原発1基分をまかなう太陽光発電システムは
Q.原発1基分の発電電力量をまかなうためには，
太陽光発電はどれくらい必要か．
少し試算してみたいと思います．
※原子力発電所の設備利用率を考慮して計算し直しました（3/31)
原子力発電所一基分相当の100万kWを
太陽光発電でまかなうとします．
一般家屋の屋根に設置するパネルで
供給すると仮定します．
1件あたり4kWの太陽光発電を設置するとすると，
必要な屋根の面積は，およそ28m^2程度．
（太陽光パネルのメーカS社の仕様より計算．
出力163Wのパネルの面積は1.15 m^2．
100万kWでは，およそ700万m^2（=700ha)必要．
東京ドーム150個分．
後述の通り，466.9万kWでは，700個分に相当）
コストはだいたい1kWあたり50万円とすると，
一軒あたり200万円かかることに
なります．
さて，100万kW分ですから，トータルでは，
100万kW * 50 万円 = 5000億円
のコストとなり，それらは，
100万kW / 4 kW = 25万軒
の家庭が分担して負担することになります
（繰り返すと，1軒あたり200万円）．
しかし，これは設備容量（発電できる最大能力）が
100万kWになったに過ぎません．
原子力発電所は，24時間100万kWを定常的に
出力することができますが，太陽光発電では
そうはいきません．
夜は運転できませんし，朝夕は出力が落ちます．
雨が降っても発電できません．
また季節によっても変動します（5月くらいが一番
発電量が多くなる）．
また，100%の発電電力が得られることなんて，
1年間に数えるだけです．
---- (以下，稼働率を考慮して計算を変更しています．3/31)
実際には，原発の稼働率は60〜75%程度です．
最近は地震や故障によって稼働率が落ちていますが，
何もなければ70%はいくと思われます．
(欧米はそれ以上の稼働率)
そこで，総発電量で比較することにします．
年間設備利用率（定格容量にくらべ，年間で
どのくらいの発電量が得られたかの指標
設備利用率
= (1年間の総発電電力量[kWh])/（(定格出力[kW]）*(1年間[h]))
）
で表すと，太陽光発電は，15%はなかなかいかないと思います．
(S社HPで，神戸市に設置した場合を計算すると12.7%だった）
したがって，100万kWの原発の発電電力量（稼働率70%）を
まかなうだけの太陽光発電の設備容量は，
設備利用率15%と多めに見積もっても，
100万kW * 0.70 / 0.15 = 467 万kW
と，4.67倍は必要という計算になります．
（この場合，25万 * 4.67 = 117万軒の住戸が
導入しなければなりません．
1軒平均3人が住んでいるとすると，それだけで
350万人の大都市ということになります）
コストは，太陽光発電だけで
467万kW * 50万円 = 23,350 億円
2兆円を越えるコストということになります．
実はこれだけでは足りません．
晴れた日中に発電した電力を，
雨の日や夜に使用するために，
電力貯蔵装置が必要となります．
残念ながら電力は貯めておくことは
基本的にできません．
大規模な電力を貯蔵する装置としては，
揚水発電所があります．
高所のダムの貯水池から水力を得て，
昼間のピーク時などに発電し，
夜間は，水車をポンプとして用いて
低所の貯水池から高所へと水を送り，
電力を位置エネルギーとして変換して
貯蔵しておく方式です．
日本には，いくつもこの揚水発電所がありますが，
（夜間のポンプ出力を調整することによって
負荷を調整する機能を持たせている
可変速揚水という技術は日本発のものです）
全体の発電量から見ると微々たるものです．
また，立地の問題で今後建設するのも
難しいといわれています．
そこで，二次電池の開発が進められています．
大規模なものでは，従来の鉛蓄電池の他，
ニッケル水素，リチウムイオン，ナトリウム硫黄，
などの電池が開発されており，充電，放電が可能です．
化学エネルギーに変換して電力を貯蔵することになります．
携帯電話などに使用されている高性能な
リチウムイオン電池は身近なものですね．
しかし，これが価格が高いのです．
大容量のものを作ろうとすると，かなりのコストが
かかってしまいます．
そこで，各家庭でバッテリを分散して持つことにします．
あるメーカが開発している蓄電用標準電池システムは，
1ユニット1.6kWhです．
一般家庭で1日の消費量を10kWh程度とすると，
3ユニットで半分をまかなえます．
残りは電力会社がなんとか調整することにして
3ユニットを家庭が負担して持つことにします．
1ユニットは50万円ですから，3ユニットで150万円．
太陽光発電システム200万円にさらに150万円
コストを負担することになります．
1軒あたりのトータル設置コストは350万円です．
全体では，467万kWの設備容量分に対して
バッテリを用意するとすると
23,350億円+150万円 * 116.75万軒 = 40,862億円
です．4兆円近くのコストが必要となります．．．
コスト低減の解決策として，
メガソーラーと呼ばれるような，
広大な土地に太陽光パネルだけ並べる方式も
考えられますが，
パワーコンディショナと呼ばれる
半導体電力変換器は集約されて多少
コストは低減されるにしても，
パネルを設置するための
（台風や積雪に耐える強度を持つ）架台が必要で，
これがまた大変にコスト高なのです．
住宅用よりもむしろコストがかかると思われます．
原発1基が4000億円程度で建設されることを思うと，
発電量に対して太陽光発電システムは
多大な設置コストがかかることがわかります．
今後，太陽光発電は導入を進めなければならないので，
なんとか解決策を模索していかなければなりません．．．
技術的には解決できても，コストが見合わなければ，
導入は進まないのです．
今後は，太陽光発電の効率向上，二次電池の性能向上と
価格低減が望まれます．
今日は，設置コストの問題だけでしたが，
その他，発電電力買い取りの問題，
配電系統の電圧制御に与える影響の問題，
事故時の一斉解列の問題なども
太陽光発電が大量導入される場合には，
考えなければなりません．
それは，また次の機会にお話ししたいと思います．
*コメントをいただきまして，
原発の稼働率70%を考慮して計算し直しました（3/31）．
つまり必要な容量，コストは当初の7割になりました．
*ピーク電力，昼夜間の電力変動については，
ここでは考えていません．
たとえば梅雨の時期には，
残念ながら上述のバッテリ容量ではとても補償できる
ものではないからです．
太陽光発電では，原子力のベース電力の代わりを
つとめることは，大変難しいのです．
太陽光発電はどれくらい必要か．
少し試算してみたいと思います．
※原子力発電所の設備利用率を考慮して計算し直しました（3/31)
原子力発電所一基分相当の100万kWを
太陽光発電でまかなうとします．
一般家屋の屋根に設置するパネルで
供給すると仮定します．
1件あたり4kWの太陽光発電を設置するとすると，
必要な屋根の面積は，およそ28m^2程度．
（太陽光パネルのメーカS社の仕様より計算．
出力163Wのパネルの面積は1.15 m^2．
100万kWでは，およそ700万m^2（=700ha)必要．
東京ドーム150個分．
後述の通り，466.9万kWでは，700個分に相当）
コストはだいたい1kWあたり50万円とすると，
一軒あたり200万円かかることに
なります．
さて，100万kW分ですから，トータルでは，
100万kW * 50 万円 = 5000億円
のコストとなり，それらは，
100万kW / 4 kW = 25万軒
の家庭が分担して負担することになります
（繰り返すと，1軒あたり200万円）．
しかし，これは設備容量（発電できる最大能力）が
100万kWになったに過ぎません．
原子力発電所は，24時間100万kWを定常的に
出力することができますが，太陽光発電では
そうはいきません．
夜は運転できませんし，朝夕は出力が落ちます．
雨が降っても発電できません．
また季節によっても変動します（5月くらいが一番
発電量が多くなる）．
また，100%の発電電力が得られることなんて，
1年間に数えるだけです．
---- (以下，稼働率を考慮して計算を変更しています．3/31)
実際には，原発の稼働率は60〜75%程度です．
最近は地震や故障によって稼働率が落ちていますが，
何もなければ70%はいくと思われます．
(欧米はそれ以上の稼働率)
そこで，総発電量で比較することにします．
年間設備利用率（定格容量にくらべ，年間で
どのくらいの発電量が得られたかの指標
設備利用率
= (1年間の総発電電力量[kWh])/（(定格出力[kW]）*(1年間[h]))
）
で表すと，太陽光発電は，15%はなかなかいかないと思います．
(S社HPで，神戸市に設置した場合を計算すると12.7%だった）
したがって，100万kWの原発の発電電力量（稼働率70%）を
まかなうだけの太陽光発電の設備容量は，
設備利用率15%と多めに見積もっても，
100万kW * 0.70 / 0.15 = 467 万kW
と，4.67倍は必要という計算になります．
（この場合，25万 * 4.67 = 117万軒の住戸が
導入しなければなりません．
1軒平均3人が住んでいるとすると，それだけで
350万人の大都市ということになります）
コストは，太陽光発電だけで
467万kW * 50万円 = 23,350 億円
2兆円を越えるコストということになります．
実はこれだけでは足りません．
晴れた日中に発電した電力を，
雨の日や夜に使用するために，
電力貯蔵装置が必要となります．
残念ながら電力は貯めておくことは
基本的にできません．
大規模な電力を貯蔵する装置としては，
揚水発電所があります．
高所のダムの貯水池から水力を得て，
昼間のピーク時などに発電し，
夜間は，水車をポンプとして用いて
低所の貯水池から高所へと水を送り，
電力を位置エネルギーとして変換して
貯蔵しておく方式です．
日本には，いくつもこの揚水発電所がありますが，
（夜間のポンプ出力を調整することによって
負荷を調整する機能を持たせている
可変速揚水という技術は日本発のものです）
全体の発電量から見ると微々たるものです．
また，立地の問題で今後建設するのも
難しいといわれています．
そこで，二次電池の開発が進められています．
大規模なものでは，従来の鉛蓄電池の他，
ニッケル水素，リチウムイオン，ナトリウム硫黄，
などの電池が開発されており，充電，放電が可能です．
化学エネルギーに変換して電力を貯蔵することになります．
携帯電話などに使用されている高性能な
リチウムイオン電池は身近なものですね．
しかし，これが価格が高いのです．
大容量のものを作ろうとすると，かなりのコストが
かかってしまいます．
そこで，各家庭でバッテリを分散して持つことにします．
あるメーカが開発している蓄電用標準電池システムは，
1ユニット1.6kWhです．
一般家庭で1日の消費量を10kWh程度とすると，
3ユニットで半分をまかなえます．
残りは電力会社がなんとか調整することにして
3ユニットを家庭が負担して持つことにします．
1ユニットは50万円ですから，3ユニットで150万円．
太陽光発電システム200万円にさらに150万円
コストを負担することになります．
1軒あたりのトータル設置コストは350万円です．
全体では，467万kWの設備容量分に対して
バッテリを用意するとすると
23,350億円+150万円 * 116.75万軒 = 40,862億円
です．4兆円近くのコストが必要となります．．．
コスト低減の解決策として，
メガソーラーと呼ばれるような，
広大な土地に太陽光パネルだけ並べる方式も
考えられますが，
パワーコンディショナと呼ばれる
半導体電力変換器は集約されて多少
コストは低減されるにしても，
パネルを設置するための
（台風や積雪に耐える強度を持つ）架台が必要で，
これがまた大変にコスト高なのです．
住宅用よりもむしろコストがかかると思われます．
原発1基が4000億円程度で建設されることを思うと，
発電量に対して太陽光発電システムは
多大な設置コストがかかることがわかります．
今後，太陽光発電は導入を進めなければならないので，
なんとか解決策を模索していかなければなりません．．．
技術的には解決できても，コストが見合わなければ，
導入は進まないのです．
今後は，太陽光発電の効率向上，二次電池の性能向上と
価格低減が望まれます．
今日は，設置コストの問題だけでしたが，
その他，発電電力買い取りの問題，
配電系統の電圧制御に与える影響の問題，
事故時の一斉解列の問題なども
太陽光発電が大量導入される場合には，
考えなければなりません．
それは，また次の機会にお話ししたいと思います．
*コメントをいただきまして，
原発の稼働率70%を考慮して計算し直しました（3/31）．
つまり必要な容量，コストは当初の7割になりました．
*ピーク電力，昼夜間の電力変動については，
ここでは考えていません．
たとえば梅雨の時期には，
残念ながら上述のバッテリ容量ではとても補償できる
ものではないからです．
太陽光発電では，原子力のベース電力の代わりを
つとめることは，大変難しいのです．
転載終わり。
お金で説明されると、よく理解できます。
勉強になりました。