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April 25, 2011

太陽光発電で原子力発電を廃止できるか?

原子力発電所の津波被害事故を受けて、このところ反原発派が勢いづいている。太陽光発電だけで原子力発電を不要にできる、あるいは風力発電だけで原子力発電を不要にできるなどと言う主張に関する報道も多い。しかし、中には都合の良い点だけを積み上げたとしか考えられない荒唐無稽な主張もある。また、火力発電所の100%稼働による二酸化炭素発生増の無視や、自然エネルギー発電装置の大規模建設による環境破壊などを無視した内容も多い。

そこで太陽光発電で原子力発電を代替するとすれば、どれくらいの面積が必要なのかの概算を始めたが、最初のきわめてラフな計算では日本の全耕地面積を超える面積が必要という結果になってしまった。しかしこれは有効数字1.5桁ほどのきわめて荒い数字に基づいている。一応日照率や太陽高度の効果、平均的な変換効率や夜間需要分の貯蔵、原子力発電所の稼働率などは計算に入れているが、雑すぎたようだ。

もう少し精度の高い数字を集めて計算精度を上げるつもりだが、あまり楽観的な数字にはなりそうもない。

補足;
太陽光発電にしろ風力発電にしろ、出力が不安定なことが本質的につきまとう。これを補うためには大規模な蓄電装置が必要なことも念頭に置いておく必要がある。

また、火力発電所を100%稼働させればと言う前提での主張もあるが、火力発電所もボイラーや送電設備の法定点検や定期修理が必要なために、毎年一定期間(点検や定期修理の規模で変動するが、1~3ヶ月)運転を止める必要がある。これも念頭に置いておかねばならない。

追記(2011/04/29);
現在のところ集まっている信頼できる数字は次の通り。

1.全天日射量日積算量平均値  12.95MJ/m2・日
  理科年表第84冊【気77(253)】から南鳥島と昭和基地を除いて得た単純平均
    これは水平な地面が受け取る太陽エネルギーの年間を通しての平均値で、
    天候、季節、緯度などの影響をすべて含んだ実績値である。
    これがm2あたりの一日に利用できる太陽エネルギーの期待値になる。
2.日本の総面積        377,946.51km2
  理科年表第84冊【地54(626)】
    参考値;全耕地面積 46,280km2, 全森林面積 244,730km2
3.太陽電池の変換効率     16%
    主要メーカー新製品のカタログ値に基づく概略値
    ほとんどがセル単位の表示だが、セル間パネル間等のスペースは無視。
    この90~95%が現実的かもしれない。
4.年間発電量実績(2007年)
    全発電量    1,133,711MWH
    火力発電所    779,970MWH
    水力発電所     84,234MWH
    原子力発電所   263,832MWH
  統計局統計資料による

今後水力発電の持続可能な能力についても調べるが、今のところ良い資料が見あたらない。火力発電可能量については温暖化防止条約を無視できないのでこれも考慮する予定。現実的には、増加が期待できるのは水力発電だけだが、これも利用可能な水資源の上限に依存する。

追記(2011/04/30);
上記の数字で概算し直してみたら、梅雨や春秋の長雨など全国的に晴天が少ない時期のための予備能力を考慮しなければ、わずか0.2km2の太陽光発電で置き換え可能となった。どちらの計算もどこかで桁数を間違えているのだが、間違えている場所が見つからない。とほほ・・・・。

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