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年間発電量1000億kWhを太陽光発電所でまかなうにはどれだけの面積が必要か?

 モジュールの変換効率15%の太陽電池で、年間発電量1000億kWhを発電するためにどれだけの面積が必要か? 
 ちょっと計算してみます。

 1000億[kWh/year] = 1000 * 100000000 [kWh/year]
上の値を365日で割ります。さらに2.5で割るとおおよその設備容量がでます。太陽電池の設備容量[kWp]と1日の発電量[kWh]とは、日本の場合平均2.1 - 2.9倍となります。

 109589041[kWp]という設備容量を得ます。

 モジュールの変換効率が15%ということは、1平方メートルの太陽電池の出力が150Wp、この1000000倍の1平方キロメートルの場合は、150000[kWp]と考えることができます。
 109589041[kWp] / 150000[kWp/km2] = 730.6 [km2]
 平方根は、約27km。

 つまり、年間発電量1000億kWhを太陽光発電所でまかなうにはどれだけの面積が必要か? の答えは、
 730[km2]でおおよそ一辺が27kmの正方形の土地があればいいという計算になります。設備全体では、保守用のスペースを考えて、30[km]の正方形。面積にして900平方キロメートル程度にもなりますか?

 さて、この900平方キロメートル、約1億kWp強の太陽電池で、日本の電力需要の10%程度をまかなうことができると言ったらどう思いますか?
 地図に一辺が30kmの正方形を書いてみましょう。
30km30kmpvarray30km30kmpvarrayl
-----image : Google Earthキャプチャー画像。四角は一辺が30kmの正方形。

 日本の消費電力量の10%をまかなうシステム。大きすぎますか? 地震国が原子力に将来のエネルギーを求めるということよりは、現実的な選択だと考えています。自治体の数で割ると、各地に分散する太陽光発電所の大きさは小さくなります。各家庭の屋根や施設の未利用なスペースに分散できるのも太陽光発電のメリットです。小さなシステムの集積でいいのですから。
 さらに、日本の領土には膨大な面積の海洋が含まれています。未利用なスペースの確保に可能性を開きます。水力、風力、地熱、バイオマス、海洋エネルギーなども使えます。全体で2020年に国の電力の20%程度を再生可能エネルギーでまかなうことをいまこそ力強く選択すべきではないかと考えています。日本の風土を信じ、知恵を活用することで、非資源国日本は大きくその姿を変えることは間違いありません。(t_t)

参考
資源エネルギー庁 「長期エネルギー需給見通し」のとりまとめ(平成20年5月21日版)

Powering the Future / クリッピング Newsweek-----ソフトエネルギー、2008/03/18

追加情報
環境省「温室効果ガス2050年80%削減のためのビジョン」で2050年に太陽光発電140倍などを構想-----ソフトエネルギー、2009/08/17

太陽光発電の規模を、2020年までに今より20倍に-麻生首相の新エネ拡大策とは?-----ソフトエネルギー、2009/04/14



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コメント

はじめまして。
太陽光発電のメリット・デメリットというブログを書いている秋山と申します。
よろしくお願い致します。
非常に勉強になりました。
ここまでしっかりと計算して下さると太陽光発電がどの程度発電できるスキルがあるかわかりますね。
日本全体で使う電力の10%をまかなうのに、30km四方のパネルが必要なんで驚きです。
すべてをまかなう必要はないと思いますが(太陽光発電意外の再生可能エネルギーも併用すればよいので)、仮にすべてまかなうとするなら、30.0.キロ四方ですか!!
恐ろしいことですね。

そういう点から考えますと、
もっとパネルの性能を向上させる(まだまだ余地はありますよね?)
バイオマス、風力、地熱等のその他の新エネルギーの推進
をやっていかないといけないですね。

でも、おっしゃる通り、太陽光発電のメリットは、家庭という小さな単位での導入ができることにあると思いますした!

長くなって申し訳ありません。
これからも、いろいろと勉強させて下さい。
よろしくお願い致します!

投稿: 太陽光発電とメリット・デメリット | 2012/10/29 05:55

面白いなと思ったので使っているシミュレーションソフトで解析してみました。
設置地域は平原(?)が広がる茨城県霞が浦、発電パネルは応援の意味を込めてシャープのNQ-209LW(208.5W)、パワーコンディショナは同じくシャープのJH250KA3(250KVA)を使用。
またより現実的にするために、パネルの傾斜角30度、前後の間隔を0.9m、真南、の条件下でシミュレーションすると、
年間発電量は1003億KWhをゲットします。
これには発電パネル数4.14億枚、パワーコンディショナ数50万台、敷設面積938K㎡(30.6Kmの正方形敷地)が必要となります。

投稿: 本多逸彦 | 2012/09/04 13:51

北海道や九州など
閉鎖された炭鉱跡、ローカル線跡が
沢山あるでしょうが
それらは現況や地形など
太陽光発電には向かないのでしょうか?
再利用できる所があれば無駄にならないですね。

投稿: sonohigurashi | 2012/07/04 09:24

コメントしっぱなしで申し訳ありません。

確かに、10%相当でした。なるほど、、、10%程度ならこの面積で、将来的にはもっと少なく賄えそうですね。

投稿: 高柳正樹 | 2012/06/06 23:13

Ishutさん

 コメントありがとうござます。

「日本は四季があり曇や雨の場合は発電量が減少」することも考慮しています。

 この計算では、「2.5で割ることでおおよその設備容量 」を計算しています。この数値は、設備利用率にして10%に相当します。
 計算してみてください。

 しなやかな技術研究会 2t

投稿: 2t | 2012/03/08 19:12

 太陽光発電はその名の通り太陽光を利用して発電しています。
しかし、日本は四季があり曇や雨の場合は発電量が減少します。
 そのことも考慮した計算なのでしょうか?

投稿: Ishut | 2012/03/07 22:20

とても分かりやすかったです。ちなみに730㎞2を実感するために調べてみると、奄美大島が712㎞2、対馬が708㎞2、琵琶湖の面積が、670.33㎞2、淡路島が595㎞2です。琵琶湖の面積よりもちょっと大きく奄美大島と大体同じというイメージになりますか。

投稿: 瀬川久志 | 2011/12/04 09:55

高柳正樹さん

 コメントありがとうございます。
 記事をよくお読みいただくとわかるのですが、、、
 年間発電量1000億kWhは、10%相当という話なのです。わかりにくい表現ですみません。

 どうぞよろしく

 しな研 恒任とうじ(2t)
 

投稿: 2t | 2011/10/19 00:55

はじめまして,日本の発電割合を考えるための資料として,このサイトを拝見させて頂きました。


一つ疑問が浮かんだので質問します。
日本の年間発電量は「1000テラwh」と,別の資料に載っていました。
これを計算し直すと「1000億kwh」ではなく,「1兆kwh」となり,ひとけた違うと思うのですが,いかがでしょうか。
となると,その発電に必要な面積も自然と10倍になると思います。

私個人の計算でのことなので,間違っているかもしれません。よろしくお願いします。

投稿: 高柳正樹 | 2011/10/18 10:37

1.,2.富士山枡
 材料資源であれば、経済効率が悪くても最終価格に転嫁すれば済みますがエネルギーはそうはいきません。
(採掘した石油から得られるエネルギー)<(採掘するのに必要なエネルギー)では存在しないも同然。
3.スカイツリー身長計
 パネル枚数と同じオーダーの人数持って来て厚さ40倍の人間で計算したらそらそうなりますぁ。そんなけ電気を使う人が多いという事でんなあ。
4.経済的資源量
 実は関連業界にいましてコスト計算もしています。今現在はシリコンですが5年もすれば事情は変わりますよ。

投稿: 中谷 康雄 | 2011/07/24 17:56

太陽光パネルの発電効率を75%まで上げる方法をシャープと東大が発見したそうです。
http://www.terzo.co.jp/archives/news/75.html
そうすると一辺が4km弱で足りそうです。

投稿: Crokuma | 2011/07/02 05:03

無名氏様への逆知恵

私が得意とする地理資源量に比べ、この面積900平方キロは十二分に狭いと思います。

1.富士山容積桝
 原始地球は、80気圧の炭酸ガスで覆われていました。1平米当り800トン(炭素分で220トン)。すべてが石油に変成すれば、地球は260m厚さの石油に覆われ、富士山桝では計量できません。
 貴兄心配の化石燃料の量は、不経済資源を含めると大量に賦存しています。今後も炭素燃料を使いたいなら、自然エネルギーを用いていくらでも再生産できます。

2.富士山面積坪
 富士山3776mの頂上からの標高0mの視野は狭く、わずか半径220kmで15万平方kmです。貴兄計算の富士山面積約1200km2よりは広いが、視野は日本全土、地球レベルに拡大すべきです。

3.スカイツリー身長計
 日本人1.2億人を横に寝かせ20cmづつ積み重ねると2400万mです。貴兄計算の積み重ねパネル厚さの10倍あります。10億kWですら違和感はありません。

4.経済的制約資源量
 シリコン系太陽電池の現状の経済的資源制約はシリコン(値段)です。貴兄には、資源制約は、想像ではなく現実の生産物量から調べるようお奨めします。
 ソーラー発電で将来は重要な蓄電池での再生可能資源制約のリチウム量を計算しました。驚異の蓄電容量千億kWh!!! で7百万トンで、経済的な地球資源量でも十二分にあります。極めて衝撃的な結果です。

投稿: 仁熊 義則 | 2011/06/19 12:12

この面積はとてつもなく広い!と思います。

視点をガラリと変えて
地球の石油埋蔵量を、富士山の枡で計ったら何杯分?という問題があります。

http://oilpeak.exblog.jp/6436128/ より引用
この石油だが、ほぼ2兆バーレルが人類が使える資源量とされる。これがEPRから見て合理的なもので、
この内1兆バーレル程度を人類は使った。残り半分は条件の悪いEPRの低いものばかり、と見られる。
そこで質問、2兆バーレルを富士山を枡として計ったら何杯か? 

答え、2兆バーレルは、富士山の体積の23%程度
***引用終わり***

地球上に存在する石油、これまでに使った石油も全て合わせて2兆バーレル。
富士山を枡にするとわずか1/4杯ほど。そのうち半分をもう消費しており、残りの大半は
採掘の難しいところ(メキシコ湾など深深度の海底のさらに地中深く)や広く薄く存在している石油(ブラジル沖など)です。

 ここで、直径1mの球で地球の模型を作ったとします。1周は3.14mです。
大人が手を横に伸ばして約1.7mですから、大人1人では抱えきれない大きさです。
 この模型に富士山を作ると高さはわずか0.3mmの出っ張りにすぎません。
このちっぽけな出っ張りの1/8杯分が人類がこれまで使った石油で、それとほぼ同量が残された石油です。

石油の量を測るために富士山が使われました。
その富士山は、上から見ると 37km(南北)×39km(東西)で約1200km2です。
http://www.cbr.mlit.go.jp/fujisabo/fuji_info/fuji_info-top.htmlより)

太陽電池で日本の電力をまかなうには、上から見た富士山の広さの75%もの面積が必要というのですから石油の量の事例と並べて考えると、とてつもなく広いと考えてしまいます。

 人間の活動を自然の大きさで測ると、このようになってしまいます。
人間の活動-例えば年間のビールの消費量を、人間の作ったもの-後楽園ドーム を枡にして測ると
まだ実感しやすいですよね。

では、110GWの設備のため、太陽光発電のパネルが何枚必要でしょうか?
 変換効率15%、1枚を1.5平方メートル、225W/枚で計算しますと約4億8900万枚となります。
 パネルのフレームを取り外した厚みを5mmとして、これを積み上げると2444kmになります。
東京スカイツリーが634mですから、高さとしてこれが3855本も建ちます。

 太陽電池を作るのにもたくさんの資源が必要です。ガラスやシリコンはほぼ無尽蔵にありますが
それ以外に合成樹脂も必要なので石油を使います。また電極材料には銀か亜鉛か錫などを使います。
銅線も必要です。この銀や亜鉛、錫、銅があとどれくらいあるか調べると極めて衝撃的な結果になります。

以上

投稿: 中谷康雄 | 2011/06/10 21:29

今後、当面の間、立ち入りができなくなると思われる福島原発の半径30キロを全て太陽光発電設備で埋め尽くしてみたいですね。

投稿: 渡邉太郎 | 2011/04/06 14:39

仁熊 義則さん

 コメントありがとうございます。
 2020年までに、日本がどれほど太陽光発電を容量、技術、周辺技術で伸ばし、規模を拡大していけるのか?
 これからも注目していきたいと考えております。今後ともよろしくお願いいたします。

 しな研 つねとうとうじ(t_t)

投稿: t_t | 2009/03/23 11:38

貴兄ご指摘の面積可能性を数値計算します。

 世界のメガソーラー(千kW)とは逆に日本では、環境意識は高いが経済意識が乏しい家庭向けと学校・自治体等での小規模ソーラーが主力方針です。 裏日本と台風直撃県を除く持ち家一戸建て着工が年25万戸(寿命40年で千万戸)、全国小中高が4万校、自治体が2千です。

 新築持ち家40年分の25%に4kWで1000万kW、各学校に50kWで200万kW、各自治体に100kWを10ケ所で200万kWの計1400万kW(面積1万ha)で、年130億kWh発電です。 日本の電力会社が2020年までに計画するメガソーラー20万kW?よりは多いが、年1兆kWhの基幹電力経済に役立つ貴兄の1000億kWh=900平方キロ=9万haには程遠いものです。

 太陽光発電設置は環境にも景観にも悪影響を与えますが、日本で経済的に設置できる場として、経済性が悪い耕作放棄農地30万haは無視しても、地価が安い農地間作メガソーラーには十二分な拡張性があると思います。

投稿: 仁熊 義則 | 2009/03/20 13:33

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