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せいそや
5 years ago
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1 太陽光発電の LCA による導入需要の変化分析 Analysis of Changes in demand for adoption by Life cycle assessment of photovoltaic electricity 平成 25 年 3 月 1 日 ( 金 ) 平成 24 年度事例研究成果報告会東京都市大学横浜キャンパス 31A 教室伊坪徳宏研究室学部 3 年エネルギー班遠藤一樹乗松義弥松山湧 1

1-1. 社会背景東日本大震災の影響参照 :www.tepco.co.jp/company/corp-com/annai/shiryou/.../suh-all-j.

再生可能エネルギー参照 : 環境省 http://www.env.go.jp/press/press.php?

2 1-1. 社会背景東日本大震災の影響参照 : 東京電力の H23 発電電力構成比原子力発電に対する懸念エネルギー供給の見直し火力発電 ( 化石燃料 ) の割合増加原子力の代用再生可能エネルギー参照 : 環境省東北 / 関東だけでなく日本全体が生活の質を大きく損なうことなく電力の消費量を削減することができたと考えられる絶対的な必要に迫られれば不可能もの可能に ( 電力消費削減 ) 電力に対する関心の向上 2

1-1. 社会背景節電太陽光発電 ( 太陽電池 ) 参照 : 環境省 http://www.env.go.jp/press/press.php?serial=15892 参照 :http://www.jpea.gr.

3 1-1. 社会背景節電太陽光発電 ( 太陽電池 ) 参照 : 環境省参照 : 果たして一般消費者には電力消費を削減したという実感はあるのか果たして一般消費者は電力を削減していく事の本質を理解しているのか 2012 年 7 月 1 日より固定価格買取制度のスタート ( 光熱費 / 節電とリンク ) 3

4 1-1. 社会背景結論政府や研究者等は節電および再生可能エネルギーを推進していく本質を理解している ( 背景 : 地球温暖化等 ) 一方消費者は世の流れ ( 政策制度など ) に流されているだけなのではないかきっかけが 3.11 の震災であっただけ一般消費者はどの程度の環境意識を持ち太陽光発電の導入や節電省エネに取り組んでいるのか参照 : 環境省定量的 (LCA) かつ具体的に分析する必要がある 4

5 1-2. 研究背景既存研究の整理タイトル著者年数住民意識を考慮した一般戸建て住宅における太陽光発電設備の導入要因について天野耕二寺田幸司保有有無 (PV) 調査項目 LCA 情報コスト情報 2003 住宅用太陽光発電の設置者特性と設置規定要因の分析全国アンケート調査による太陽光発電のシステムに関する導入意識とコンジョイント分析 (CVM) 消費者の選好分析を用いた環境広告の現状とあり方に関する研究白井信雄正岡克伊藤雅一ら他 7 名近藤隆二郎藤井裕輔課題点全国的なアンケートによる調査は少なく基本属性や太陽光発電の認知度を聞いたうえでの調査分析が多い LCA の情報を開示したケースが少なく環境側面でのアプローチが弱い調査結果と消費者生活行動との接点を見出している調査が少ない 5

6 1-3. 研究目的研究背景 1. 基本属性や認知度を聞いたうえでの考察が多く調査結果と消費者生活行動との接点を見出している文献が少ない 2. LCA の情報を開示したケースが少なく環境側面でのアプローチが弱い研究目的太陽光発電の LCA 分析 ( 系統電力と比較 ) を用い一般消費者がどの程度の環境意識 / 環境貢献度を所持しているのかを分析する 6

7 ~ 研究発表の流れ ~ 事例研究全体 ( スライド ) の流れ定性的社会背景研究背景定量的 LCA 分析具体的 WEBアンケートエコライフ活動 CVM ( 二項選択方式 ) STEP1 STEP2 7

8 2-1. CVM アンケート方法仮想評価手法 (CVM) アンケート調査を用いて人々に支払意志額 (WTP) を訪ねることで市場で取引されていない財の価値を計測する手法 ( 太陽光導入金額を仮想 ) 二項選択方式一般的に一定の価格の財を購入するかどうかを決める行為には馴染みがあるが自ら価格を設定する行為には馴染みがないのであらかじめこちらで金額を設定し回答者に選択してもらう調査資料回収サンプル数調査方法調査期間太陽光発電の導入需要 100 人 WEBアンケート 2013 年 2 月 22 日 ~25 日 8

9 2-1. CVM アンケート ~ 二項選択方式 ~ 最初の提示金額 X の幅を 50 万 ~500 万で段階分けする太陽光導入金額 X 万円の場合各段階 10 人 10 段階計 100 サンプル導入する導入しない太陽光導入金額 (X+50) 万円の場合太陽光導入金額 (X-50) 万円の場合 (X+50) 万円 X 万円 (X-50) 万円導入意思なし 1 太陽光の基本情報のみを提示する 2LCA を用いて評価した太陽光の環境情報を提示する環境情報の提示による支払意志額の変化を考察する 9

10 2-2. 研究方法 _ STEP1 ( 太陽電池の製造工程 ) ウエハ金属シリコン製造多結晶シリコン製造( 粒塊 ) 多結晶シリコン製造( インゴット ) ウェハの製造セル基盤表面化拡散接合形成保護膜形成裏面エッチング電極形成セル特性検査モジュールモジュール製造 10

11 2-3. 研究方法 _ STEP1 ( 評価範囲評価対象 ) 中国システム境界原材料の調達シリコンウェハ製造セル製造珪石の採掘金属シリコン製造基板表面化裏面エッチングガラスの製造多結晶シリコン製造拡散接合形成セル特性検査アルミの製造運送保護膜形成電極形成その他製品ウェハ製造リサイクルモジュール製造評価範囲内廃棄使用 ( 発電 ) 設置評価範囲外評価対象機能単位多結晶シリコン型太陽電池一般家庭で発電容量 3.4kW の太陽光発電を 20 年間使用 ( 変換効率 :15%) 年間発電量 4420kWh/ 年影響領域地球温暖化 ( インベントリ分析まで ) 対象物質評価方法使用データ CO2 社団法人産業環境管理協会 MiLCA IDEA を使用文献引用 2 次データ 11

1KW あたりの CO2 排出量 (Kg-CO2/kWh) 3-1-a. 評価結果 _ STEP1 ( 多結晶 SI 太陽電池 ) 1400 1300 1200 1296.

12 1KW あたりの CO2 排出量 (Kg-CO2/kWh) 3-1-a. 評価結果 _ STEP1 ( 多結晶 SI 太陽電池 ) (kg-CO2/kW) 運送原料電力シリコンリサイクル金属シリコン製造多結晶シリコン製造ウェハ製造セル製造モジュール製造計 kg-co2/kw ウエハ製造における金属 / 多結晶シリコン製造の環境負荷が全体の約 70% を占める内訳として電力による co2 排出量が大きく寄与している運送については運船という位置づけで中国からの輸入を想定 0 プロセス別電力割合 12

13 3-1-a. 妥当性分析設備投資含むリサイクル工程ありメガソーラー標準的多結晶シリコン本研究論文名年号インベントリ結果 (kg-co2/kw) 1 LCA 手法による発電プラントの評価 ~CO2ペイバックタイムの算出 ~( 文献 ) LCA 手法による発電プラントの評価 ~CO2ペイバックタイムの算出 ~( 日本 ) 設備製造を考慮した太陽光発電システムの普及戦略に関する研究日本の発電技術のライフサイクルCO2 排出量評価太陽光電池の3R 評価モデルの構築 LCA of a 4.2kW stand-alone PV system_2009_spain 高性能太陽電池による大規模太陽光発電のLCA LCA of Multicrystalline Silicon Photovoltaic_part 色素増感太陽電池のLCA 太陽光発電システムのライフサイクル評価に関する調査研究住民意識を考慮した一般戸建て住宅における太陽光発電設備の導入要因について本評価今回の評価結果は多結晶 Si 製造までの工程を中国の系統電力の値を使用し試算を行ったため通常の多結晶 Si の評価結果よりも大きな値となったまた本研究はリサイクル工程を含んでおり設備製造による負荷は含んでいない 13

14 1KW あたりの CO2 排出量 (Kg-CO2/kWh) 3-2-b. 評価結果 _ STEP1 ( 系統電力 ) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 発電電力構成比 H H23 水力その他石油石炭 LNG/LPG 原子力原子力発電の割合が減りその分を火力発電が補う形と成り系統電力の環境負荷が増加した系統電力のインベントリ評価結果 (Kg-CO2/kwh) H22 約 20% 増 H23 水力 6.12E E-04 LNG 2.37E E-01 石油 1.01E E-01 石炭 6.77E E-02 原子力 5.37E E (Kg-CO2/kwh) 水力 LNG 石油石炭原子力 14

1KW あたりの CO2 排出量 (CO2-Kg KW) 3-3-c. 評価結果 _ STEP1 ( 比較 ) 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.

9E-01 水力 LNG 石油石炭原子力太陽光発電導入による削減量太陽光年間発電量 4.6E-01 4420kWh/ 年太陽光発電導入によるCO2 削減量 2042.

15 1KW あたりの CO2 排出量 (CO2-Kg KW) 3-3-c. 評価結果 _ STEP1 ( 比較 ) E-01(kg-CO2/kWh) 太陽光発電系統電力評価結果 (kg-co2/kwh) 3.3E E-01 水力 LNG 石油石炭原子力太陽光発電導入による削減量太陽光年間発電量 4.6E kWh/ 年太陽光発電導入によるCO2 削減量 kg-co2/ 年太陽光発電を導入したことによる CO2 削減量はである 4.6E-0.1kg- CO2/kWh である発電による年間削減量は kgCO2/year となる 15

3. 2 太陽光導入による CO2 削減量とエコライフ行動の関係項目エコライフ行動行動による CO2 削減量家電製品 (Kg-co2/ 日 ) 太陽光換算 ( 年 ) テレビなど使用していない家電製品は主電源を切り長時間使用しない家電製品のコンセントを抜く 0.24 466 照明だれもいない部屋の照明はこまめに消す 0.

16 3. 2 太陽光導入による CO2 削減量とエコライフ行動の関係項目エコライフ行動行動による CO2 削減量家電製品 (Kg-co2/ 日 ) 太陽光換算 ( 年 ) テレビなど使用していない家電製品は主電源を切り長時間使用しない家電製品のコンセントを抜く照明だれもいない部屋の照明はこまめに消す冷蔵庫冷蔵庫は食料品を詰め込みすぎないように整理する入浴シャワーを使うときはお湯を出しっぱなしにしない調理電気ポットでの長時間保温はしない洗濯洗濯はできるだけまとめ洗いをする冷暖房エアコンの設定温度を夏 28 以上冬 20 以下とするテレビ 1 日 1 時間テレビを見る時間を減らすごみ買い物袋を持参しできるだけ省包装の商品を選ぶ自動車この数値を環境情報として提示する STEP2 ちょっとそこまでの外出はできるだけ自動車は使わずに自転車や歩きで出かける合計上記の行動を毎日行う年太陽光発電太陽光発電を導入し系統電力の使用を削減

17 4.1 CVM 調査の結果有効回答数 :93 回答 ( 太陽光発電を既に保有しているアンケート対象者を除外 ) Yes 確率賛成率支払意志額提示前提示後 N=93 環境情報提示前環境情報提示後中央値 560,000 円 390,000 円平均値 1,280,000 円 1,090,000 円中央値提示後約 17 万円減平均値提示後約 19 万円減太陽光発電の導入における支払意思額は環境情報を提示することで減少した 17

18 4. 1 CVM アンケートに対する考察初回回答比率 - 環境情報提示前初回回答比率 - 環境情報提示後 - 17% 27% 購入する物理的な制約が解消されたら購入する 23% 21% 購入するまたは物理的な制約が解消されたら購入する購入しないわからない 56% 56% わからない環境情報に対する消費者の見解 CO2 削減量の体感 ( 全体 ) 4.0% 33.0 % 17.0% 5.0% 26.0% 15.0% CO2 削減量の体感 ( 提示後購入しないまたはわからない ) 予想していたよりはるかに大きい 39% 4% 4% 18% 21% 14% 予想していたより大きい予想していた通り予想していたよりも少ない予想していたよりも全然少ないわからない 18

19 4.1 CVM アンケート表示方法提示した環境情報対する考察今回のアンケートでは太陽光発電導入 CO2 削減量 = エコライフ行動 CO2 削減量という形で環境情報を提示したしかし実際にアンケート対象者は環境情報をポジティブにとらえていないまたは正確に把握できなかったこのことよりこと一文の捉え方が要因ではないかと考察したこの情報がポジティブなものであることを明確に示していない 19

20 4.1 CVM 調査の結果環境情報に対してポジティブな捉え方をした割合のみでの推定結果賛 0.6 成 0.5 率支払意志額提示前提示後 N=40 環境情報提示前環境情報提示後中央値 1,080,000 円 850,000 円平均値 1,900,000 円 1,860,000 円平均値 ( 全体 ) 1,280,000 円 1,090,000 円中央値提示後約 23 万円減平均値提示後約 4 万円減太陽光発電の導入における支払意思額は環境情報を提示すると約 200 万の付近で変化に差が表れた 20

21 4.1 太陽光発電の評価に対する考察太陽光発電の製造時の環境負荷は多結晶 Si 製造における電力の負荷が大きく寄与している系統電力の負荷を下げる必要がある系統電力は中国での製造よりも日本での製造の方がコストがかかるが環境負荷は低い太陽光パネルの評価を行うにあたってどこまでの製造プロセスを含めるべきか目的に応じた評価範囲によって結果が大きく変わるエコライフ行動と関連づけた具体化を行いより一般の消費者により身近に提示した 21

22 4. 1 CVM アンケートに対する考察アンケート全体の結果 CVM アンケートにより消費者の太陽光発電に対する支払意志額は平均的な金額に比べかなり低い結果になった今回の調査の信頼性の問題はあるが太陽光発電の導入には消極的な意識を持っていることが考察できる環境情報をポジティブに捉えた人を抽出した結果太陽光発電の環境情報提示によって太陽光導入に消極的な人の支払意志額は減少したが太陽光導入に積極的な人は増加した太陽光導入に消極的な人に対して環境情報は太陽光導入意欲の変化に影響を与えなかったが太陽光導入に積極的な人に対しては導入意欲にポジティブな影響を与えた 22

4.1 まとめ PV の評価系統電力と比較したことにより一般消費者の太陽光発電導入に対する環境貢献度を数値化した系統電力は中国よりも日本での製造の方がコストがかかる分環境負荷は低い評価を行うにあたり目的に応じた評価範囲によって結果が大きく変化することが分かったエコライフ行動と関連づけたことにより一般消費者に身近な情報を提示した CVM

23 4.1 まとめ PV の評価系統電力と比較したことにより一般消費者の太陽光発電導入に対する環境貢献度を数値化した系統電力は中国よりも日本での製造の方がコストがかかる分環境負荷は低い評価を行うにあたり目的に応じた評価範囲によって結果が大きく変化することが分かったエコライフ行動と関連づけたことにより一般消費者に身近な情報を提示した CVM 一般消費者の太陽光発電に対する支払意思額は平均値よりかなり低い値を示す結果となった消費者の太陽光発電導入に対する支払意志額は環境情報の提示によって全体ではプラスの効用を得ることができなかったしかし環境情報をポジティブに捉えた人に場合はプラスの効用が得られた提示前購入すると答えた人が提示後わからないと変化したことから環境情報の提示方法に今後の課題があると考察できる 23

4.1 全体の考察東日本大震災の影響によって日本国民の節電 / 省エネ意識が向上した太陽光発電に関しては系統電力が大きく負荷に寄与しているため製造地域の電力構成比等を考慮していく必要がある本研究によって環境情報が太陽光発電導入意欲の向上に寄与するが前提として太陽光発電導入に積極的な人であると考察できる社会的な節電 / 省エネ意識の向上要因として環境意識は特に起因しておらず

24 4.1 全体の考察東日本大震災の影響によって日本国民の節電 / 省エネ意識が向上した太陽光発電に関しては系統電力が大きく負荷に寄与しているため製造地域の電力構成比等を考慮していく必要がある本研究によって環境情報が太陽光発電導入意欲の向上に寄与するが前提として太陽光発電導入に積極的な人であると考察できる社会的な節電 / 省エネ意識の向上要因として環境意識は特に起因しておらず別の要因が関与していることが本研究から考察できた消費者の節電 / 省エネ意識向上はコスト面や政策による社会情勢の変化が大きな要因として考えられる LCA 手法は意思決定ツールとして利用するより現状認識および製品全体の環境負荷改善のために利用した方が良いのではないか LCAは環境意識を与えるためではなく既に意識を持っている人の意識をより向上させる環境情報を扱う以上コストや政策面を避けては通れない 24

25 4. 2 課題と限界今回の研究では多結晶 Si 太陽光発電の評価を行ったが単結晶 Si 太陽光発電や他の種類の太陽光発電に関してのデータが少なく評価を行うことが出来なかった CVM の Web アンケートの対象者にもある程度の代表性があり完全なランダム効用モデルで行うことが難しい CVM の支払意志額が減少してしまい結果的に環境情報の提示による需要増加を見込むことができなかった消費者の購買行動に影響を与えていくには環境情報を提示するだけではなく何か付加価値を与えていく必要がある 25

26 1. 太陽電池への廃シリコンウエハ 2. 日本の発電技術のライフサイクルCO2 排出量評価 ~ 2009 年に得られたデータを用いた再推計 ~ 3. 太陽光発電の3R 評価モデルの構築 4. 太陽光風力ディーゼル発電システムのライフサイクルで発生する CO2 総排出量 5. 太陽光発電システム研究発表論文集 6. 設備製造を考慮した太陽光発電システムの普及戦略に関する研究 7. 色素増感太陽電池のLCA 8. 再生可能エネルギー発電技術のライフサイクル評価参考文献 19. Evaluation of technical improvements of PV systems_2005_italy 20. LCA of a 4.2kW stand-alone PV system_2009_spain 21. LCA of advanced photovoltaic modules_2007_italy 22. LCA of Multicrystalline Silicon Photovoltaic_part 2_2006_Greece 23. LCA of nanocrystalline dye sensitized solar cell _2001_Sweden 24. LCA of photovoltaic electricity generation_2008_italy 25. 家庭の節電 CO2 削減行動に関する調査 ( 冬期調査 ) の結果について 9. LCA 手法による発電プラントの評価 ~CO2ペイバックタイ 26. 太陽光発電の普及とコストペイバックタイムムの算出 ~ 27. 太陽光発電の普及に向けた新たな電力買取制度の分 10. GHG reduction by PV solar energy_2004_brazil 析 11. LCA for PV and Wind Power_2005_Switzerland 28. 住宅用太陽光発電の設置者特性と設置規定要因の分 12. LCA of a 2.7kW solar PV_2006_Singapore 析 13. 0_Roe et al._2001_ep_us WTP 29. 全国アンケート調査による太陽光発電システムに関する意識導入とコンジョイント分析 14. 1_Borchers et al._2007_ep_does willingness to pay for green energydiffer by source 30. 太陽光発電システムにおける経年モジュールの影響評価と信頼性モデルの検討 15. 5_Greenberg_2009_EP_Energy sources, public policy, and public preferences, Analysis of US national and sitespecific 31. 平成 23 年度東京電力 _ 電力構成比 data 32. 日本の発電技術のライフサイクルCO2 排出量評価 ~ 16. Advances in surface passivation of c-si solar cells 2009 年に得られたデータを用いた再推計 ~ 17. Antireflection TiOx Coating with Plasmonic Metal 33. アルミニウム圧延品の LCI データの概要 18. Analysis on Employment Effects of the Introduction of Renewable Energy 26

27 謝辞指導教員である伊坪徳宏准教授を始め同研究室の先輩方々並びにお世話になった企業法人の方々にこの場をお借りし謝辞を申し上げます 27

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Microsoft Word 後藤佑介.doc 課題アプローチ技法 Ⅲ 73070310 後藤佑介テーマ住宅用太陽光発電システムの利用効果 1. はじめに近年地球温暖化問題に関心が集まっているその要因である二酸化炭素は私たちの生活を支える電力利用から排出される二酸化炭素の排出を削減するためには再生可能エネルギー利用の技術が必要であるその技術の一つである太陽光発電システム (PV システム ) はクリーンで無公害なエネルギーとして大きな期待が寄せられている