太陽光発電の技術と動向 ～太陽光発電のこれまでと、これから～ 産業技術総合研究所 産業技術総合 究所 太陽光発電研究センター 評価・システムチーム 櫻井啓 郎 櫻井啓一郎 新エネルギーセミナー in 福山 2010.10.8 (ver.1.1) 下記に参考資料があります http://ksakurai.nwr.jp/R/slides/WhyFIT/ 産総研 太陽光発電研究センター概要 場所 茨城県つくば市 http://unit.aist.go.jp/rcpv/ チーム構成 •結晶シリコン •薄膜シリコン •化合物薄膜 •評価・システム •有機新材料 •産業化戦略 人員構成： •研究員 •ポスドク •学生、院生（連携大学院） 学生 院生（連携大学院） •テクニカルスタッフ •企業 企業 •etc. 櫻井略歴 京都育ち。 京都育ち 子供の頃から機械好き。10歳からハンダゴテとパソコンを仕込まれる。 子供の頃からなんとなく カセになろうと思って た。 子供の頃からなんとなくハカセになろうと思っていた。 1985年のつくば万博の頃には科学少年に。 そのまま工学部に入学。 そのまま工学ハカセの道へ。 まま 学 カ 道 ９年前に万博の街へ。 面白そうなので太陽電池のお仕事を始める。 面白そうなので太陽電池のお仕事を始める そのままハマって現在に至る。 なぜ今、太陽光発電か？ ポイントは３ ポイントは３つ： ・エネルギー資源枯渇 ネルギ 資源枯渇 値段が上がって質も明らかに低下中。 残りの量もそろそろ危ないようだ。 残りの量もそろそろ危ないようだ ・地球温暖化 予測とは言え、やはり対策が必要。 ・経済・産業の環境の変化 ・炭素税、排出権などで排出にペナルティ ・太陽光も使う方が安くなりそう ・経済効果・波及効果まで考えるとお得 経済効果 波及効果まで考えるとお得 …すぐに対応しないと経済的に損 背景１：枯渇性エネルギーの価格変動 原油価格の推移 油価格 推移 2008年は火力発電コストが数倍に高騰 燃料コストだけで最大約25円/kWhに ウラ 価格の推移 ウラン価格の推移 火力発電に比べ発電コストへの影響は少ないが、 こちらも争奪戦が激しくなっている 枯渇性燃料の価格が上がるのもリスクだが、 価格が読めないこと自体も経済的なリスク 格が読 な 自体も経済的な （債権で言えばジャンク債に相当） 原油の価格予測例 国際エネルギー機関(IEA)による予測例 米国エネルギー情報局(EIA)による予測例 IEA, World Energy Outlook 2009 その他、 ・質の低下（オイルサンドまで採掘する例も出現） 質の低下（オイルサンドまで採掘する例も出現） ・掘削コストの上昇（北極海の海底まで採掘） ・油田あたり生産量の減少 などが報告されている。 などが報告されている 化石燃料のコストは増大傾向と見られる 増大する化石エネルギー輸入額 参考： 日本の貿易収支 2004 12兆円 2005 9兆円 2006 8兆円 2007 11兆円 兆円 2008 2兆円 （財務省統計） １０年で４倍以上に 年２０兆円以上のお金が国から流出7 枯渇性燃料の残り資源量 石炭：133年？ 確認可採埋蔵量を 2007年の消費量で割った数値。 （急速に減少中） 出典： BP Statistical Review of World Energy, June 2008 年 （石油・天然ガス・石炭） OECD Uranium 2007 （ウラン） 石油 42年 年 天然ガス 60年 ウラン 79年 原子力で時間稼ぎしているが ・利用ペース加速中 利用ペ ス加速中 （もっと速く減る） ・MOXでの再利用：一回限り （複数回は高コスト） ・高速増殖炉：当分使えない （数十年前から「あと40年」 等と言われ続けている） そろそろ残りが心配 （価格上昇・質の低下・地政学的リスクなど） 背景２：地球温暖化 1961～199 90年の 平均からの の変化（℃ ℃） 年平均地 地上気温 温（℃） 第二次産業革命 （重工業の発達） 地球の平均地上気温の上昇と加速 出典： 国連の気候変動に関する政府間パネル(IPCC) 第4次評価報告書) 温暖化はどうにも疑いようがない 人為的なものである確率も９５％以上 上がり続ける地球の表面温度 世界の気温・水温の 変化（1971～2000年の 平均に比較して） 出典：NOAA 典 （米国海洋 大気圏局） 先の冬も、寒かったのは 部の国 地域だけ。 一部の国・地域だけ。 ２０１０年１～４月の地球の表面温度も、観測史上最高値を記録。 ＩＰＣＣの結論も揺らいでいない。 ＩＰＣＣの結論も揺らいでいない 炭素プライシングの根拠は強固。温暖化ガス排出は経済的なリスク。 背景３：エネルギー・経済構造の変化 世界の各発電方式の発電量推移の予測(IEA) 世界の年 年間発電量(PWh) 60 50 40 30 再生可能エネルギー 20 その他の再生可能エネルギー 10 0 太陽光／太陽熱 風力 バイオマス 水力 原子力 天然ガス 原油 石炭 出典：IEA, Energy Technology Perspectives, Sep 2008, Fig.2.15 排出量削減の道のり （エネルギー部門についてのIEA による見通し） （エネルギー部門についてのIEA による見通し） 年間CO2排出量(Gt) 70 対策無しの場合：62Gt 60 50 炭素回収貯留(CCS) 原子力 再生可能エネルギー 40 30 発電効率改善／燃料切替 消費燃料切替 20 消費エネルギー効率改善 10 エネルギー源 での対策 需要側での 対策 積極的に対策を講じた場合：14Gt 年 0 2005 2010 2010 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 (IEA, Energy Technology Perspective 2008 を基に再作成) ・あらゆる種類の対策が必要；「銀の弾丸」(silver bullet)は無い！ ・エネルギー源（発電等）側での対策が半分、消費側でもう半分 ギ 等 側 策が 消費側 もう 「再生可能エネルギーの大量普及が必須」（ＩＥＡ） さまざまな再生可能エネルギー 太陽光発電 太 熱 太陽熱利用・太陽熱発電 太 熱 小規模水力 バイオマス 風力発電 地熱発電 地熱利用 地熱発電・地熱利用 （Wikipediaより） 再生可能エネルギーとは 太陽 光 いわゆる「自然エネルギー」で、 わゆ 自然 ギ 」 、 持続的に使えるもの （使い捨てではダメ） 熱 太陽光発電 バイオマス 地熱 熱 太陽熱 風力 水力 大気・海の熱 など ・自然界に元々存在するエネルギーの流れを利用 ・利用する以上のペースで再生し、 繰り返 利用する とが きる 繰り返し利用することができる 潮汐力 月や太陽の引力 どれもあと数十億年は使えます 利用する設備などにお金はかかりますが、 殆どのものは燃料が要りません。しかも涸れずにずっと使えます。 人類が使えるエネルギーを増やす 再生可能エネルギー：： 再生可能エネルギ 投入された枯渇性エネルギーより 多い電力を発生 →人類が使えるエネルギー量が増える 設備製造など （同じ量の 枯渇性エネルギー） 枯渇性燃料（有限）を 消費して発電 太陽エネルギー （無尽蔵）を 吸収して発電 蒸気 １０倍以上 （太陽光） タービン 発電機 枯渇性エネルギー： 損失のため、得られる電力は投入された エネルギーよりも必ず少なくなる →人類が使えるエネルギー量は減る 再生可能エネルギーのコスト変化 石油と異なり、量産するほど安くなる 国の貿易収支への影響 製造費 エネルギー （持続的） 原料等輸入費 雇用・税収 再生可能エネルギー： ・国産ならば、 費 費用の相当割合が 相 割合が 国内に還流 ・材料のリサイクル可能 ・輸出も可能 輸出も可能 ・設備輸入は貿易赤字増大 枯渇性エネルギー： ・燃料輸入費分が 燃料輸入費分が 貿易赤字に ・使ったらそれっきり エネルギー （使い切り） 17 世界の再生可能エネルギー導入状況(1/2) ほとんどが伝統的バイオマス（薪炭など）とダム式水力 だった、が…？ 世界の再生可能エネルギー導入状況(2/2) 世界の風力は2010年末に 200GWpに達する見込み （電力需要量の2～3%を発電） 2014年にはさらに倍増の予測 (GWEC) 急増中 参考：米国の風力発電の状況 Annual Report on U.S. Wind Power Installation, Cost, and Performance Trends: 2007 電力小売価格 風力発電コスト ・すでに年間＆累積導入量世界一 ・2030年までに国の電力の20%を 賄うプラン立案済み、コストも見積もり済み 導入の実例（ドイツ）(1/2) 比率（（％） エネルギー需要量に対する エネルギ 需要量に対する 再生可能エネルギーの比率 60 50 40 30 20 10 0 出典：Lead Study 2008, BMU Renewable Energy Sources in figures, BMU, June 2008 予測 燃料 熱 電力 年 導入の実例（ドイツ）(2/2) 出典： Renewable Energy Sources in Figures, gy g , ドイツ環境省(BMU) ・助成の費用 助成 費用 総額が約45億ユーロ(2008年) ・電力消費量の15.1%が再生可能エネルギーに(2008) 経済効果(2008)： ・経済効果(2008)： 地域経済への波及効果：288億ユーロ 関連雇用約28万人 ・枯渇性エネルギーの輸入量を削減 価格も抑制 価格も抑制：50億ユーロぐらいの節約？(2008) 億 ぐらいの節約？( ) ・温暖化ガスの排出量削減割合 2010年で‐26%見込み（「京都」の‐21%は既に達成） 環境保護も経済成長も実現！ 再生可能エネルギーが導入される理由 ・エネルギー資源枯渇への対策 資源 渇 策 ・地球温暖化への対策 地球温暖化 の対策 ・経済成長の確保 再生可能エネルギーなら全部並立する！ 再生可能 ネルギ なら全部並立する！ 「なんか文句ありますか？」（ドイツ） 「ありませんっ！つかうちもやらんとまずいやん」（他国） 太陽とは？ 直径１４０万キロ（地球２１８個分） 天然の核融合炉 表面温度：6000℃ コロナの温度 コロナの温度：～数百万℃ 数百万℃ →輻射が地球を暖める →詰まるところ我々も核融合駆動 現在の年齢：約４６億歳 推定寿命：残り約５０億年 →心配するには１０億年は早い 太陽観測衛星「ひので」XRT太陽全面画像 「 全 像 提供：国立天文台/JAXA ・勝手にエネルギーが降ってくる 使っても減らない ・使っても減らない ・請求書も送ってこない 地球に降り注ぐ太陽エネルギー 太陽 総放射エネルギー： 3.8×1026W 地球の大気圏に到達するエネルギー： 球 大気圏 到 す ギ 約1.8×1017W = 180000TW (1000TW(テラワット) = 106GW(ギガワット) = 10 109MW(メガワット) = 10 MW(メガワ ト) 1012kW(キロワット)) kW(キロワ ト)) （写真：気象庁提供） 人類が消費するエネルギー： 約16TW（テラワット） (2007年) 実際に人類が地上で収集可能な太陽エネルギー： 約１×1015W = 1000TW （世界のエネルギー需要量の数十倍） (B.Sorensen, Energy Policy (1991) 386‐391.) 人類が欲しいだけの電力を供給可能（しかも半永久的） そもそも太陽電池って、なんでしょう？ 太陽電池とは：一言で言うと？ 光 ー 電力 太陽電池 （半導体を利用） ＋ 光のエネルギー 光の ネルギ を電力に変える半導体素子 たいよう あ あたた 太陽に当たると暖かいのはなぜ？(1/2) もの（どうろのアスファルトなど） ＋ー もの ー＋ なか でんき つぶ ぶ 物の中には、プラス（＋）とマイナス（－）の電気の粒が、たくさんつまってるんだ。 くん くん ふだん そと でもこのプラス君とマイナス君は普段はぴったりくっついたままで、外にでてきてくれない。 たいよう あ あたた 太陽に当たると暖かいのはなぜ？(2/2) ねつ ひかり 熱 光 たいよう 太陽 ー ＋ー ＋ ＋ー ＋ー もの ひかり あ け と もの なか うご まわ 物に光が当たると、マイナスくんは蹴飛ばされて、物の中をあちこち動き回る。 ほか くん ちから ねつ か もの あたた このとき他のプラス君にぶつかる力が熱に変わって、物が暖まるんだ。 たいようでんちのしくみ (1/3) ( ) たいようでんち ＋ー たいようでんち ー＋ なか でんき つぶ ぶ 太陽電池の中にも、プラス（＋）とマイナス（－）の電気の粒が、たくさんつまってる。 くん くん ふだん そと でもこのプラス君とマイナス君は普段はぴったりくっついたままで、外にでてきてくれない。 たいようでんちのしくみ (2/3) ( ) ひかり 光 たいよう 太陽 ー ＋ たいようでんち ひかり あ くん ひかり くん はな 太陽電池に光が当たると、マイナス君は光にけとばされて、プラス君から離れてしまう。 たいようでんちのしくみ (3/3) ( ) ー ＋ ＋ くん いきお ー たいようでんち なが マイナス君はけとばされた勢いで、太陽電池のそとに流れていく。 なが くん たいようでんち そとに流れだしたマイナス君は おしごとをしてから 太陽電池にもどってくる。 そとに流れだしたマイナス君は、おしごとをしてから、太陽電池にもどってくる。 太陽電池の性質 ・光を直接（回転運動とか熱とか蒸気を介さずに） 電力に変換 → 音や振動がない、排ガスもない → 信頼性が高い ほとんどメンテいらず → 信頼性が高い、ほとんどメンテいらず → 燃料いらない ・入射している光のエネルギー量に応じて発電 入射している光のエネルギ 量に応じて発電 → 蓄電機能はない どこでも使える 電卓 建物の屋根 駐車券販売機 人工衛星 ＨＶ／ＥＶ 34 過酷な環境で使われる太陽電池 灯台 （強風 塩水） （強風、塩水） 人工衛星 （振動、低温 高温、 （振動、低温～高温、 放射線、真空等） http://www.kaiho.mlit.go.jp/07kanku/nagasaki/left/survice/mesima/mujinka.htm 女島灯台 （写真提供：海上保安庁） 台風の強風・強雨や波しぶきを受けつつ 長期間発電しつづける （画像提供：ＪＡＸＡ） 軌道上では温度が－120℃～＋120℃ぐらいの 範囲で周期的に変化することも そのほか、世界各地の砂漠、高温多湿の地域（インド・東南アジア等）、寒さの厳しい地域 （北海道・カナダ等）等、様々な地域や用途で利用されています。 家庭での太陽光発電の利用法 昼間： 余剰電力を売電 太田市「パルタウン城西の杜」 （太田市土地開発公社 bペ ジより引用） （太田市土地開発公社webページより引用） 夜間、雨天： 系統から買電 導入の効果 電力需要 電力 火力発電 ： 1kWhあたり519～975gのCO2を排出 あ を排 （平均約690g‐CO2/kWh） 太陽光発電 ： 1kWhあたり17～48gのCO2を排出 太陽光 差し引き1kWhあたり 471～958gのCO2を削減 （平均約660g‐CO2/kWh） ０ １２ 時刻 ２４ 100GWp（日本の年間発電量の約１割分）を導入した場合： 年間の排出削減量：約66Mt‐CO2/年 ・日本の事業用電力のCO2排出量の約２割を削減 ・日本全体のCO2排出量の約５％を削減 火力発電の運転量を減らし 温暖化ガスの排出量も減らす 火力発電の運転量を減らし、温暖化ガスの排出量も減らす 日本にとっての太陽光発電 ・昼間のピーク時の低排出電源として 昼間 ピ ク時 低排出電源と もっとも安くなりそう ・輸出による経済効果と伸びしろが大きい （逆に、輸入品に負けると損失が大きい） ・導入できそうな量が多い 導入できそうな量が多い ・これまでの技術的蓄積がある れまでの技術的蓄積がある ・他産業への波及・相乗効果 （半導体 （半導体・ＦＰＤ・有機ＥＬ・蓄電・情報・ 有機 蓄電 情報 自動車・建築・etc 自動車 建築 etc.）） 特に経済・エネルギー面での魅力が大きい 太陽電池の分類（世代別） 単結晶シリコン ヘテロ接合（ＨＩＴ）型 結晶シリ 結晶シリコン 太陽電池 多結晶シリコン 薄膜シリコン 薄膜太陽電池 （第二世代） CIGS系 アモルファス シリコン 薄膜多接合 シリコン CdTe 色素増感、有機薄膜 有機系など 開発中のもの （第三世代） 新型多接合(CIGSなど新材料を用いたもの） 量子ドット型など 結晶シリコン太陽電池 モジュール 高純度シリコン 純度 セル （15cm角 （15cm角、 200μm厚ぐらい） ・現在最も普及している太陽電池 現在最も普及している太陽電池 ・変換効率： 単結晶：２０～２２％ 多結晶：１５～１８％ 多結晶：１５ １８％ 将来：２５％？ ・ＬＳＩなどの半導体に使われるより 純度の低いシリコンを使用 純度 低 を使用 薄膜シリコン太陽電池 多接合型の応用例 （提供：富士アドバンストテクノロジー株式会社） ・最近、シェアを伸ばしています 高温に強い 薄くて省資源 大きめの面積が要るけど安価 フレキシブルにもできる 屋外用アモルファスシリコンモジュール （提供：三菱重工業株式会社） ・変換効率： 変換 単接合：６～８％ 多接合：１０～１２％ 将来 １５％以上？ 将来：１５％以上？ 薄膜だと何が嬉しい？ 直列接続構造を造りやすい （製造コスト抑制、高性能・高信頼性化） （製造コスト抑制 高性能 高信頼性化） 薄くて軽い （省資源、フレキシブル可） ……… ……… 数 数m角 大面積基板を使った量産が可能、任意形状に対応可能（コストダウン、デザイン性向上） フレキシブルだと何が嬉しい？ 「曲がる」ことは実はさほど重要ではない。 もっとも大きな利点は「軽い」ことである（ガラスや金属枠がない） 体育館やスレート葺きなど 強度のない屋根 人工衛星 移動体 高速道路の防音壁 マンションのベランダ ＣＩＧＳ太陽電池 軽量フレキシブル 軽量フレキシブルCIGS太陽電池 太陽電池 （当センター作製。フレキシブルな セラミックス基板などの上に太陽電池を形成） サブモジュール効率：約１６％ サブモジュ ル効率：約１６％ CIGSS太陽電池モジュール （ガラス基板上に形成） （提供：昭和シェルソーラー株式会社） いろんな長所を併せ持つ新型の太陽電池、これから普及が見込まれています 色素増感太陽電池 透明電極 透明電極 半導体 (TiO2) 色素 電解質 製造が簡単で、カラフルな太陽電池 変換効率と耐久性の向上が目下の焦点です 有機薄膜太陽電池 p型とn型の有機半導体を 混ぜ合わせて塗布したもの 基板＋電極 太陽電池 電極 ・最近研究が始まった太陽電池 ・構造が単純で、「塗る」だけでも製造できる が ・カラフル、フレキシブル、軽量 ・変換効率はまだ数％程度だけど、 玩具などから実用化が始まりそう (Konarka社など) ・将来の超低コスト太陽電池の候補 多接合型太陽電池 利用する光の色が異なる太陽電池を積層（スタック）して、太陽光をより効率よく変換する n+InGaAs n+AlInP:Si n+InGaP:Si p InGaP:Zn p InGaP:Zn p AlInP:Zn p++++AlGaAs:C n +InGaP:Si n AlInP:Si n+InGaAs:Si p InGaAs:Zn p+++ InGaP:Zn p ++AlGaAs:C n InGaP:Si n+InGaAs:Si n+Ge p Ge基板 InGaP トップセル トンネル接合 InGaAs ミドルセル トンネル接合 ＆バッファ Ge ボトムセル 透明導電膜 n型バッファ 基板（ガラス） 透明導電膜 バッファ p a‐Si i a‐Si n a‐Si CuGaSe2 (Eg (Eg~1 1.7eV) 7eV) アモルファスSi トップセル バッファ p μ‐Si p μ‐Si i μ‐Si n μ‐Si 微結晶Si トップセル 透明導電膜 電極 CuAlO2 など n型バッファ CuInGaSe2 2 (Eg (Eg~1 1.1eV) 1eV) トップセル ボトムセル 裏面電極 基板 （青板ガラス、箔、ポリマー等） III‐V族化合物系スタックセル Si系スタックセル CIS系スタックセル 桁違いに高価だけど高性能 宇宙用／集光型システムなどで利用 積層型、ハイブリッド型等とも呼ばれます フレキシブルな製品などが販売されています 研究段階です Si系より性能が良くなりそう？ （n+, p+ などの表記はドーピング濃度の違い； 電気的特性を微妙に変えてあることを示します） （"i" の表記はドーピングしていないことを示します； nとpの中間的な性質を持つ半導体層です） 量子ドット太陽電池 n型層 量子ド ト 量子ドット 中間層 （大きさ：数nm～数十nm） 周囲と性質の違う半導体を 規則正しく並べる。 p型層 基本的にはpn接合の太陽電池ですが、入ってきた光を効率良く電力に変換するために 量子ドットと呼ばれる構造を入れます。これには現在の半導体に用いられる微細加工技術を さらに高度化する必要があり、最先端の技術開発が求められます。 これはまだ基礎研究の段階です。しかし将来的には現在の太陽電池（最高約40%）より高い 以 の変換効率や、さらなる トダウンを実現させるかも知れません。 ６０％以上の変換効率や、さらなるコストダウンを実現させるかも知れません。 各種太陽電池の特徴 単結晶シリコン 多結晶シリコン 薄膜シリコン 薄膜シリ ン ＨＩＴ ＣＩＧＳ ＣｄＴｅ 色素増感 有機半導体 III‐V属多接合 変換効率 ◎ ○ △ ◎ ○ △ △ △ ◎◎ 省資源性 フレキシブル化 価格低下余地 △ × △ △～○ × ○ ◎ ◎ ◎ ○ × ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ △ ◎ ◎ ◎ ◎ △ △ △ それぞれ特徴がある（得意とする応用分野も異なる） 各種太陽電池のシェア推移予測 太陽電池の技術別シェアの予測例 100% 市場 場シェア 新技術（有機系、新型 新技術 有機系 新 多接合、量子ドット利 用など） 薄膜シリコン、 CIGS, CdTeなど 50% 結晶シリコン 10% 0% 2005 (IEA, Energy Technology Perspectives, Sep 2008, Fig11.5より再作成) 2010 2020 2030 年 2040 2050 これまでは結晶シリコンが主体だったが、 結 が 体 が 今後は様々な種類のものが共存 太陽光：価格低減の余地 新技術が続々と開発・市場投入されている状況 「将来もまったく値下がりしない想定」は非現実的 太陽光発電のコスト構成と今後の目標 （各社資料を元に作成） （利子） モジュ ル製造 モジュール製造 パワコン製造 販売経費 工事費 2007 46円/kWh 2013～15 23円/kWh 2020 14円/kWh 2030 7円/kWh 量を増やして、製造だけでなく流通・営業コストも削減する必要あり 助成の目的 助成分 （技術開発・ 設備投資へ） 助成開始 価格 格 市場価格 実質的な 生産コスト 助成によって普及 助成によって普及ペースを加速 スを加速 （技術革新促進も期待できる） 普及量 普及と生産コスト低減を速める （早期のコスト低減が利益を生み出すため） 助成金の流れ 国外から輸入 国外へ輸出 助成金 （資金流出 になる） 再生可能エネルギー の発電事業者 （個人、企業など） 輸出益 流通・販売 保守 製造 助成金 電力会社 助成金 電力消費者 （個人、企業など） （社会） 雇用 税金 波及効果 （経済効果） 社会に還元されるように制度を設計・運用する 世界の価格低下ペース 太陽電池 池モジュー ール製造コ コスト （2002年米 米ドル / W Wp） 10 1990 結晶シリコン太陽電池 2000 2006 2006 欧州共同研究センター(JRC)調査 および各社資料を元に作成 家庭用電力料金 （グリッドパリティ） 1 0.1 01 0.1 2008 CdTe太陽電池 (83%) (80%) 原油火力発電コスト (10円/kWh前後) 薄膜シリコン 太陽電池 1 10 100 累計生産量(GWp) 1000 現在主流の太陽電池でもそろそろ電力料金より安くなりそう 薄膜などの新しい技術では既にグリッドパリティに達したものも → もう普及は止まらない。国や企業同士が市場シェアを争う時代に。 直近の市場動向 ・中国・台湾・マレーシアなどの生産量が急拡大 ・供給が需要に追いつき、売り手市場から買い手市場に変化 供給が需要に追いつき 売り手市場から買い手市場に変化 ・競争による価格低減と市場の拡大が同時進行中 日本のシェア（生産量） 北米 その他 欧州 日本 中国・台湾 台湾 出典：PV NEWS 2010 5 出典：PV NEWS 2010.5 企業別生産量トップ１５ 出典：PV NEWS 2010.5 固定価格買取制のしくみ エネル ルギーの 買い取 取り価格（タリフ） その時導入された設備に対するタリフ （設備導入コストの変化に応じて調整する） 一度導入してしまえば、その後一定期間は 度導 ま ば 後 定期 買い取り価格（タリフ）が一定 Ａさん家のタリフ （１０～２０年間） Ａさん 導入 Ｂさん家のタリフ 後から導入した人ほど低い額になる Ｂさん さ 導入 年月 ・先に買うほどお得（買い控えが無い） ・投資リスク低い ・既存設備の助成水準は変えない（新規設置分のみ変更）ので 既存設備の助成水準は変えない（新規設置分のみ変更）ので、 全体的な助成水準の調整がしやすい（分散型電源の利点） ＦＩＴ（固定価格買取）が効果的な理由 罰則 義務で押す （ＲＰＳ） 規則 税金 利益で釣る （ＦＩＴ） 詰まるところ、人的要因で差が出る 詰 差が （利益で誘う方が結局は経済的に普及が進む） 日本も普及政策を強化 2009年11月1日よりスタート 買い取り額アップ＆設置後１０年間固定 条件を満たしていれば 既存設備も対象 条件を満たしていれば、既存設備も対象 新たな導入シナリオ （第36回新エネルギー部会配付資料より） 年率約４割の急増ペース（世界のペースと同調） 内訳は家庭用７割、公共・産業用３割程度の予定 国内生産額の推移 そろそろ１兆円の大台に乗りそうな成長産業に 太陽光発電の価格動向の予測例 スライド：ドイツ銀行 PV Status and Pathways Solar Photovolatic Industry Apr 2009 より （米国における予測例） 現時点ではCdTe型がプライスリーダーだが、他の種類の太陽電池も追ってくる 現時点ではCdTe型がプライスリ ダ だが 他の種類の太陽電池も追ってくる 平均的な系統電力コストも５，６年程度で下回り始めそう →「排出量削減コスト」はどのみちマイナスになる（それまでの間が特に競争激しそう） 蓄電のコストは ど ま 安く きそうか どこまで安くできそうか？ まだ「蓄電池」の能力を 一部しか引き出せていない （リチウムイオンもまだ 理論的限界の数分の１程度） ・2006年：20万円/kW 寿命3000回なら～70円/kWh ロードマップ： ド プ ・2010年：10万円/kW →既に４万円/kWに迫る 3000回利用時： 13円/kWh とっくに揚水発電より安い 経産省「次世代自動車用電池の将来に向け 一般家庭でも元が取れそうに た提言について」（2006年8月）より 太陽光発電の市場予測 太陽光発電の導入量予測（累計） 300 1200 出典：EPIA, Solar Generation V, 2008 250 200 150 100 50 0 2007 2010 2020 2030 Advanced Scenario 2.4 6.9 56 281 Moderate Scenario 2.4 5.3 35 105 世界の累計 計導入設備量 量(GWp) 世界の毎年の導入 入量(GWp) 太陽光発電の市場予測例 100倍以上 1000 800 （世界の電力総需要量の５～７％を 供給できる設備量） 600 世界の累計導入量 400 200 (出典：EPIA, 2008年) 現在 市場規模： ～2000億ユーロ 市場規模： ～300億ユーロ 0 2010 2015 2020 年 2025 2030 ２０年ほどで世界の電力の１割を賄う可能性あり 例：・米国では2025年までに8%(以上?)を太陽光発電で賄う予定 例 年 を太 光 賄う 定 ・欧州・アジア・途上国などでも普及が予測されている 化石燃料を掘る代わりに… ゴビ砂漠での利用例 (IEA PVPS Task 8) 建物に付けるだけでなく このような大規模システムも 現実的になってきた 実際、米国で800MW(80万kW)、 中国で2GW(200万kW)などの 発電所の建設計画が進行中。 (IEA PVPS Task 8 ; VLS‐PV) 有り余る太陽光で全世界にエネルギーを供給 もう「小規模」だけではない！ （サハラ砂漠の適地だけでも余裕で足りる） 今後はこれが当たり前に！ （ドイツの 大規模発電所） （群馬県 太田市 パルタウン） 太陽電池に適する売り方 太陽電池の特徴： 世界中の殆どの国で使える ・世界中の殆どの国で使える ・どこでも生産できる（工場ごと買ってこれる） ・石油で言えば油ではなく 「油田そのもの」 ・石油で言えば油ではなく、「油田そのもの」。 適すると思われる売り方 適すると思われる売り方： ・最初は輸出して、相手国に市場を形成 →市場が育ってきたら、現地生産 （貿易収支上、相手国から求められるはず） ・太陽電池だけでなく、電力制御や他の電源も セットで売る（総合力で売る） 追加資料 なんで太陽光だけやねん？ ・風力：変動するけど、安い ・地熱：資源たっぷり 出力柔軟 わりと安い？ ・地熱：資源たっぷり、出力柔軟、わりと安い？ ・小規模水力：出力可変、わりと安い？ ・バイオマス：利便性高し、地域経済への貢献大 それぞれ国内で個別の成功例は見られる。 も と積極的に利用した方が得 はないのか もっと積極的に利用した方が得ではないのか。 資源量やコストの調査を進め、 ビジネス的に」 資源量やコストの調査を進め、「ビジネス的に」 検討されては如何か。 今後の課題 ・太陽光と原発だけでは不十分（いずれも、ある程度以上はコスト高） 太陽光と原発だけでは不十分（いずれも ある程度以上はコスト高） 太陽熱・風力・バイオマス・地熱・小水力など、他の資源も活用したほうがおそらくトク ・太陽光発電： 集合住宅 市民発電所 メガソーラーなど他の形態も活用するとたぶんお得 集合住宅、市民発電所、メガソーラーなど他の形態も活用するとたぶんお得 ・電力と他エネルギーに対する競争力の調整 炭素税等でバランスを取る ・国際協調 国際協調 炭素プライシングで、出来る限り他国にも足並みを揃えてもらう ・産業構造の転換促進 炭素税などの収入を、雇用対策や技術開発に回す（人材 資本のシフトを支援） 炭素税などの収入を、雇用対策や技術開発に回す（人材・資本のシフトを支援） 国内排出量取引制度等の併用 海外進出の促進（国内市場より途上国が伸び率が高いため、分野問わず必要では） ・投資環境の整備 投資環境 整備 ５年先、１０年先を見越した投資促進（若者の雇用問題に影響しているのでは？） ・デマ（懐疑論）の排除 世論が状況を把握していないと、対応の規模やタイミングの調整が難しくなる 予測やアドバイスを行う専門家が疲弊し、結局は損なはず 万能の対策は無い。先送りも損。様々な手法を組み合わせる。 悪影響を許容範囲に抑えつつ、走りながら調整。 まとめ（1/2） ・地球温暖化問題とエネルギー資源枯渇問題： 地球温暖化問題と ネ ギ 資源枯渇問題 リスクが不確実でも、どのみち対応が必要。 ・対策として、再生可能エネルギーの大量普及も必然。 対策として、再生可能 ネルギ の大量普及も必然。 ・経済成長・エネルギー安全保障・温暖化対策は 並立可能であり、むしろお互いに必要である。 ・再生可能エネルギーの普及は： ・金がかかる、リスクもある。 ・それに見合った利益が期待できる。しかも持続する。 それに見合った利益が期待できる。しかも持続する。 ・経済・エネルギー・環境の並立に貢献する。 まとめ（2/2） ・助成は「ボランティア」ではない。 「ビジネス」として考える 経済からも 環境からも 「ビジネス」として考える。経済からも、環境からも。 ・低炭素化は「負担が幾ら」だけで考えるな。 低炭素化は「負担が幾ら」だけで考えるな 人・物・金をシフトさせるのが真の負担、同時に商機。 ・太陽光発電： 太陽光発電 ・持続的なエネルギー源として最大のポテンシャル 今はまだ高いが、価格低下中。 価格低下中 ・今はまだ高いが ・競争はこの数年が特に激しい。それを生き延びると 経済 産業的に大きな可能性 経済・産業的に大きな可能性。 アドバイス（やや毒舌） ・ニセ科学や陰謀論に注意 この状況で 石油もっと使え はあり得ない この状況で”石油もっと使え”はあり得ない ・万能の解決策は無いと知れ いますぐに使える対策が全て必要 使 策が全 他国へもセットで売り込むべし ・ネガティブ禁止 「難しい 「慎重に 「検討が必要 などと 「難しい」「慎重に」「検討が必要」などと 繰り返すだけの意見は聞き流せ ・挑戦すればチャンス ・抵抗すればジリ貧 抵抗すればジリ貧 解説資料 太陽光発電全般 ・産総研 太陽光発電研究センターの解説「太陽光発電とは」 http://unit.aist.go.jp/rcpv/ci/about_pv/index.html ・「トコトンやさしい太陽電池の本」 トコトンやさしい太陽電池の本」 太陽光発電の入門・雑学本 ・「波に乗れ にっぽんの太陽電池」 最新動 最新動向と助成制度のポイントを解説 成制度 を解説 ・「図解 最新太陽光発電のすべて」 技術的な話をご紹介 ・「太陽光発電システムの不具合事例ファイル」 トラブル予防に 助成制度 ・太陽光発電の新たな買取制度ポータルサイト ポ http://www.enecho.meti.go.jp/kaitori/index.html ・「フィードインタリフ制度」（固定価格買取制度）解説 h //k k http://ksakurai.nwr.jp/R/slides/WhyFIT/ / / ld / h / 温暖化問題対策指針 ・日本低炭素社会のシナリオ 日本低炭素社会のシナリオ 二酸化炭素70%削減の道筋 http://www.mizuho‐ir.co.jp/book/0806_lowcarbon.html ご清聴有難う御座いました 御 光（光子） ‐ 電子 + 76 日本も温暖化してるの？ 気象庁ホ ムペ ジ「過去 気象デ タ検索 気象庁ホームページ「過去の気象データ検索」 グラフ化すると… （東京以外は岬や離島など） 気象庁のサイトにデータがあり、 誰でも確認できます 主な対策心得 ・うわべよりデータ うわべよりデ タ 誠実な人は、ぶっきらぼうかも知れない ・量より質 量より質 流布している情報量だけで判断するな ・想像より現実 想像より現実 身の回りの変化や、世界の動きと矛盾してないか？ ・確実な証拠が無ければ、「わからない」のまま取っておけ 確実な証拠が無ければ 「わからない のまま取 ておけ わからないうちは、調査に徹せよ ・現実逃避するな 現実逃避するな 自分に都合が良いからという理由だけで信用するな ・「本物の専門家」を探せ 「本物の専門家 を探せ その分野で世界的に認められている人物か？ ・「それらしい数式や用語」に騙されるな 「それらしい数式や用語」に騙されるな 「一見それらしいが無意味な文章」を並べる例もある 「効率が低い」？ 変換「効率」１４％ （燃料を消費しない） （参考：みずほ情報総研、2009年、 NEDO報告書No. 20090000000073） 太陽光 （無尽蔵） 設備 製造 20GJの 一次エネルギー （石油など） （設備1kWp分） 「効率」３６０～５４０％ ７２～１０８ＧＪ （消費した燃料のエネルギーの 何倍もの電力を発生） 倍 燃焼 （火力発電） ６ＧＪ～ １０ＧＪ 「効率」３０～５０％ （損失により、元の燃料の エネルギー量より必ず小さくなる） 太陽電池の変換効率は、火力発電等で言う「効率」とは異なる。 両者の絶対値を比較しても無意味（違うものを比べている） 両者の絶対値を比較しても無意味（違うものを比べている）。 同じ「燃料消費量あたりの発電量」ならば、太陽電池の方が桁違いに高性能。 集合住宅での太陽光発電導入例 各戸に3kWづつ割り当てた例 （アドバンス２１貴船） 壁面・手すりにも設置した例 （ＹＫＫアーキテクチュラルプロダクツ） 共用部のみでの利用例 （シーズガーデングリーンパティオ） 太陽光発電における全量買い取りと余剰買い取りの特徴 •節電を促す効果高い 節電を促す効果高 •現行設備の変更不要 •余剰電力が少ないケースには不向き （余剰が少ないと助成水準調整が困難） •平均的な個人住宅向き •節電を促す効果薄い •現行設備は配線変更工事が必要 •余剰電力が少ないケースにも向く •公共・産業用には事実上必須 庭 •屋根の狭い家庭 •電力会社自身の設備、市民発電所等 万能の発電方式は無い （蓄電） 太陽光だけで電力を賄おうとすると… ・やたらたくさんの蓄電設備が必要に やたらたくさんの蓄電設備が必要に →高コストに＆排出量も増大 電力需要 発電出力 太陽光発電 （昼間だけ発電して 天候の影響も受ける） 時間帯 （余剰電力） 原子力発電所 （夜間もある程度の出力で 運転を続けないといけない） 原子力だけで ピ クロ ドまで賄おうとすると ピークロードまで賄おうとすると、 ・稼働率が下がる ・余剰電力の処理が必要に （蓄電 蓄熱 揚水など） （蓄電、蓄熱、揚水など） →やっぱり高コストに ＆排出量も増大 （負荷追従運転をした場合） 時間帯 適材適所が肝要
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