横浜市西区
(20.2)
D
大井町
(142,012)
横浜市西区
(6,115)
大井町
(18.7)
横浜市西区
(20.0)




県南西部の地域はほとんどのシナリオで平均損益が高く、平均期間
も短く、太陽光発電導入に適した地域だといえる
川崎市は全体的に損益が低いが、麻生区であれば多くの利益が見込
める
横浜市西区は太陽光発電設置可能面積が最も小さいため、損益が低
31
く、回収期間も長い
シナリオBでは損益の差が25万円程開くなど、設置場所によって損
益の差が大きい

32. 結論と今後の研究課題(4/6)
太陽光発電を導入する上での問題点
太陽光発電装置の導入費用が高額
 設置費用を回収できるかわからない


20年以内に多くの地域で設置費用の回収が可能であ
り利益が見込める
導入費用が100万円以上と高額
装置の低価格化が求められる
 最終的な損益に地域差が開いている

32

33. 結論と今後の研究課題(5/6)
地域差を小さくするために
現状の補助金制度
円
20000
１ＫWあたり1万円が給付される
上限5万円
15000
10000
5000
補助金
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
ｋW
地域差を小さくするための補助金制度
 導入容量が大きくなるにつれ補助金の増加
額を低くしていく
 上限4万円
 導入容量が小さい地域に多くの補助金が支
給され、地域間での損益の差が尐なくなる
のではないか
 今回考慮しなかった県の補助金に適用
円
25000
20000
15000
10000
5000
補助金
33
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
ｋW
ｋW

34. 結論と今後の研究課題(6/6)
神奈川県では消費電力を
2020年に2010年比10％削減を目標としている


一般家庭での消費電力の10％を補える程度の装置を導入
導入費用は低く抑えられる
 回収期間はどの程度か
 利益はどのくらいか
一般家庭での太陽光発電による
電力削減10％は現実的かどうかを検討する
34

35. 参考文献
1)杉原弘恭、山下潤、生駒依子、秋澤淳、柏木孝夫:「メッシュ気候値を用いた全国住
宅の太陽光発電のポテンシャルに関する研究」太陽エネルギー Vol.37 No.1 41-48
2011
2)田村聡、内山洋司、岡島敬一:「太陽光発電の普及による地域電力負荷および経済性
の分析-つくば市におけるケーススタディ-」社会経済研究 №58 15-25 2010
3)国土交通省国土地理院:「基盤地図情報数値標高モデル標高データ」
＜http://www.gsi.go.jp/kiban/＞参照2013.2.5
4)総務省統計局:「政府統計の総合窓口(e-stat)」
＜http://wwwe-stat.go.jp/SG1/estat/eStatTopPortal.do＞参照2013.2.5
5)経済産業省中国経済産業局:「都道府県別・住宅用太陽光発電システム普及率」
＜http://www.chugoku.meti.go.jp/policy/seisaku/energy/p4031_sub.html＞
参照2013.8.20
6)経済産業省資源エネルギー庁省エネルギー・新エネルギー部:「平成25年度調達価格
検討用基礎資料」調達価格算定委員会(第8回)配布資料資料220133)
7)ＥＳＲＩジャパン株式会社 「esriジャパン」:＜http://www.esrij.com/＞参照
2013.2.5
８)篠原壮、吉田聡、佐土原聡：「地域エネルギー需給特性のメッシュ類型化を踏まえ
た太陽エネルギーの利用に関する研究」日本建築学会大会学術講演梗箕概集 703-704
2010
９)分山達也、江原幸雄：「Assessment of Renewable Energy by Using GIS― A Case
Study of Unzen City ―」Journal of the Japan Institute of Energy, 88, 58-69
2009
1０)古市隼斗、佐土原聡、吉田聡：「秦野市における再生可能エネルギー導入可能性に
関する研究」日本建築学会大会学術講演梗箕概集 969-970 2011
1１)神奈川県「神奈川ホームページ」＜http://www.pref.kanagawa.jp/＞参照2013.2.5
35

36. ご清聴ありがとうございました
36