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@Watchingusaさんによる、原子力発電を代替しうる太陽光発電システムの考察

まとめました。
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とけいのうさぎ @Watchingusa

最近、日本にある原発をすべて太陽光発電に切り替えたら、どうなるか?のツイートが良く見受けられますが、実現可能かどうか良くわからなかったので、自分で計算してみることにしました。

2011-03-31 00:16:01
とけいのうさぎ @Watchingusa

2010年度で日本の原子力発電所の発電能力は55基 4,958万kWだそうです。(wiki調べ)

2011-03-31 00:17:33
とけいのうさぎ @Watchingusa

んで、日本で一番変換効率が高いとされている三洋のHIT太陽電池の発電能力は1モジュール(1.18m^2)で公称205Wだそうです。

2011-03-31 00:19:02
とけいのうさぎ @Watchingusa

原子力発電所の発電能力を全てHIT太陽電池に置き換えると、およそ2億4186万モジュール必要になるようです。(万以下は繰り上げ)

2011-03-31 00:22:32
とけいのうさぎ @Watchingusa

面積にすると、2億8520万m^2が必要になります。大体、一辺17kmの正方形が有ればOKのようです。

2011-03-31 00:25:26
とけいのうさぎ @Watchingusa

面積的には原子力発電所をすべてHIT太陽電池に置き換えるのは、不可能とは思えない数字ですね。

2011-03-31 00:26:51
とけいのうさぎ @Watchingusa

一方、コストはHIT太陽電池の1モジュールで、142,000円(税抜)らしいです。

2011-03-31 00:28:01
とけいのうさぎ @Watchingusa

なので、原子力発電所をすべてHIT太陽電池に置き換えた場合、34兆4343億2000万円ほどかかりそうです。

2011-03-31 00:28:47
とけいのうさぎ @Watchingusa

でも、太陽電池の起電力は1V強なので、家庭用電源で使用するにはAC100V変換する必要があります。そのため、通常、100Vに変換するパワーコンディショナーというものが必要になります。

2011-03-31 00:32:54
とけいのうさぎ @Watchingusa

計算が面倒なので、パワーコンディショナーは5.5kw 400,000円のもので、ざっくり計算します。すると、パワーコンディショナーは約902万個 およそ3兆6058億2000万円かかるようです。

2011-03-31 00:35:44
とけいのうさぎ @Watchingusa

ということで、太陽電池+パワーコンディショナーを合わせて、約38兆円で実現できることになります。なお、38兆円というのは、日本の税収が約37兆円なので、ほぼ税収と等しい値となります。

2011-03-31 00:38:17
とけいのうさぎ @Watchingusa

税収とほぼ同等ってことは、頑張れば、10年とか20年で実現できそうですね。

2011-03-31 00:39:05
とけいのうさぎ @Watchingusa

また、先に述べた面積が確保できないというのなら、家庭用太陽光発電システムのような形式をとる方法もあります。

2011-03-31 00:40:17
とけいのうさぎ @Watchingusa

家庭用太陽光発電システムの形式をとった場合、約1540万戸。日本の住宅の3件に1件が太陽光発電システムを導入する状態になります。(一戸建てに限った場合、1.7件に1件が導入すればOK)

2011-03-31 00:44:24
ISO#Amazing @iSO0015

問題はお天気次第で発電量が変化してしまうことですよね. RT @Watchingusa: 面積的には原子力発電所をすべてHIT太陽電池に置き換えるのは、不可能とは思えない数字ですね。

2011-03-31 00:33:34
とけいのうさぎ @Watchingusa

とはいえ、太陽光発電システムの発電量は天気に左右されやすく、夜間の発電量はほぼ0Wです。そこで、天気の影響や夜間の影響を和らげるために、蓄電システムが必要となるわけです。

2011-03-31 00:46:41
とけいのうさぎ @Watchingusa

現在、蓄電システムとして、最も現実味があるのはリチウムイオン電池だと私は考えています。なぜなら、すでに実績のある蓄電池であるし、エネルギー密度も高い。なので、蓄電システムは、リチウムイオン電池で構築するものと仮定します。

2011-03-31 00:48:11
とけいのうさぎ @Watchingusa

現在、リチウムイオン電池の電力量当たりの単価は1.5Wh/US$らしいです。(Wikipedia調べ) 現在、1US$=83円程度ですが、計算が面倒なので、1US$=100円とします。

2011-03-31 00:49:52
とけいのうさぎ @Watchingusa

また、前提条件として、蓄電システムは天候不順等の影響が考えられるので、最大72時間(3日間)の電力が蓄えられる事とします。72時間としたのは、4日目には晴れるだろうという希望的観測による独断と偏見です。

2011-03-31 00:52:18
とけいのうさぎ @Watchingusa

それでは、計算です。日本のすべての原子力発電所が全てフル稼働した場合、1時間に発電する電力量は約1785億Whのようです。これの3日間ですから、約12兆8511億Whが蓄電システムで蓄電する電力量です。

2011-03-31 00:56:16
とけいのうさぎ @Watchingusa

なので、蓄電システムの最大蓄電容量は12兆8511億Whとなります。これを単純にリチウムイオン電池の容量単価1.5Wh/100円で割ると、1927兆6700億円になります。

2011-03-31 00:59:53
とけいのうさぎ @Watchingusa

太陽電池システム+パワーコンディショナー+蓄電システム合わせて、1965兆6200億円です。日本の税収が約37億円で、約54年分。日本のGDPが約492兆2000億円で、日本約4個分です。

2011-03-31 01:03:43
とけいのうさぎ @Watchingusa

というわけで、まとめ。太陽電池(太陽光発電)システムは実現可能だけれど、夜間や天候不順を考慮して蓄電システムの設置は夢のまた夢。とはいえ、現状の計画停電の打開策として、昼間のピーク電力を補う分としては有効ではないかと思う。

2011-03-31 01:09:03
あいすのさんGen3.3a @1g_9

天候不良時のマージンを加算してみてはいかがでしょう?ざっと少なく見積もって2割程度で。(2割の根拠はありません)RT @Watchingusa: なので、原子力発電所をすべてHIT太陽電池に置き換えた場合、34兆4343億2000万円ほどかかりそうです。

2011-03-31 00:31:58
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コメント

ほっぷ @Hop_Spot 2011年3月31日
実際は昼間使用した分は蓄電にまわらないとか(ry でも、問題をわかりやすくするのは良いですね。
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next wenergy @nextworker 2019年12月31日
8年後の2019年だと幾らまで下がるか追試してみます。 大規模太陽光は既に入札制に移行しているので、その価格を参考にします。 https://nyusatsu.teitanso.or.jp/servlet/servlet.FileDownload?file=00P7F00000IaQd9 加重平均落札価格:12.98 円/kWh 設備kwあたりの年間発電量を1000kWhとすると1kWあたりの20年間支払額は259,600円。 よって1kWあたり約26万、4,958万kWだと約13兆円
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next wenergy @nextworker 2019年12月31日
続いて蓄電池。2011年 917$ から 2019年 156$ に下がったそうです。 https://twitter.com/BloombergNEF/status/1201788202274709505 12兆8511億Wh だと約2兆ドル。為替も同じく1US$=100円で揃えると200兆円ですね。 まとめ 2011年 → 2019年 太陽光発電 約38兆円 → 約13兆円 蓄電池 約1928兆円 → 約200兆円 と、約8年で合計価格が約9分の1になった事になりました。
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