前回は、太陽光発電と太陽熱利用システムの普及状況を比較してみました。それによると、太陽光発電は右肩上がりで伸びているのに対して、太陽熱利用システムは逆にどんどん減ってきています。今回から、その要因はいったい何なのかいくつかの視点から探ってみたいと思います。要因として次の5つを挙げてみました。
- 機器の効率性
- コスト
- 経済性
- 政策
- 消費者のエネルギーサービス需要の変化
この5つのうちで、今回は機器の効率性について見ていきたいと思います。機器の効率性とは、「どれだけの太陽エネルギーで、どれだけのエネルギーを生産できるか？」というものです。つまり、「太陽熱温水器が減ってきているのは、効率のいい太陽光発電が出てきたからではないか？」という考え方ができるのではないか、という視点から検証してみたいと思います。
まず、屋根に降り注ぐ太陽エネルギーはどれくらいになるのでしょうか？新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の全国日射量平均値データマップ(MONSOLA05(801))を使って調べてみました。それによると、年間最適傾斜角における年平均日射量は、東京(3.74kWh/?･日)、大阪(3.92kWh/?・日)となっています。ここでは、東京のデータを使いましょう。
次に、受けた太陽の光をどれだけ電気に換えられるかという太陽光発電の変換効率についてみていきます。変換効率とは、太陽の日射エネルギーをどれだけ電気エネルギーに換えることができるのかを表す指標で、例えば、変換効率が20%であれば、100の日射エネルギーに対して、電気になるのは20だということになります。変換効率は太陽光発電の種類によって異なります。資源総合システム(2006)によると、単結晶の場合(20%~23%)、多結晶の場合(17~18%)、アモルファスの場合(12~14％)となっています。住宅用太陽光発電システムとして一番広く用いられている多結晶型なので、ここでは太陽光発電システムの変換効率を17%としましょう。そうすると、太陽光発電の年平均の発電量は、0.64kWh/?・日(=3.74kWh/?・日×0.17)ということになります。
次に、太陽熱温水器の変換効率は、データが古いのですが、(社)ソーラーシステム振興協会の2000年の資料によると、約50%だそうです。ここではその値を採用することにしましょう。そうすると、太陽熱温水器の年平均集熱量は、1.87kWh/?・日(=3.74kWh/?・日×0.5)ということになります。
ここまでの推計を整理すると、太陽光発電のエネルギー生産量は、0.64kWh/?・日で、太陽熱温水器のエネルギー生産量は、1.87kWh/?・日ということになります。太陽熱温水器のエネルギー生産量は、太陽光発電のエネルギー生産量のおよそ2.9倍になることになります。
但し、ここで考慮しなければならないことがあります。それは、どちらも太陽からのエネルギーを利用しているのは同じだけれども、作るエネルギーの”質”が違う、ということなんです。つまり、太陽光発電は電気を作るけれども、太陽熱温水器は熱を作る。これは案外大きな違いです。というのは、電気は、熱はもちろん照明や動力などいろいろなエネルギーサービスをこなしてくれるのに対して、熱は暖房や給湯など熱サービスにしか使えません。こうした質的側面を考慮すると、単に量の大小だけでは判断できませんね。 熱と電気の質の違いを評価する方法はないでしょうか？ ちょっと強引ですが、ここでは便宜的に熱から電気を作る汽力発電所の熱効率で、太陽熱温水器のエネルギー生産量を補正しちゃいましょう(汗)。イメージとしては、「太陽熱温水器でつくった熱で発電機を回して発電する」といった感じです(大汗)。えっと、2005年の汽力発電所の熱効率(送電端)が39.21％なので、この数値を使いましょう(日本エネルギー経済研究所計量分析ユニット編(2007))。計算式は、太陽熱温水器のエネルギー生産量×汽力発電所の熱効率です。そうすると、太陽熱温水器のエネルギー生産量は電力で考えると、0.73kWh/?・日になるということになります。まだ太陽熱温水器のエネルギー生産量のほうが14%大きいという結果になりました。
電気と熱の質の違いを汽力発電の熱効率を使って補正するというかなり強引な方法で比較してみましたが、それでもやはり太陽熱温水器のほうが効率が良いみたいですね。このように、機器の効率性の点からみると、近年の太陽熱温水器に対する不人気の説明にはならないみたいです。
＜参考文献＞
- 資源総合システム、(2006)「太陽光発電技術に関する動向調査」新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)
- 日本エネルギー経済研究所計量分析ユニット編、(2007)「エネルギー・経済統計要覧」、省エネルギーセンター
- ソーラーシステム振興協会、(2000)「太陽熱（ソーラーシステム）業界における取組と課題について」