太陽光発電
太陽光発電の発電電力当たりのGHG排出量や投入エネルギー量は、システム製造工程と、設置環境において発電できる量でほぼ決まる。
運転時は燃料を必要とせず、GHGを排出しない。
メンテナンスや廃棄時に排出するGHGや投入エネルギー量も僅かである。
太陽光発電(たいようこうはつでん、Photovoltaic power generation)は、太陽電池を利用し、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する発電方式である。
ソーラー発電とも呼ばれる。
再生可能エネルギーの1種であり、太陽エネルギーの利用の一形態である。
導入費用が高めな代わりに、昼間の電力需要ピークを緩和し、温暖化ガス排出量を削減できるなどの特長を有する。
近年の競争によって性能が向上し、設置や保守が容易である等の利点や産業としての将来性を買われ、需要が拡大している。
欧米における太陽光発電のコストの相場は、2007年5月の時点の平均で設備容量1Wあたり5ドル弱、発電量1kWh当たり21セント程度である[8]。
安価な製品では設備容量1W当たり4.5ドルを切る。
発電電力量あたりで見るとまだ比較的高いが、普及に伴い、さらに低減が見込まれている。
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る。
セルの主要原料であるシリコン(珪素)の資源量は事実上無限である。
それを精製した高純度シリコン原料は生産が需要に追いつかない状況であり、原料メーカーの増産が続いている([4] P.138, [5])。
太陽電池の薄膜化と原料の増産で解消が見込まれている。
なお太陽電池の生産には微細シリコン半導体デバイスほどの原料純度(11N〜)は必要ない。
そのため高純度原料製造工程で発生したオフグレード品や、リサイクル品のシリコンなどが原料として用いられていたが、生産量の増大に伴い、太陽電池専用の比較的純度の低い(7N程度)、ソーラーグレードシリコン(SOG-Si)原料の増産の動きが活発である([4] P.99)。
ただし、シリコン原料ではない資源を利用したパネルの開発も進んでいる。
太陽光発電システムは、石油ショック以降、「サンシャインプロジェクト」等によって技術開発が進められた。
累計導入量は2005年末時点で約1.4GW(=1400MW)である新エネルギー部会資料JPEA資料。
国内出荷量の9割近くが住宅向けである。
個人宅向けが中心であるが、近年は集合住宅での導入例も見られる(例、[10]P.18など)。
その一方、日本の普及促進・価格低減政策は近年の欧米諸国に比して貧弱となっている。
一般家庭で金銭的に元が取れるかどうかは、個々の家庭の電力消費のパターンや利用する電力料金メニューなどの条件に大きく影響を受ける(家庭での利用を参照のこと)。
この項では、主に発電方式としての太陽光発電について述べる。
発電の原理や太陽電池の種類などについては、「太陽電池」の項を併せて参照されたい。
発電した電力を二次電池に蓄電してその場で利用し、外部送電網に接続しない形態。
蓄電設備によって夜間や悪天候時の発電量低下時も太陽光発電にて電力を供給したい場合に利用される。
後述の系統連系に比して、蓄電設備のコスト(金銭・エネルギー・CO2排出量)が増えるため、外部からの送電コストが上回る場合や、移動式や非常用の電源システムなどに用いられる。
一般に消費電力が比較的少なく、送電網から遠い場合にメリットが大きくなる。
また送電網にごく近い場合でも、送電電圧が高い場合はやはり太陽光発電による独立電源システムが安くなることがある。
一般向けに、手の平程度の大きさの制御回路に自動車用バッテリーを組み合わせる製品なども市販されている(例)。
以下、利用例を幾つか列挙する。
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