太陽光エネルギー

Cirata 水上太陽光発電 (PV) プロジェクト

(写真提供: JinkoSolar; から取得https://taiyangnews.info/se-asias-largest-floating-solar-plant-inaugurated/）

なぜ太陽エネルギーなのか？

太陽エネルギーは、いくつかの理由から持続可能な資源と考えられています。

• 太陽エネルギーは豊富で広く利用できるため、さまざまな用途にとって信頼できる電源源となっています [1]
• 太陽エネルギーは、供給源を枯渇させることなく無限に利用できます [1]
• 太陽エネルギーの生産は温室効果ガスやその他の汚染物質を排出しないため、従来のエネルギー源に代わるクリーンで持続可能な代替エネルギーとなります[1]。

太陽エネルギーには、他の再生可能エネルギー源に比べて、次のようないくつかの利点があります。

• 太陽エネルギーは、何十億年も輝き続ける太陽から得られるため、無尽蔵の資源です [2]
• 太陽光発電は、大規模な太陽光発電施設から小規模な屋上設置まで、さまざまな環境で利用でき、多用途のエネルギー源となります[3]。
• 太陽エネルギーのコストは年々低下しており、多くの家庭や企業にとって、より手頃な価格の選択肢となっています。これにより、太陽エネルギー システムが世界中で広く普及するようになりました [1]
• 太陽エネルギー分野における継続的な研究開発により、CO2 変換用の太陽プラズマ反応器 [4] や太陽光発電の蒸留および活性炭処理システム [1] など、より効率的でコスト効率の高い技術が生み出されてきました。

太陽エネルギー技術

太陽エネルギー技術は急速に進歩しており、太陽電池の革新によりエネルギー効率の重要なマイルストーンが打ち破られています。たとえば、複数の研究グループは 30% のエネルギー効率を達成しており、一部の多接合セルでは 47% もの効率に達しています。これらの進歩により、太陽エネルギーの出力が増加し、太陽光発電の展開が加速する可能性があります。[5]

太陽エネルギー技術には、太陽光を暖房、冷房、発電などのさまざまな用途に使用できるエネルギーに変換することが含まれます。太陽エネルギーを利用するための 3 つの主要な技術は、PV、太陽熱の冷暖房、および太陽光発電の集光です [6]。

太陽光発電シリコンなどの半導体材料を用いて太陽光を直接電気に変換し、電流を発生させる技術です。このプロセスには太陽光からの光子の吸収が含まれ、これにより電子が原子から解放され、電気の流れが生じます。[7] 太陽光発電システムは、住宅、商業、産業のさまざまな用途に使用できます [8]。

太陽熱による冷暖房太陽エネルギーを利用して建物やその他の空間を冷暖房します。これには、太陽光発電、太陽熱温水/暖房、太陽季節貯蔵などのさまざまなシステムが含まれます。これらの技術は太陽エネルギーを利用して、寒い時期には暖房を、暖かい時期には冷房を提供し、エネルギー効率と持続可能性に貢献します。たとえば、太陽熱システムは、高い割合の太陽放射を捕捉して利用することができ、暖房と冷房のための持続可能で費用対効果の高いソリューションを提供します [9、10]。さらに、太陽熱技術とヒートポンプの組み合わせは、住宅を暖房し、家庭用温水を生成するために開発されており、これらのシステムの効率がさらに向上しています[11]。

集光型太陽光発電（CSP）これは、鏡やレンズを使用して広い領域の太陽光を小さな領域に集中させ、流体を加熱して蒸気を生成し、発電機に接続されたタービンを駆動するために使用される技術です [12]。このプロセスは従来の発電所のプロセスと似ていますが、CSP プラントは化石燃料を使用する代わりに、一次エネルギー源として太陽光に依存しています [13]。CSP プラントには、熱エネルギー貯蔵 (TES) システムを装備することもできます。これにより、日射量が多いときに発生する過剰な熱を蓄え、日射量が少ないときや電力需要が高いときに放出することができます。この貯蔵能力により、CSP プラントの派遣が容易になり、より効率的に稼働し、送電網への依存度を低く抑えることができるため、環境への影響が軽減されます。[14]

太陽光発電、太陽冷暖房、CSPの比較：

太陽光発電	太陽熱による冷暖房	集光型太陽光発電（CSP）
·  屋上や大規模太陽光発電所にも設置可能です。 ·  初期費用は高いですが、運用コストは安くなります。 ·  最小限のメンテナンスしか必要とせず、長寿命です。 ·  風力や水力などの他の再生可能エネルギー源と組み合わせて、ハイブリッド システムを作成できます。	·  住宅用途と商業用途の両方に使用できます。 ·  加熱と冷却のための別のシステムが必要となり、全体のコストが増加する可能性があります。 ·  バックアップや太陽放射照度が低い期間には、電気や天然ガスなどの追加のエネルギー源が必要になる場合があります。	·  太陽光を集中させるには、太陽光発電塔やソーラートラフなどの大規模な設備が必要です。 ·  初期コストは太陽光発電よりも高くなりますが、太陽光を電気に変換する効率が高くなります。 ·  太陽放射量が低い期間でも継続的な動作を保証するには、熱エネルギー貯蔵システムが必要です。 ·  風力や水力などの他の再生可能エネルギー源と組み合わせて、ハイブリッド システムを作成できます。

太陽エネルギーの課題

太陽エネルギーの普及には、次のようないくつかの課題、問題、影響を考慮する必要があります。

• 太陽エネルギーの生産は曇りの日などの一時的な天候の混乱の影響を受け、発電量が減少する可能性があります。この断続性は、特に特定の地理的地域において、太陽光発電の信頼性に影響を与えます [15、16]。
• 太陽エネルギーの需要と供給は多くの場合不一致であり、エネルギーの貯蔵と消費において課題が生じています。朝や夕方などの突然の需要の急増は、必ずしも太陽エネルギーの生成と一致するとは限らず、効果的なエネルギー貯蔵ソリューションが必要です[17]。
• 太陽エネルギーはクリーンで再生可能なエネルギー源ですが、使用済みソーラーパネルの廃棄やそれに伴う汚染など、その生産に関連した環境上の懸念があります[16、18]。
• 実用グレードの太陽光発電所は、太陽光パネルの設置に広い面積を必要とするため、スペースが限られている都市部では課題が生じます。さらに、ソーラーパネルの効率とそれに関連する設置コストも業界の懸念事項です[16、17]。
• 太陽光発電産業は、政府プログラムへの依存や税制優遇措置の期限切れなどの経済的および規制的要因の影響も受けており、太陽エネルギーの成長と需要に影響を与える可能性があります[16]。

東南アジアの太陽エネルギー

太陽エネルギーは現在最も安価な再生可能エネルギー源であり、メガワット時 (MWh) あたりのコストは 23.52 ドルです。これは石炭の基本コストである MWh あたり 43.80 ドルよりも低いです。国際エネルギー機関（IEA）の報告によると、太陽光発電（PV）はほとんどの国で新しい石炭火力発電所やガス火力発電所よりも安価であり、太陽光発電プロジェクトの62％は最も安価な新しい化石燃料よりも安価です。[19]

最近のレポートによると、太陽エネルギーは東南アジアで増加しており、東南アジアの太陽エネルギー市場は今後 5 年間で 10.2% の年平均成長率 (CAGR) で成長すると予想されています [20]。東南アジアにおける再生可能エネルギーへの投資は、2023年から2025年にかけて760億米ドルを超えると予想されており、この支出の多くは太陽光、風力、地熱への投資によって推進されています[21]。

東南アジアにおける太陽エネルギーの増加には、いくつかの要因が考えられます。主な理由の 1 つは、過去 10 年間で太陽光発電技術のコストが大幅に低下し、太陽エネルギーがより手頃な価格で入手しやすくなったことです。さらに、太陽エネルギーの追求は、統治、社会的または道徳的改革、遠く離れた他者への思いやりの表現などのプロジェクトに結びついており、この地域で太陽エネルギーへの注目が高まっています。これらの要因と、再生可能エネルギー源に対する世界的な推進が相まって、東南アジアにおける太陽エネルギーの導入増加に貢献しています。[22]

東南アジアにおける太陽エネルギープロジェクトの注目すべき例の 1 つは、インドネシア西ジャワ州のシラタ貯水池の表面積 225 ヘクタールに建設された 145MW の水上太陽光発電プロジェクトです。シラタ水上太陽光発電所は、50,000 世帯に電力を供給するのに十分なエネルギーを生成し、最大 800 人の雇用創出に貢献します。完成すると、この種のプロジェクトとしては東南アジア最大、そして世界最大級のプロジェクトとなる。[23]

著者: Hendra WINASTU、SOLEN プリンシパル アソシエイト – IPC パネル コーディネーター

編集者: Nguyeng Duy Hung、SOLEN ディレクター – IPC プログラム ディレクター

日付: 2024 年 1 月 21 日

記事番号: SOLEN-IPC-0032

参照：

[1] Alman Sikder, M.、Ali, MY ストックホルム ジュニア ウォーター プライズ 2023 へのエントリー 太陽光発電の蒸留と活性炭を使用した、環境に優しく、高濃度の塩分源の浄水。

[2] エネルグリーンパワー。（2023年）。太陽エネルギーのすべての利点。www.enelgreenpower.com。https://www.enelgreenpower.com/learning-hub/renewable-energies/solar-energy/advantages-solar-energy

[3] 太陽エネルギー ソリューションと他の再生可能エネルギー源との比較。(nd)。www.cleanmax.com。https://www.cleanmax.com/solar-update/how-solar-energy-compares-to-other-renewable-sources-of-energy.php

[4] トレレス、JP (2021)。CO2変換用の太陽プラズマ炉。物理学ジャーナル D: 応用物理学、55。

[5] キャリントン、D. (2023 年 7 月 6 日)。「革新的な」太陽電池のイノベーションは、重要なエネルギーの閾値を打ち破ります。保護者。https://www.theguardian.com/environment/2023/jul/06/revolutionary-solar-power-cell-innovations-break-key-energy-threshold

[6]セイア。（2020年）。ソーラーテクノロジー | セイア。セイア。https://www.seia.org/initiatives/solar-technologies

[7] アジェニム・ボアテング、K.、ベーム、RF (2011)。蓄電一体型太陽光発電 (PV) 発電システムが事業所のピーク負荷に及ぼす影響。

[8] Holzhey, P.、Prettl, M.、Collavini, S.、Chang, N.、および Saliba, M. (2023)。住宅用太陽光発電用の軽量でフレキシブルなペロブスカイト太陽電池の商品化に向けて。2023 IEEE 50 回太陽光発電専門家会議 (PVSC)、1-1。

[9] イートン、DJ、マクガリティ、AE、ロジャース、RL (1983)。小規模の太陽熱暖房に投資する価値はありますか。

[10] ブラガ、FS (2016)。持続可能なアグリビジネス、イノベーション、太陽熱再生可能エネルギーにおけるリーダーシップ: 持続可能なアグリビジネスの機会。食品システム動態に関する国際ジャーナル、7、143-182。

[11] ハドン、J. (2010)。太陽光発電およびヒートポンプ システム – IEA SHC タスク 44 および HPP。

[12] Alami, AH、Olabi, AG、Mdallal, A.、Rezk, A.、Radwan, A.、Rahman, SM、Shah, SK、および Abdelkareem, MA (2023)。集光型太陽光発電 (CSP) 技術: 現状と分析。熱流体の国際ジャーナル。

[13] イスラム、MT、フダ、N.、アブドラ、AB、およびサイドゥル、R. (2018)。最先端の集光型太陽光発電 (CSP) 技術の包括的なレビュー: 現状と研究動向。再生可能および持続可能なエネルギーのレビュー、91、987–1018。https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.097

[14] ガサ、G.、ロペスロマン、A.、プリエト、C.、カベザ、LF (2021)。熱エネルギー貯蔵 (TES) を使用した場合と使用しない場合のタワー構成の集光型太陽光発電 (CSP) プラントのライフ サイクル評価 (LCA)。サステナビリティ、13(7)、3672。https://doi.org/10.3390/su13073672

[15] 星座。（2023年）。太陽エネルギーの長所と短所。www.constellation.com; 星座。https://www.constellation.com/energy-101/energy-innovation/solar-energy-pros-and-cons.html

[16] 太陽光発電業界が現在直面している課題。（2021年4月28日）。データ形式。https://www.dataforma.com/challenges-facing-the-solar-industry-right-now/

[17] 太陽エネルギーの課題。(nd)。www.fuergy.com。https://www.fuergy.com/blog/the-challenges-of-solar-energy

[18] Atasu、A.、Duran、S.、LN ヴァン・ワッセンホーフ（2021 年 6 月 18 日）。太陽光発電のダークサイド。ハーバードビジネスレビュー。https://hbr.org/2021/06/the-dark-side-of-solar-power

[19] 。ティンマーバーグ、S.、サンナ、A.、カルシュミット、M.、フィンクバイナー、M. (2019)。一部のMENA諸国における再生可能電力目標 – 利用可能な資源、発電コスト、温室効果ガス排出量の評価。エネルギーレポート、5、1470–1487。https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.10.003

[20] 東南アジアの太陽エネルギー市場 | 2022 – 27 | 業界シェア、規模、成長 – Mordor Intelligence。(nd)。www.mordorintelligence.com。https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/southeast-asia-solar-energy-market

[21] Yuen, S. (2023 年 10 月 19 日)。東南アジアの太陽光発電: 市場で何が起こっているのか? 太陽光発電技術https://www.pv-tech.org/solar-in-southeast-asia-whats-happening-in-the-market/

[22] クロス、J. (2019)。太陽光発電のメリット: 貧しい市場におけるエネルギー倫理。王立人類学研究所の雑誌。

[23] ベイカー D. (nd)。アジアの太陽エネルギー: トッププロジェクト、雇用、市場動向。www.airswift.com。https://www.airswift.com/blog/solar-energy-asia