広島工業大学紀要研究編
第 45 巻（2011）pp.1-8

論文

島根県飯石郡飯南町における「スクールニューディール構想」と「緑の分権改革」
田中武 *・間屋口 信博 **・田河 雅威 ***・有馬
田部 宏幸 *****・平山 智康 ******

仁志 ****（平成22年10月29日受付）“School New Deal Plan” and “Decentralization” Green Promotion
at Iinan Town in Shimane Prefecture
Takeshi TANAKA, Nobuhiro MAYAGUCHI, Masatake TAGAWA, Hitoshi ARIMA,
Hiroyuki TANABE and Tomoyasu HIRAYAMA(Received Oct. 29, 2010)

Abstract
The anti-global warming measure is the pending issue which is common throughout thewhole world now, and it is in the one of the high-priority issues on which countries of the world
should work. The object period that the Kyoto Protocol sets has already begun in 2008 and aims
at the achievement of the reduction (Our country has reduced it by 6 percent for 5 years until
2012 compared with 1990) of the greenhouse gas, and various actions are performed. It is mainly the natural energy such as photovoltaic system in the snowy area and the mountainous district. ‘Compact Village’ where various energy was considered, was formed aiming at theachievement of the local production for local comsumption of the energy of the mountainousdistrict. We examined the development of connected intermediate and mountainous area.
Key Words: solar cell, environmental education, junior high schoolから 80％削減するという長期目標が掲げられました。

１．まえがきこのような状況の中，2009 年４月にとりまとめられた

地球温暖化対策は，今や全世界共通の懸案事項であり，「経済危機対策」におけるスクールニューディール構想の世界の国々が総力を上げて取り組むべき最重要課題の一つ三本柱の一つとして提唱された，太陽光発電等をはじめとになっています。既に 2008 年から京都議定書が定める対したエコ改修の抜本拡大が，今まさに実施段階を迎えよう

象期間が始まっており，温室効果ガスの削減目標（我が国１）としています。

は，2012 年までの５年間に対 1990 年比で６％削減）の達地域においては，少子高齢化・人口減少社会が到来する成をめざし，様々な取り組みが行われています。

中にあって，厳しい財政制約の下で，地域主権の確立，低さらに，我が国では，2008 年７月に「低炭素社会づく炭素型社会への転換等の改革の推進が強く求められていまり行動計画」が閣議決定され，2050 年までに現状から 60す。

＊＊＊

広島工業大学工学部電子情報工学科＊＊＊＊＊＊dSPACE Japan 株式会社＊＊＊

株式会社中電工＊＊＊＊＊＊

飯南町＊＊＊

株式会社横田工業商会＊＊＊＊＊＊

中国経済産業局―1―

田中武・間屋口信博・田河雅威・有馬仁志・田部宏幸・平山智康

緑の分権改革とは，それぞれの地域が，今一度，森・里・戦国の世の興亡の歴史を物語っています。

海とそれにはぐくまれるきれいな水，先祖伝来の田畑，輝出雲・石見・備後の三国にまたがり，また陰陽を結ぶ中く太陽などといった豊かな資源とそれにより生み出されう

国山地の要衛として古くから開発され，たたら製鉄や良質る食料やエネルギー，あるいは歴史文化資産の価値等を把米の産地としても知られていました。

握し，最大限活用する仕組みを草の根的に創り上げていく

３．スクールニューディール構想で設置した太陽電ことによって，地域の活性化，絆の再生を図り，地域から池設備

人材，資金が流出する中央集権型の社会構造を分散自立・地産地消・低炭素型としていくことにより，「地域の自給スクールニューディール構想で，太陽電池設備を設置す力と創富力（富を生み出す力）を高める地域主権型社会」

る対象となりうる，公立の幼・小・中学校は，飯南町内にへの転換を実現しようとするものです。２）ある，２つの中学校（飯南町立赤来中学校，飯南町立頓原

本研究では，島根県飯石郡飯南町に，文部科学省「スクー中学校），４つの小学校（飯南町立赤名小学校，飯南町立

ルニューディール構想」で設置した太陽電池設備，と総務

来島小学校，飯南町立志々小学校，飯南町立頓原小学校）

省「緑の分権改革」で設置した多彩なエネルギーシステムであります。
関係機関との相談の結果，赤名小学校と来島小学校の２の運用等について報告する。最後に，飯南町における炭素校を文部科学省に申請することになりました。

排出量について，初歩的な計算を試みました。

赤名小学校と来島小学校における太陽電池配置図，およ２．飯南町の概要３）

び，設置場所の写真を，それぞれ図１，図２および図３，図４に示します。

平成 17 年１月１日，頓原町と赤来町の合併が実現し，「飯南町」が誕生しました。

図１

図２

赤名小学校太陽電池配置図（27kW）

図３

赤名小学校に設置された太陽電池

島根県飯石郡飯南町の位置４）

位置・地勢
島根県中南部（図１参照）にあり，広島県との県境，中国山地の脊梁部に位置し，周囲を 1,000 ｍ前後の琴引山や大万木山などに囲まれ，平坦地の標高が約 450 ｍの県下でも代表的な高原地帯です。町の南端にある女亀山を源とする神戸川が北へ貫流し，谷地区を南に流れる塩谷川は江の川に注ぎ，都加賀地区を流れる都加賀川は斐伊川に注ぎ中国産地の屋根ともいえます。
面 積 は 242.84 平 方 キ ロ メ ー ト ル（ 東 西 32km， 南 北32km）で，約 90％を山林・原野が占めています。
赤名小学校には，三洋電機製太陽電池（HIP-200NKH5）
沿革を 135 枚用いています。最初に太陽電池を９枚，直列接続

町の中心にある琴引山は，出雲風土記にその名をとどめ，します。その９枚直列を，15 個並列に並べ運用しています。

悠久の歴史をうかがい知ることができます。また，瀬戸山

来島小学校には，三洋電機製太陽電池（HIP-200NKH5）

城址をはじめとする多くの城址は，尼子毛利合戦をはじめを 99 枚用いています。最初に太陽電池を９枚，直列接続―2―島根県飯石郡飯南町における「スクールニューディール構想」と「緑の分権改革」

図６

図４

赤名の気象情報 2009 年６）方のデータを表１に示す。全国での太陽電池の発電の目

来島小学校太陽電池配置図（20kW）

安７）を示す。比較のため，パネルの発電容量の換算（4.3kWシステムに換算）すると，表１の年間発電量は，4693kWhとなり，全国各地の値（年間発電量，4509（新潟市）〜5469kWh（宮崎市））の間に入っていると考えられます。

図５

来島小学校に設置された太陽電池します。その９枚直列を，11 個並列に並べ運用しています。
太陽光発電設備（20kW）を導入することで，学校一校あたりの CO2 削減量，削減率は，それぞれ，年間約 10 から 13 ト ン， 寒 冷 地： 約 ８- ９ ％ 削 減， 温 暖 地： 約 14 −５）17％と報告されています。

積雪地域では積雪荷重に対応した太陽電池モジュール・
図７

架台の設計や，太陽電池モジュールの上に積もった雪を自太陽電池全国の発電の目安７）

然に落雪させる工夫が必要です。５）
寒冷地域では太陽電池モジュールや他の部材の隙間に

４．「緑の分権改革」により設置した多彩なエネルギー

残った雨水は凍結のおそれがあり，対策が必要です。５）

多彩なエネルギーシステムを構築し，飯南町のマイタケ
表１工場へ供給することを試みた。エネルギー供給システム図

島根県飯石郡飯南町野萱に設置された 4.2kW 太陽電池の発電データを図７に示す。燃料電池は，熱は太陽電池に積もった雪を島根県飯石郡飯南町野萱に設置された 4.2kW の三洋電機製太陽電池（HIP-210NH1）が 20 枚設置され，三洋電機製パワーコンディショナー（SSI-TL40A4）を設置された

図８―3―

多彩なエネルギーシステムのシステム図田中武・間屋口信博・田河雅威・有馬仁志・田部宏幸・平山智康

融かすために用い，電力は，定常的な供給システムとして●総面積行います。
また，リチウム電池とスーパーキャパシタを用いた蓄電

表２ 飯南町の土地利用状態９）242.84 平方キロメートル

田1,365ha

畑

202ha

システムが今後の太陽電池をはじめとする自然エネルギー

宅地

169haの利用においては，重要となります。

池沼

８ha

雑種地

365ha

山林・原野・その他

22,175ha

今回のもうひとつ大きなポイントは，太陽電池，リチウ
ム電池，スーパーキャパシタ，および燃料電池等を含めたエネルギーシステムのモデル化である。多彩なエネルギーシステムで用いた基本的なモデルの全体図を示します。
（図９）

図 11

身近な二酸化炭素排出量と森林（スギ人工林）の二酸化炭素吸収量 10）

手入れされている 80 年生のスギ人工林は１ha 当たり約170t（１年間当たり平均で約 2.1t），同じく 80 年生のブナ
図９

多彩なエネルギーシステムに用いたモデル例

を主体とする天然林は１ha 当たり約 100t（１年間当たり平均で約 1.3t）程度の炭素を蓄えていると推定されます。
（二酸化炭素に換算すると，それぞれ約 620t，約 370t，１年間当たりそれぞれ約 7.8t，約 4.6t）と報告されている。
また，図中にもありますが，人間１人が呼吸により排出する CO2 は，年間約 320kg，自家用車が排出される CO2 は，約 2300kg，一世帯の家庭から出る CO2 の排出量は，約6500kg であると報告されています。
飯南町の場合を単純に計算してみると，5643 名（H22.
８. １現在）の人間が１年間に排出する CO2 は，5643 名
× 320kg は，約 1800 トンの CO2 量に相当します。

図 10

多彩なエネルギーシステムに用いたモデルのシミュレーション

飯南町には，平成 22 年６月１日時点で，普通車 2017 台（島根県調べ）と，飯南町には，2143 世帯あるので，ほぼこれらのモデルを用いたシステムを構築し，実証試験の一家に一台平均普通車があると考えられます。また，軽自データとすり合わせを行うことにより，モデルの高精度化

動車は 2931 台（飯南町調べ）所有されているので，普通を試みていきたいと思います。今後，集積回路（IC）に，車と，軽自動車の両方とも年間約 2300kg の CO2 を排出す

このモデルを組み込んでいきたいと思います。

ると仮定すると，2143 世帯なので，年間約 11380 トンのCO2 を排出します。

５．飯南町における炭素排出量5.1

ま た， 一 世 帯 当 た り の 年 間 CO2 は，6500kg な の で，2143 世帯× 6500kg で，13900 トンになります。

飯南町の現状2009 年の飯南町の電灯消費量は，15476 千 kWh なので，飯南町の現在の人口は，5643 人，2143 世帯（H22. ８. １８）

１世帯あたり，7.2 千 kWh となります。
（中国電力の平成現在）であります。

20 年度の排出係数は，0.000674（t-CO2/kWh）なので，飯森林の CO2 の吸収量について述べます。
林野庁のホームページ

10）

南町全体の CO2 は，10430t-CO2，一世帯あたりは，4.86t-CO2

より，樹木が吸収し蓄積する

CO2 は一本一本みんな違っていますが，たとえば，適切にになる。）―4―島根県飯石郡飯南町における「スクールニューディール構想」と「緑の分権改革」

以上をまとめると，人の呼吸，自家用車，および家庭ので販売されているものを使用。

排出する CO2 の合計は，27080 トンになります。
では，森林の CO2 吸収量を検討してみます。森林その6.3

日射量算出方法

14）
により提言されたモデルを使って，Otaniet al.（1994）

他の飯南町の面積は，22175ha であり，１ha あたり 80 年
生のスギ人工林で CO2 を約 7.8 トン蓄え，ブナを主体とす日射量を推定します。
これによると，太陽光の可視域において，太陽から地球る天然林で約 4.6 トン蓄えると報告されています。
11）

としては，地域や樹種によっ内への入射，雲による吸収，反射および散乱，地面への直て異なりますが，スギであれば１年間に１〜３炭素トン／達日射，地面からの反射をバランスさせ，次式のモデルがha 程度，広葉樹であれば１年間に１炭素トン／ ha 前後だ導出されています。

おおまかな吸収量の目安

H ＝（τm − ρp）IO cos z/（1 − ρs）と考えられます。
したがって，１年間１ha あたり１炭素トン＝約 3.67CO2H：推定日射量トンなので，3.67 を用いて，簡単なシミュレーションを行っρp：気象衛星により観測されたアルベドた。飯南町の森林では，22175ha × 3.67 で約 81400 トン蓄

ρs：地面のアルベドえることになります。さきほどの，人，自家用車，家庭のIO：太陽定数

CO2 を差し引いても，約 54320 トンの黒字になります。こz：太陽高度の CO2 の黒字の一部を環境省自主参加型国内排出量取引

τ：放射伝達係数制度（JVETS）に適用することができると，中山間地のm：エアマス（太陽光が地表に届くまでに大気を通過す地方自治団体の収入に貢献できると考えられます。今後は，る距離）

大学，企業，および地方自治団体等との産官学協力により，様々な環境問題を乗り越えていきたいと思います。

6.4

６．環境に関するシミュレーションについて 12）
6.1

地面アルベドの推定方法

日射量推定には，6.3 節で記述されるように，地面のアルベドの情報が必要です。地面のアルベドとは，地面が太陽光をどれだけ反射しているかを表す指標です。地面の植日射量推定アルゴリズム

日射量推定アルゴリズムには，国立大学法人東京農工大生や状態（土壌か，草地か，アスファルトか，雪が積もっ

学 黒川浩助研究室および独立行政法人産業技術総合研究ているか）に依存するパラメータであり，場所と季節によっ所 太陽光発電研究センターにて開発されたものを利用して変化します。
気象衛星ひまわりの１枚の画像では，雲がある場合にそております。
本アルゴリズムの精度検証は，本資料や参考文献の論文の直下の地面アルベド情報を得ることはできませんが，１で行われています。また資料の一部は，NEDO 技術開発

年を通じた画像を解析することにより，すべての地点にお機構「平成 19 年度太陽光発電フィールドテスト事業に関いて季節毎に晴天時の地面アルベドを求めることができまする分析手法の開発及び分析評価」の一環として，独立行す。

政法人産業技術総合研究所太陽光発電研究センターとアニョール株式会社が共同で実施したものです。13）

6.5

精度評価

下図は，東京の気象観測地点において，実際に測定した使用データ日射量と，Solar-Mesh によるシミュレーション推定日射・気象衛星ひまわり量を比較したものです。約９日間にわたり，毎時間毎のデー

6.2

2003 年１月〜 2003 年５月 22 日 GMS-5（ひまわり５号）
2003 年５月 22 日〜 2005 年６月 27 日 GOES-9（ひまわり５号代替機）
2005 年６月 28 日〜 MTSAT（ひまわり６号）
空間解像度５km，時間間隔１時間毎
・気象データベース地上観測（日射量）
・メソ客観解析データ（気温）
空間解像度 10km，時間間隔１時間毎
・アメダス観測気温データ
これらはすべて，気象業務支援センターよりオフライン

図 12―5―毎時の実測日射量と推定日射量田中武・間屋口信博・田河雅威・有馬仁志・田部宏幸・平山智康

タをグラフにしています。各日の正午頃に日射量がピークに達していますが，ピークの大きさはその日の天候によって変わることがわかります。このような天候の変化による日射量の傾向を上手くシミュレーションできています。
次の図は，同じく東京観測地点において，2006 年の１年間の実測日射量と，シミュレーションによる推定日射量を比較したものです。両者の相関が高いことがわかります。

図 15

6.6

実測日射量と推定日射量の月積算値の散布図（全国 64 地点，2006 年）

気象衛星ひまわり画像と日射量マップの例

下図は気象衛星ひまわりの全格子上で日射量をシミュレーションし，分布を表示したものです。雲がかかっているエリアでは日射量が小さくなっていることがわかります。
図 13 実測日射量と推定日射量の散布図（東京，2006 年）

下図は，東京観測地点において，毎時の日射量を１ヶ月分積算し，各月において実測とシミュレーションを比較したものです。年間を通してもシミュレーションが実際の日射量をよく推定できています。
６〜９月ではシミュレーションが実際よりも大きくなっていますが，これは気象衛星では雲の下が見えないため，雨と曇りの区別がつけられず，降雨時でも曇りと同じように日射量を推定してしまうためだと考えられます。
図 16 気象衛星ひまわり画像例（「気象衛星センター提供」）

図 14 日射量の月積算（東京，2006 年）

下の図は全国 64 地点の気象観測地点での，年間の月積算日射量について，実測とシミュレーションを比較したものです。相関が高いことがわかります。
それぞれの地点での誤差を算出すると，最大 21％，最

図 17

図 16 と同じ時の日射量マップ

小３％，平均誤差８％となっています。
この Solar-mesh を用いて，赤名小学校と，来島小学校―6―島根県飯石郡飯南町における「スクールニューディール構想」と「緑の分権改革」の発電量をシミュレーションした結果を示します。

するために，シルバコ社製の T-CAD を用いて，シミュレーションを行い，その結果を示します。

図 182009 年度に設置した場合の赤名小学校の発電データ（予測）図 21 太陽電池の電気的特性

6.7

広島工業大学田中研究室の設置，および運用

現在，総務省の「緑の分権改革」の予算に基づく研究で飯南町に設置が認められた。今回の緑の分権改革の研究の推進と，人材の育成に貢献していきたいと思います。

７．まとめ
島根県飯石郡飯南町に，文部科学省「スクールニューディール構想」で設置した太陽電池設備，と総務省「緑の分権改革」で設置した多彩なエネルギーシステムの運用等
図 192009 年度に設置した場合の来島小学校の発電データ（予測）について報告します。最後に，飯南町における炭素排出量について，初歩的な計算を試みた。炭素の見える化により，また，このシミュレーションソフトには，太陽電池の性各家庭，企業，地方公共団体の炭素量の見える化を行い，能として，公称最大出力，公称最大出力動作電圧，公称最関係者に現実の炭素量を理解していただく必要があると思

大出力動作電流，公称開放電圧，公称短絡電流，変換効率われます。また，環境問題の取り組みと町おこしの一つと等のデータを入力する必要があるので，オーストラリアのして取り組んでいくことにより，町の活性化や生活向上とシドニーにある，ニューサウスウェールズ大学の開発した環境維持あるいはさらなる改善を両立するしくみを作って15）いきたいと思います。

PC1D という太陽電池の性能をシミュレーションするソ

今後は，特区申請を行い，電力，通信ネットワークおよ

フトを用いて試みました。

び熱源のネットワークを構築し，中山間地ならではの，スマートグリッドシステムの構築を試みる予定であります。
また，ネットワークの構築を活かし，中山間地の医療ネットワークに応用していきたいと思います。

謝辞

本研究の一部は，文部科学省のスクールニューディール関連予算，総務省の緑の分権改革の予算を得て行なわれた事に対し，ここに謝意を表します。

文

図 20 PC1D を用いた太陽電池のシミュレーション画面

献１）文部科学省大臣官房文教施設企画部，国立教育政策研
究所文教施設センター， 太陽光の恵みを子どもたち

さらに，詳細に太陽電池のデバイスシミュレーションを
―7―

田中

武・間屋口信博・田河雅威・有馬仁志・田部宏幸・平山智康が学び育むために ，文部科学省，NIER．

９）http://www.iinan.jp/mkpage/hyouzi̲editor.php?sid=２）http://www.soumu.go.jp/main̲content/000052921.

430&listmode=

pdf10）http://www.rinya.maﬀ.go.jp/j/kenho/ondanka/con̲2.

３）http://www.iinan.jp/mkpage/hyouzi̲editor.

html

php?sid=2&listmode=11）http://www.rinya.maﬀ.go.jp/j/kenho/ondanka/con̲5.

４）http://www.satoyamania.net/

html#q3

５）http://www.nier.go.jp/shisetsu/pdf/taiyoukou.pdf

12）http://www.orel.co.jp/algorithm.pdf

６）http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/view/monthly̲13）http://www.nedo.go.jp/informations/koubo/191225̲

a1.php?prec̲no=68&prec̲ch=%93%87%8D%AA%8C%A73/191225̲3.html&block̲no=1320&block̲ch=%90%D4%96%BC&year=20014）K.Otani et al.: “ Solar Energy Mapping By Using

9&month=&day=&elm=monthly&view=

Cloud Images Received From GMS”, WCPEC-1, 505,

７）http://jp.sanyo.com/solar/feature/standard/index.

Waikoloa, Hawaii, Dec, 5-9, 1994

html

15）http://www.pv.unsw.edu.au/links/products/pc1d.asp８）http://www.iinan.jp/index.php―8―