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きゅういちえんの
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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.

政府は太陽光発電世界一プランを計画し 2020 年には現在の太陽光発電の規模を 20 倍にするとしている私たちが PV システムを身近で見受けられるのは住宅に設置されたものではないだろうかそこで住宅用 PV システムの利用効果を求め住宅に PV システムを導入した時としない時の利用効果を比較する 2.

1 課題アプローチ技法 Ⅲ 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また光熱費の削減や災害時にも利用できるなどの利点がある政府は太陽光発電世界一プランを計画し 2020 年には現在の太陽光発電の規模を 20 倍にするとしている私たちが PV システムを身近で見受けられるのは住宅に設置されたものではないだろうかそこで住宅用 PV システムの利用効果を求め住宅に PV システムを導入した時としない時の利用効果を比較する 2. 住宅用 PV システムとは 1) 太陽電池モジュールとモジュールを取り付ける架台から構成された太陽電池アレイアレイで発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ部変換された電力を住宅内の電源ラインに供給する分電盤などから構成される太陽電池は多結晶シリコンとアモルファスシリコンの二種類に大別できるまた配電線は常時電力会社に接続されている並列連携型で余剰電力が生じた際は売電不足のときには電力会社から供給できるようなシステムである図 1 参照また二酸化炭素排出のフロー図を図 2 に示す今回は太陽電池セルは主流の多結晶シリコンを考えるまた PV システムの表面の汚れによる日射入射量の減少周囲の障害物の影響及び地面からの反射日射量太陽電池セルの長期使用による劣化配電盤に回るまでの配線ロスなどは発電量に影響を与えると考えられるがここでは無視して考える図 1 システム配電系統図

使用することにした括弧内の数値が平均した値である以下計算で用いる数値も平均した値やそれぞれの文献で使用されている値である 3.

2 図 2 フロー図 3. 文献調査結果 1)2)3) 文献により太陽電池アレイの容量 ( 平均約 4.2kW) やアレイの設置位置の方角 ( 真南 ) 角度 ( 平均約 30 度 ) 太陽電池モジュールの設置個数( 平均約 30 個 ) 余剰電力の購入単価 (22 円 /kwh) などが異なるため様々な場合が考えられるまた住宅用 PV システムを供給している太陽電池メーカーも異なるそこで今回数値に関してはそれぞれの文献で使用されている値を平均し使用することにした括弧内の数値が平均した値である以下計算で用いる数値も平均した値やそれぞれの文献で使用されている値である 3.1 システムの製造廃棄段階に係わる二酸化炭素 PV システムは製造廃棄段階にCO 2 を排出するしたがって最終的なCO 2 に考慮する必要がある 1 製造段階 : 太陽電池モジュールの製造に係わるCO 2 が約 400k 配線ケーブルパワーコンディショナアルミ枠などの製造に関わるCO 2 が約 400k 2 廃棄段階 : 廃棄時はトラックで運搬すると仮定し軽油使用量を求めるまた PV システム全重量を求め軽油使用量を乗じると約 20k となるその結果 1と2の合計は約 820k( 製造廃棄段階のCO 2 ) となり耐用年数の 10 年で考えると年間は約 82k である 3.2 ライフサイクルCO 2 排出原単位ライフサイクルCO 2 排出原単位が必要となるライフサイクルCO 2 排出原単位とは PV システムの製造および使用材料製造時に起因して排出されたCO 2 を PV システムの単位生涯発電電力量で測った値である導出式は以下のようになる

3 Σ = ( e in, e, i + Σ j in, j, i out L ) ただし e (-C/kWh): 系統電力の平均 CO 2 排出原単位 in e, i, (kwh/w): 機器 i の電力投入量 j (-C/MJ) : 化石燃料 j のCO 2 排出原単位 in j, i, (MJ/W): 機器 i の化石燃料 j の投入量 out (MJ/W/ 年 ): 年間発電電力量 L ( 年 ) :PV システムの耐用年数 (=10 年 ) この結果ライフサイクルCO 2 排出原単位は約 0.05(k-C/kWh) となった系統電力の平均的なCO 2 排出原単位 0.36(k-C/kWh) に比べると十分低いレベルであり住宅用 PV システムはCO 2 排出削減に有効な手段であることが分かる 3.3 発電量 PV システムの年間発電は以下の式で導出できる真南 - 傾斜角 30 度での一日当たりの日射量は約 2.94 (kwh/m2/ 日 ) とするシステムの設置環境により発電量は変化するため年間発電量は目安である p = H K P 365 ただし p : 年間発電量 (kwh/ 年 ) = = 約 4500(kWh/ 年 ) p H : 一日当たりの日射量 =2.94(kWh/m2/ 日 ) K : 設計係数 = 無視する P : システム容量 =4.2(kW) 365 : 年間の日数 3.4 電気代削減効果住宅で発電した分の余剰電力は電力会社が購入してくれる余剰電力の購入単価を 22 円 /kwh( 東京電力 ) とすると ( 年間発電量 ) ( 余剰電力の購入単 ) = =99,000 円 / 年よって年平均の電気代削減コストは約 10 万円となる

4 1)2)3) 4. 二酸化炭素排出削減量に関するシナリオの設定ケース1( 文献 1~2) とケース2( 文献 1~3) に分けた場合の年間のCO 2 削減量を考えるケース1:PV システムを導入していない一般家庭のCO 2 ( 発電量 ) ( CO 2 排出原単位 ) = = (k) ケース2: 火力発電や原子力発電と PV システムを導入した住宅のCO 2 ( 発電量 )-(PV システムでの電力量 ) = = (kWh) = (k) ( 製造時のCO 2 )+( 廃棄時のCO 2 ) = = (k) ( 製造廃棄時のCO 2 ) ( 耐用年数 ) = =87.585(k/ 年 ) ( CO 2 削減量 )=(PV システムでの発電量 ) ( CO 2 排出原単位 ) = =1620.0(k) 図 3 ケース別住宅の年間 CO 2

5 5. まとめ考察住宅用 PV システムを導入することにより年間約 4500kWh の発電量を得ることができさらに年間約 10 万円の電気代を削減することができるまたそれぞれの文献の結果から PV システムを導入していない住宅と導入している住宅のケースに分けて年間の二酸化炭素を求めた PV システムの製造時や廃棄時に二酸化炭素は排出されるが PV システムを導入することで明らかに二酸化炭素を削減できることが分かった今回は実験を行う季節や時間帯を考慮しなかった太陽が日没まで沈まない夏とそうでない冬とでは得られる電力量に大きな差が出ると考えられる実際様々な文献で日射量の多い夏場に多くの電力が得られることが示されている太陽光発電は年々需要が高まってはいるが今後より一層の導入促進を行うことが必要になると考える参考文献 1) わが家の太陽光発電システムを評価する-4.19kW システムの年間発電量 CO2 抑制量システム効率 : 樫沢洋 (99)p ) 住宅用太陽光発電システムのライフサイクルアセスメント : 森崎格第 38 号 p ) 住宅用太陽光発電システムのライフサイクル分析と CO_2 排出削減効果の経済性 : 加藤和彦 1 巻 1 号 p ) NVIRONMNTAL VALUATION OF HOUSHOLD WAST MANAGMNT SYSTM IN SOUTHRN GRMANY

A.3 排出削減量の算定方法 A.3.1 排出削減量 ER EM BL EM PJ ( 式 1) 定義単位数値 4 ER 排出削減量 1 kgco2/ 年 0 t<1 年年 t<2.5 年年 <t EM BL ベースライン排出量 2 kgco2/

A.3 排出削減量の算定方法 A.3.1 排出削減量 ER EM BL EM PJ ( 式 1) 定義単位数値 4 ER 排出削減量 1 kgco2/ 年 0 t<1 年年 t<2.5 年年 <t EM BL ベースライン排出量 2 kgco2/ A.2 追加性の評価本プロジェクトについては家庭部門を対象としており経済的障壁を有する蓋然性が高いため追加性の評価は不要とする注 ) 投資回収年数の算定式などを記載すること本プロジェクトについては家庭部門を対象としており経済的障壁を有する蓋然性が高いため追加性の評価は不要とする (2) 追加性評価に必要な情報の入手方法注 )(1) の評価に必要な情報の入手方法について記載すること全削減活動について同一の想定値などを用いる場合は