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太陽光発電は省エネじゃない・・・?

2009 - 07/07 [Tue] - 20:28

今日は七夕です
もし短冊があったら、どんなお願いを書きますか?
みなさんの願いが叶うといいですね。
まにあっくは……

明日に不安がなく、家族が健康に暮らせますように

それさえ叶えば、後は何も要りません。

ところで。
ブログを読んでくださっている方の中に、
パチンコの好きな方はいらっしゃいますか?
若かりし頃、まにあっくも熱中した時期がありました。
フィーバーしたときの爽快感はたまりませんよね。

今日は○万円儲けちゃった\(^o^)/

でもふと考えてみました。
この○万円を得るためにいったいいくら使ったんだろう?
パチプロの方でもない限り、
ゼッタイ○万円より多く投資しているはずです。
そう考えたら、パチンコ熱も一気に冷めちゃいました(=_=)

実は、これはECOを考えるときにも大事な視点なんです。
仮にリサイクルで新しい資源が得られたとしましょう。
しかし、再生するために使った資源やエネルギーと比較した場合……

得られた再生資源 再生に使った資源・エネルギー  
 
もしこういう図式が成り立ってしまうとすれば、
残念ながらサイクルしない方がECOだっていうことになります。

でもそれじゃもったいないよ~~~(゜o゜)

確かに、おっしゃる通りです。
でも本当に「もったいない」と思うなら、
大量消費を止めることを考えることを考えるのが先なんじゃないでしょうか?
リサイクルすることを考える前に、
そもそもリサイクルに回すものを出さないことが大切です。

エネルギー問題を考える場合にも同じことを考えなくっちゃいけません。
いくらクリーンで低炭素を可能にするエネルギーでも、
総合的に考えて赤字なら失格!
これを評価する物差しの一つがエネルギー収支比です。
英語の【Energy Payback Ratio】を略してEPRとも呼ばれます。
エネルギー設備の生産から償却までに要するエネルギーを【入力エネルギー】とし、
稼動する間に生み出す全エネルギーを【出力エネルギー】とすると……

  EPR = 出力エネルギー ÷ 入力エネルギー

EPR<1 の式が成り立つような場合は、
やっぱりエネルギー的に赤字ということです。
これは初期投資が回収できないということではありません。 損得の問題とは別
あくまでもエネルギー収支で考えて”割が合わない”ことを意味します。
反対に……

EPRが大きいほどエネルギー収支に優れている

その分、費用対効果も高くなります。
【EPR】を考えない議論は無意味です。
展示会用の試作品じゃないんですから、
お金に糸目をつけずにいいものを作ろう――じゃダメなんです。

それじゃ~、太陽光発電のEPRはどうなの(?_?)

それを考えるのが本日のテーマです。

現在主流のシリコン太陽電池の原料となるのは、
いうまでもなくシリコン(Si)です。
シリコンは地球上で2番目に多い元素といわれてるくらいですから、
資源量の面から考えれば優等生です。
ところが、その融点は1400℃
この意味がわかりますか?
工業製品に使う高純度シリコンを精製するために、
1400℃以上の高温で加熱する必要があるということです。

しかも、シリコン半導体に要求される純度は生半可じゃありません。
ちょっとでも”要らない不純物”が混じっていたら×
半導体として使い物になりません。
そこで 99.999999999% (11N)以上の純度が要求されます。
11ヶもの「9」が並ぶので【eleven-nine】といい、
これが電子部品に使われる電子グレードシリコン(SEG-Si)です。
しかもしかも、
シリコン表面にちょっとでもゴミが付着すればこれまた× 目に見えない小さなゴミ
そのため一連の工程を空気と隔絶した真空装置内で行います。

つまり、
半導体として使える純度の高いシリコンを得るためには、

高温と真空が必要――ってことです。

厄介なことに、この2つは揃いも揃ってエネルギーの”大食漢”です。
シリコン半導体を作るには、
莫大なエネルギーを投入しなければなりません。
そうなれば当然……

シリコン太陽電池のEPRは低くなりそう

そこで、「太陽電池は省エネじゃない!」っていうご批判もあるわけ。
確かに、数年前のシリコン太陽電池に関してはその通りです。
しかし、状況が変わりつつあるのもまた事実です。

太陽電池の需要が増大するに従って、
それ専用のシリコンが製造されるようになってきました。
その純度は 99.99999% (7N)程度。
これをソーラーグレードシリコン(SOG-Si)といいます。
まだ「9」がたくさん並んでいるって思うでしょうが、
「9」の数が4ヶ減れば生産に要するエネルギーを数分の1以下に減らせるんです。
そうなれば、生産コストも下るのでプライスダウンにつながります。

昔と違ってる点はまだありますよ。
電子用部品として使用されるのは単結晶シリコンです。
最も古いシリコン太陽電池も単結晶型でした。
ただしエネルギー変換効率が高い分、価格も応分に高くなります。
それに比べ、多結晶シリコンはとってもリーズナブル。

単結晶とか多結晶って何(?_?)

イメージしやすいように喩えるならば、
単結晶とは”1枚の布”みたいなものです。
反対に、多結晶は”キルティング”だとお考えください。
太陽電池は継ぎはぎでも機能上の問題がないので、
これなら電子用シリコンの端材も無駄なく再利用できます。
その分、性能は劣りますが……

太陽電池の優劣はエネルギー変換効率だけで決まらない

【EPR】の面では、文句なく多結晶シリコンに軍配が上がります。
そこで現在は、
ソーラーグレードシリコンで作った多結晶型太陽電池が主流になっています。

さらにさらに、技術革新は日進月歩です。
電子を励起させるのに必要なエネルギーを得るには、
最低でも200μm程度の厚さが必要とされてきました。
しかし最近では周辺技術が向上したおかげで、
それ以下の厚さでも十分対応できるようになってきました。
つまり、薄膜化が進んでるってことです。

このように、太陽電池の進化は目覚しい!
より少ないエネルギー、より低いコストで生産することが可能になってきました。
それに伴って、【EPR】もぐんぐん向上しています。
その様子は(独)産業技術総合研究所のHPで詳細に紹介されています。

図をクリックすると拡大します
EPR-1
図は産業技術総合研究所のHPから引用

初期には1ケタ台だった太陽電池の【EPR】は、
現在では2ケタ台に乗っていることがわかります。
しかも今後さらに向上して……

EPRは20~30に向上する――って予測されてる。 凄い! 

しかも、一番上に「色素増感など」って表記されている項目があるでしょ?
このタイプの太陽電池になると【EPR】はさらに高まりそうです。
実用化は「将来」とされていますが、
決して”遠い未来”の話ではありません。
数年~10年以内に実用化される段階にきています。

シリコン(Si)は炭素(C)を含まない無機物なので無機半導体です。
しかし半導体はシリコンの”専売特許”ではありません。
炭素(C)を骨格とする有機半導体もあり、
これを利用するのが有機薄膜太陽電池というもの。
さらに、有機色素と酸化チタンを組み合わせた太陽電池もあります。
それが色素増感太陽電池です。
【酸化チタン】って、名前を聞いたことがあるでしょ? 光触媒とか

太陽電池研究の最前線の関心は、
すでに無機系太陽電池から有機系太陽電池に移りつつあるそうです。
そして……、有機系太陽電池の”お師匠様”が植物の光合成ってわけ!
化学(Chemistry)とエネルギー問題なんて一見関係なさそうだけど、
実は深~く繋がってるんですね。
こういう舞台裏が見えてくると……

太陽光発電はもう少し様子を見た方がお得かな~(@_@。

そんな気になっちゃいませんか?
太陽電池をめぐる状況は、ここ数年で大きく変わると思います。
景気対策・選挙対策の補助金に目が眩むと、
急いてはことを仕損じる――な~んて結果になっちゃうかもしれません。
あくまでも、まにあっくの個人的な”予測”ですけどね。

最後に、
その他のエネルギー資源の【EPR】も確認しておきましょう。

図をクリックすると拡大します
EPR-2
図は産業技術総合研究所のHPから引用

石油などの化石燃料を使った火力発電の【EPR】は「6~21」です。
それに比べて太陽光発電は「16~31」に向上しつつあります。
ということは……

太陽光発電のEPRは火力発電よりも優れている

「太陽光発電は省エネじゃない」というご意見は、
失礼ながら完全な的外れでございます。

しかも火力発電の【EPR】には、
通常「運転用燃料」が含まれずに算出されます。
火力発電っていうのは、燃料(石油や石炭)を燃やして発電するわけですよね?
その分の石油や石炭は勘定に入れてないってこと。
もしこれまできちんと計算に入れた場合には、
太陽光発電と”同じ土俵”に上がることすらできません。 勝負にならない
だって、EPR<1 という最悪の式が成り立っちゃう!

太陽光発電は省エネじゃない――これは大ウソです。

せっかくなので、もう一つだけ紹介させてください。
同じ自然エネルギーでも、風力発電の【EPR】はさらに優秀でしょ?
そこで……

太陽光より風力を!

こういう主張を耳にすることもあるんですが、
それはどうかというのがまにあっくの考え。

国土の狭い日本に大型風力発電を導入する場合、
低周波音が健康に及ぼす影響が解明されなければなりません。
【低周波音】とは100Hz以下の低周波振動で、
人間には音として聞き取りにくい領域です。
「ウォーン」という低く唸るような極低音で、
20Hz以下の【超低周波音】になるともはや聞き取ることができません。
ただし”音として知覚されない”微かな空気振動が、
人によっては自律神経失調などの健康障害をおこすと指摘され始めています。
どこか、化学物質過敏症に似ているような気がしませんか?

風力発電は大きなブレード(羽根)を回転させて発電します。
どこにも悪いことなんかなさそうですが、
風切り音やタワー全体が振動することで【低周波音】を発生させます。
自然エネルギーならいいことずくめ――って考えるのは安易過ぎるみたいですね。

そういえば、エコキュートも一晩中唸ってませんか?
そこで最近は、エコキュート騒音なるものが問題になってるそうですよ。

まにあっくの家のお隣さんでもエコキュートが活躍してます。
確かに外に出たとき、
どこからともなく低い音が聞こえてくるので不思議に思ったことがあります。
幸い、わが家は1年中窓を開けないで生活しています。
真夏の熱帯夜でも、窓を開けないまま熟睡できます。 エアコンは止めてますよ
しかし普通の家は窓を開けるだろうから、
一晩中唸るエコキュートの音が耳障りになることもあるんでしょうね。



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