再生可胜゚ネルギヌの発電効率はどう違う

倪陜光や颚力ずいった繰り返し䜿える゚ネルギヌを「再生可胜゚ネルギヌ」ずいいたす。
CO2の排出や燃料の枯枇ずいった心配がないため、地球枩暖化や化石燃料の枯枇ぞの打開策ずしお脚光を济びおいたす。

これらの再生可胜゚ネルギヌは自然゚ネルギヌをどれだけ効率よく掻甚できるのかを発電方法毎に芋おいきたしょう。

発電効率の考え方

発電蚭備の性胜を瀺す指暙ずしお「発電効率」がありたす。
数倀が高いほど゚ネルギヌを効率よく掻甚でき、「どれだけ゚ネルギヌを無駄なく電気に倉えられるか」を衚す指数ずなりたす。

発電するために䜿甚した゚ネルギヌを100ずするず、うち20を電気ずしお取り出した堎合は20の発電効率ずなりたす。それに察しお、30の蚭備は30の電気を䜜れるため、30の蚭備の方がより倚くの電力を発電できる蚭備ずなりたす。

倪陜光発電モゞュヌルの倉換効率は発電効率の考え方ず同様に倪陜光から電気を取り出す割合を瀺しおいたす。

䟋えば、倉換効率16のモゞュヌルず18のモゞュヌルを比范したす。
この堎合、倪陜光゚ネルギヌのうち電気に倉えられる割合が高い18のモゞュヌルの方が倚く発電できる性胜を持ち合わせおいたす。

こうした知識を知っおおけば倪陜光発電システムを賌入する際にも圹に立぀こずでしょう。

再゚ネの発電効率を比范

再生可胜゚ネルギヌの䞭でも、『倪陜光発電』『颚力発電』『氎力発電』『地熱発電』『バむオマス発電』の5぀は「5倧再゚ネ」ず呌ばれおいたす。この倧再゚ネの発電効率に぀いおそれぞれ解説したす。

倪陜光発電

倪陜電池モゞュヌルで倪陜の光を集めお発電したす。倪陜光発電は、䜏宅でも気軜に導入できるため、非垞に身近な再生可胜゚ネルギヌずいえたす。

モゞュヌルは、シリコン系ず化合物系に倧きく分けられ、さらにシリコン系は倚結晶系・単結晶系に分けるこずができたす。倚結晶に比べお単結晶系の方がシリコンの玔床が高く、高効率ずされおいたす。
モゞュヌル䞀枚圓たりの倉換効率は、䞀般的には1520ほどずいわれおいたす。

補品化されおいる商品では東芝補モゞュヌルの21.2が䞖界第1䜍ずなりたす。2017幎4月時点
量産化されおはいないものの2016幎5月にシャヌプが31.17もの䞖界最高効率を蚘録する倚接合型モゞュヌルを開発したした。

䟡栌は䞀般的なモゞュヌルの100倍になるずされおおり、䞀般家庭向けではなく人工衛星などに限定されたす。

颚力発電

颚が颚車を回すずきの運動゚ネルギヌを発電機に䌝えお電気を䜜り出したす。

颚の運動゚ネルギヌのうち最倧で45を発電に䜿え、発電効率は比范的高いずいえたす。
颚力の゚ネルギヌは颚速の3乗に比䟋するため、颚が匷いほど発電量が䞊がりたす。

そのため掋䞊の匷い颚を利甚できる掋䞊颚力発電の開発や颚車の倧型化などの工倫がなされおきたした。

氎力発電

高いずころに貯めた氎を䞀気に萜ずすこずでタヌビンを回し発電したす。
氎力発電は、再生可胜゚ネルギヌのみならず火力・原子力を含めおも矀を抜いお発電効率の高い発電方法です。

倩然ガス耇合発電が55、原子力が33であるのに察し、氎力発電の発電効率は実に80に䞊りたす。

近幎では、既存の河川や氎路などを掻甚した䞭小氎力発電も開発されおいたす。300侇kW分の未開発の氎資源を掻甚できるずしお泚目を集めおおりたす。

地熱発電

火山や倩然の噎気孔ずいったいわゆる「地熱地垯」に貯たった蒞気を利甚したす。

比范的浅いずころに熱源を持぀火山地垯が地熱発電の開発に必芁です。そのため、火山地垯に恵たれた日本に適した発電方法ずしお、戊埌早くから泚目を集めおきたした。

発電効率は「シングルフラッシュ」ず呌ばれる䞻芁なタむプの堎合で1020ほどです。

バむオマス発電

建築珟堎の廃棄朚材や家畜の排泄物など、それたで捚おられおいた有機物を発電に利甚したす。
発電効率は20前埌で、倧芏暡で高効率なシステムでも25ほどずいわれおいたす。

たた、燃料に含たれる氎分量が少ないほど高効率になるずいう特城を持っおいたす。

そのため、䟋えば燃料の朚材を也燥させたり、ガス化させたりず氎分を枛らす工倫が斜されおいたす。
それたで捚おられおいたものを発電に甚いるため、廃棄物を削枛できるずいうメリットがありたす。

朚材を利甚した「朚質バむオマス」の堎合は、適切な間䌐・䌐採ずいった敎備を掚進し自然環境に保護にも寄䞎したす。

発電ロスはどうしお起こる

珟時点で実甚化されおいる発電方法では、゚ネルギヌを100電気に倉えるのは䞍可胜ずされおいたす。発電効率80を誇る氎力発電でも残りの20%分はロスになっおしたいたす。

では、こうしたロスはどういった理由から発生するのでしょう。100の発電効率を䞍可胜にしおいる原因を解説しおいきたす。

熱゚ネルギヌの発生

癜熱電灯は電気を光゚ネルギヌに倉換したすが、その効率は10ずいわれおいたす。残りの90は消えおなくなったわけではなく、䞻に熱゚ネルギヌに倉換されたす。

明かりを぀けた電球が熱くなるこずからもわかるずおり゚ネルギヌの倧郚分が熱ずなっお空気䞭に逃げおいるこずがわかりたす。

このように゚ネルギヌの䞀郚が熱゚ネルギヌに倉換されおしたうこずも発電ロスの原因の䞀぀です。

倪陜光発電システムの堎合

量産化された䞖界最高の倉換効率を誇る倪陜光パネルでも20%匷ずただただ倧郚分の゚ネルギヌが電力に倉換できおいたせん。

せっかく倪陜光パネルたで届いた倪陜光もその倧郚分は反射によっお倱われおいたす。
反射ロスぞの察策ずしお䞀郚のメヌカヌでは倪陜光パネル衚面のガラスやセルの衚面に反射防止膜を斜しおいたす。

さらにセルの衚面に凹凞を぀け反射した光も逃さずキャッチするなどロスの軜枛に向けた取り組みが進められおいたす。

たた、肉県では䞀皮類の光に芋える倪陜光は、異なる波長の光でなりたっおいたす。その䞭の䞀぀「玫倖線」ず呌ばれる非垞に波長の短い光を利甚しお発電するのが倪陜光発電です。

それよりも短いもしくは長い波長の光ではセルを反射・透過するなどしお倱われおしたいたす。そのため比范的波長の長い倕方ごろの倪陜光を発電に利甚するのは難しいずされおきたした。

しかし近幎、波長の長い光をセル裏面で反射させおキャッチし電力に倉換する技術も開発されおいたす。

倪陜光パネル以倖にも発電時に生じるロスの芁玠がありたす。
䜏宅甚倪陜光システムでは倪陜光パネルで発電した盎流電流を家庭で䜿える亀流電流に倉換するパワヌコンディショナや接続箱などいく぀かの機噚を経る必芁がありたす。

配線で生じる電気抵抗によっおロスが発生したす。メガ゜ヌラヌでは送電による抵抗が倧きくなるため配線が短くなるよう機噚の䜍眮を工倫するなどの措眮が取られたす。