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太陽光発電と他の発電との比較①~風力発電~

2020年10月07日

皆さま、こんにちは。

 

ネミー太陽光ブログをお読みいただきまして、ありがとうございます。

 

今回は、「太陽光発電と他の発電との比較①」と題してお送りします。1回目の今回は、太陽光発電についてざっとまとめ、風力発電との比較をしたいと思います。

 

 

あらためて、太陽光発電の特長をご説明

 

まずは、太陽光発電の仕組みをあらためてご説明したいと思います。

 

太陽光発電は、「太陽光モジュール」と呼ばれるものを使って、太陽の光のエネルギーを電気へ変換する発電方式のことをいいます。

 

太陽光のエネルギーはいったいどれくらいでしょうか。仮に、地上に到達している太陽光をすべてエネルギーに変換するとしたら、全世界のエネルギー消費をたった1時間だけでまかなうことが可能になるのです。

 

枯渇せず、クリーン

 

日本国内に限っていえば、エネルギー資源(石油・石炭など)のほとんどは、海外からの輸入に頼っています。近年では、「燃える氷」ことメタンハイドレートの可能性が大きくなっていますが、まだ実用化には至っていません。そもそも、エネルギー資源は先ほど述べたようにいつか枯渇します。それに比べて太陽光は枯渇することはないので、可能性は無限といえます。

 

エネルギー資源として最も使用されているものの1つである石油は、その燃焼時に二酸化炭素や、硫黄酸化物、窒素酸化物などの大気汚染物質を発生させています。それに比べて、太陽光発電は、発電の際に大気汚染物質をまったく排出しません。1997年の京都議定書で定められた「二酸化炭素排出量」について、それぞれの国ごとに決められた排出量規制を守るのに大きな貢献をしているといえます。

 

設置場所が比較的自由

 

太陽光発電は、地域による天候の差こそあれ、そのシステムの種類などにあまり左右されることなく、発電効率はあまり変わりありません。また、設置する場所も、一軒家の屋根から大規模な土地への大量の太陽光モジュールの設置しての、いわゆる「メガソーラー」と呼ばれるものまで、設置したいスペースの大きさにあわせて自由に規模を決めることができます。また、発電する際に大きな音を出したり、ゴミなどを出したりしないので、太陽光があたる場所であれば、設置場所を選びません。近年では、屋根や屋上へ太陽光モジュールを置く以外にも、大きなビルの壁面に設置するなどのケースも増えてきています。

 

手入れが比較的容易

 

太陽光発電システムは、他の発電設備に比べて構造が比較的シンプルです。したがって、他の発電システムよりも手入れが容易です。さらに、システムの寿命も比較的長いことも大きな特徴です。例えば、太陽光発電システムで使用される太陽光モジュールは、(設置場所や方法などによって変わりますが)20年以上その使用に耐えうるものとされています。

 

福島の原子力発電所の事件を考えてみてください。たしかに、発電設備としては優秀かもしれませんが、こと手入れという話になると、なかなか難しいものがあります。ひとたび不具合が生じると、その危機対応には国レベルで動かねばならないことを考えると、個人レベルで対応可能な太陽光発電システムの手軽さがうかがい知れるのではないでしょうか。

 

発電のしくみ

 

住宅用の太陽光発電システムについてご説明します。太陽光モジュールが太陽の光を受けて直流電力を発電します。その直流の電気を、パワーコンディショナーにより交流電力へ返還します。直流から交流へ変換する理由は、「電力会社から供給される電気は交流だから」です。交流にして、住宅にある多くの家電製品に電気を送ります。

 

なお、住宅にある家電製品等に使う以上に発電した場合は、その電気が通っている配線を通して、電力会社へ送電して電気を買い取ってもらうことも可能です。この買い取り制度は、「固定価格買取制度(FIT制度)」といいます。この制度が開始した当時(2012年)は、総発電量が10kWの設備で1kWhあたり42円で電力会社に買い取ってもらっていました。2020年は、同じ条件で21円と半額になっています。この流れを受けて、「発電して売って儲ける」というビジネスモデルは、なかなか難しい状況となっています。そこで、今の太陽光発電システムの、特に住宅用の使い方は、「貯めて」「自分で使う」傾向が高まっています。電力会社からの供給を受ける分を減らし、電気代を節約する目的です。

 

以上が、太陽光発電(システム)のご説明です。それでは、他の発電との比較をしたいと思います。

 

風力発電の特長

 

風力発電は、大きな風車(風力発電機といいます)を、風の力で回転させることで発電します。風車は「ブレード」と呼ばれています。ブレードの羽の部分が風を受けて回転し、その回転の動きが発電機によって電気に変換されます。その後、変圧器で電圧が変更された後、送電線などを伝って各所に届けられます。風力発電は、環境への影響が少ない発電方法として注目されています。

 

枯渇せず、クリーン

 

この点は、太陽光発電で同じです。有害物質を発生させません。また、風は止むことなく吹き続けます。つまり枯渇することはありません。

 

変換効率が良い

 

電気エネルギーの変換効率とは何でしょうか。それは、エネルギーのインプットに対してどれだけ電気が発生したかという割合のことをいいます。太陽光発電は約20%なのに対し、風力発電は20~40%と高めです。この点は、太陽光発電との相違点となります。

 

夜間でも発電が可能

 

こちらも、太陽光発電との違いです。当たり前のことではありますが、太陽光発電は、日中でないと発電できません。これに対して、風力は夜中でも風が吹けば発電します。

 

陸上だけでなく、洋上でも設置が可能

 

この点もまた太陽光発電と違います。風力発電は、海や湖などに設置する設備を作ることができます。陸上に設置したときと比べて、より安定して大きな風力を受けることができます。また、風力発電は発電時に大きな音が発生しますが、人家から離れた場所に設置することで騒音被害も避けることができ、設備が倒壊などした際にも、人的被害が発生する可能性が低いことがメリットとして挙げられます。

 

また、洋上設置タイプの中でも「浮体式」というものもあります。通常の洋上タイプは、海底などに基礎を設置してその上に風力発電設備をたてます。浮体式は、日本のように海底までが深く基礎が設置できない場所に向いています。

 

変換効率も高く、クリーンで枯渇もしない。設置する場所も陸上に限られない。これらの点からみると、なかなか有用な発電方法です。実際、ヨーロッパではメジャーな発電方法として定着しつつあります。ただし、風力発電には以下のような課題があります。

 

  • 風の有無や風速に左右される
  • 騒音が大きい
  • 設置場所が限定されている

 

日本は陸地では平地が多いとは言えません。海に囲まれた島国ですが、海は大切な漁場でもあります。不用意にドンドン風力発電設備を設置していってしまうのも考えものです。実際、長期的に洋上を占有してしまうことについてはまだルールが規定されておらず、海運業や漁業との調整が課題となっています。調整にはおそらく大きなコストがかかるものと思われます。

 

また、日本の風力発電コストは、世界標準に比べてまだ高いという実情があります。日本の風力発電の設置にかかる平均コストが13.9円/kWhで、世界平均の8.8円/kWhの約1.6倍となります。しかも、1つ1つの設置にかかる費用の総額も高くなることも、日本における風力発電の導入の壁となっています。

 

以上、太陽光発電と風力発電の比較でした。普段、何の気なしにつかっている電気ですが、これをきっかけに「大事に使ってみよう」「よりよい使い方はどうすれば」と考えていただければ幸いです。