浮島太陽光発電所の完成予想図（CG）

メガソーラーと高効率発電

自然エネルギーを利用して二酸化炭素の排出量を削減する
川崎市の臨海部に国内最大級の太陽光発電所『メガソーラー』ができるんだって。
でも夜や雨の日はどうするんだろう？ 太陽などの自然エネルギーを活用して、二酸化炭素の排出量を削減する取組を紹介します。

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川崎市の太陽光発電施設
川崎市と東京電力は共同で、川崎市の臨海部に国内最大川崎市のメガソーラー計画

浮島太陽光発電所級の太陽光発電所『浮島太陽光発電所』と『扇島太陽光発電所』を建設しています。広い敷地に太陽電池パネルを並べて発電を行い、浮島の施設は約 7,000kW、扇島の施設は約13,000kW の出力があります。両施設を合わせた年間発電量は約 2,100 万 kWh で、一般家庭約 5,900 軒分に相当する電力が供給できます。これにより削減できる二酸化炭素の排出量は年間約 8,900t で、一般家庭約 1,700 軒分に相当します。
出力が 1,000kW 程度以上の太陽光発電所は『メガソーラー』と呼ばれています。国内の電力会社は、2020 年までに、全国約 30 箇所で合計 140,000kW のメガソーラーの建設を計画しています。
川崎市内ではこのほか、市立の小中学校 40 校の屋上を使っ扇島太陽光発電所て太陽光発電施設の設置を進めています。
西丸子小学校に設置された太陽光パネル

光を電気に換える太陽電池
太陽電池の原理

出典：なぜ、日本が太陽光発電で世界一になれたのか（NEDO）より

太陽電池は光があたることによって、2 種類のシリコンなどが持つ電子のエネルギーを、電子の流れつまり電流として取り出します。
光エネルギーを電気エネルギーに変換できる
ことは 19 世紀ころから知られていましたが、初めて理論的に説明したのがアインシュタインです。その後、シリコン結晶の製造技術が進展したことで、20 世紀中頃にシリコン結晶を使った太陽電池が開発されました。初めは光エネル
ギーを電気エネルギーに変換する効率が悪く、価格も高かったため一般に使えるようなもので8はありませんでしたが、研究や技術開発が進められ、現在では変換効率が向上

Let’s Research

すると同時に価格も低下してきており、普及が進んでいます。

さまざまな 太 陽電 池の種 類を調べてみよう。

最近ではシリコンの結晶以外にも、さまざまな材料を使った太陽電池の研究と開発が進められています。

太陽電池の特長と課題
太陽のエネルギーを使って発電する太陽電池は、石油のように枯渇する心配がなく、また発電の際には二酸化炭素を排出しない特長があります。
逆に最大の課題は、天候の影響を大きく受けることです。夜間には発電できませんし、昼間でもくもっていると発電量は半分以下になってしまいます。そのため、火力発電などの従来の発電方法や、風力や地熱など他の再生可能エネルギーで発電した電力と組み合わせて使う必要があります。
また、価格が高いことや発電量が少ないことが普及の妨げとなってきましたが、現在では技

天候による出力変動の例
800

600

み始めました。

500

発電量

術開発が進み、徐々に普及が進
地球温暖化が問題となるにつ400

れて、二酸化炭素排出量が少な

300

い太陽光発電の必要性が高まっ200てきていることも普及が進みはじめた理由といえます。

晴れ
くもり雨

700

10000:0170:016000:0

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インタビュー

大規模プロジェクトの実現のためにメガソーラーの建設は、単純に太陽電池を並べて規模を大きくすればいいわけではありません。システム全体を見て無駄をなくし、最適のバランスを目指す必要があります。私は機器の配置や接続の設計を担当しましたが、さまざまな機器の担当者との調整がとても重要でした。メガソーラーのような大規模なプロジェ

東京電力
開発計画部 新技術活用推進グループ
森川 弘基さん

クトになると、１人でやれることは限られるため、自分役に立っていることはもちろんですが、部活動や文化が何をするべきなのかを考えて仕事をする必要がある

祭などを通して仲間同士で協力してやり遂げた経験がのです。これには、中学校で学んだ理科や数学などが活きていると思います。

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Let’s Research
学校や家庭の消費電力を調べてみよう。

火力発電所もさらに効率よく日本では電力の約 65％が火力発電所で作られていますが、もちろん火力発電でも二酸化炭素の排出削減のための努力が進められています。川崎区の千鳥町にある東 京電力の『川崎火力発電 所』では、MACC 発電（MoreAdvanced Combined Cycle）と名付けた新しい発電方式で電気を作っています。
従来の火力発電所では、石油や天然ガスを燃やした熱で水を沸騰させ蒸気に変え、その蒸気でタービン（羽根車）を回して発電機を動かし、電力を作り出していました。それに対して、新しい火力発電方式では、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクル発電（CC 発電）が導入されています。
CC 発電では、まず、圧縮した空気の中で燃料を燃やし、燃焼ガスの膨張力でガスタービンを回します。このしくみは、ジェット旅客機のエンジンと同じです。次にガスタービンを回した後の、まだ高温の排ガスを利用して、水を加熱して蒸気を作ります。このように１回の燃料の投入で二つのタービンを回転させ、少ない燃料で効率よく電気を作るしくみが CC 発電です。
最新型の MACC 発電では、ガスタービン入口のガス温度を 1,500℃級に高温化するとともに、最新技術の改良で徹底して熱エネルギーを無駄なく利用しています。

川崎火力発電所の MACC 発電

従来の蒸気タービン方式では、石油や天然ガスなどの燃料の熱エネルギーのうち、有効に電気となった割合（熱効率）は約 45％程度でしたが、最新の MACC 発電では世界最高水準の約 59％もの熱効率を実現し、これにより、燃料使用量、二酸化炭素排出量ともに約25% の削減を達成しています。
このように研究と開発を推進している日本の火力発電所の熱効率は、世界最高水準を維持しています。

CC 発電のしくみ

10発電所の蒸気を共同利用するスチームネット
川崎火力発電所で発電に使用された後の蒸気の一部は、発電所に隣接する川崎市千鳥・夜光コンビナート地区にある工場 10 社に、配管を通じて供給されています。
この地区の化学工場では製品を製造するのに蒸気を使うため、以前はガス川崎スチームネットや油を燃料にボイラーで作った蒸気を利用していました。各工場のボイラーで蒸気を作る代わりに発電所から供給される 220℃～ 330℃の蒸気を使うこと
で、地域全体で原油に換算して年間約11,000kL の燃料使用量と約 25,000tの二酸化炭素の削減に貢献しています。
これは一般家庭約 9,500 軒分のエネルギー消費量と約 4,700 軒分の二酸化炭素排出量に相当します。

コラム倍以上の熱エネルギーを取り出すことができるのです。

電気の効率的利用は家庭でも空気の熱という再生可能エネルギーを活用すること

家庭のエネルギー消費で最も多いのは、実は冷暖房で、従来のガス燃焼型の給湯器に比べて二酸化炭素や照明ではなく給湯です。家庭における二酸化炭素のの排出量を約 50%、年間で 640kg 削減できます。

排出を抑えるために、東京電力などは “ 空気の熱 ” でエコキュートは 2009 年 10 月までに 200 万台以上お湯を沸してお風呂やキッチンで利用する『エコキューが設置され、その二酸化炭素排出削減効果は年間約ト』を商品化しました。エコキュートは家庭用のエアコ140 万 t で、青森県の面積に匹敵する森林が吸収すンなどに使われている “ ヒートポンプ ”（P16 参照）のる量に相当すると試算されています。

技術を使って、太陽で暖められた空気中の熱を利用しています。
エコキュートは、①空気熱交換器を使って空気の熱を “ 冷媒（二酸化炭素）” に集めます。②この冷媒をコンプレッサーで圧電気エネルギー

縮するとさらに高温になるので、③冷媒の熱を熱交換機で水に伝えてお湯を沸かします。④熱を失った冷媒を熱膨張弁で膨張さ「1」

給湯エネルギー「3 以上」

空気の熱「2 以上」

せると周囲の熱を集めるので、再び空気熱交換機に送られます。このしくみよって、コンプレッサーを動かす電気エネルギーの 3電気エネルギー「１」＋空気の熱「2 以上」＝得られる給湯エネルギーは「3 以上」

11東京電力株式会社川崎支社
浮島太陽光発電所

場所：〒 213-0011 川崎市高津区久本３－２－１７

http://www.tepco.co.jp/index-j.html
問い合わせ先：（044）576-2988
川崎支社
扇島太陽光発電所
川崎火力発電所

かわさきエコ暮らし未来館〒 210-0862 川崎市川崎区浮島町 509-1（浮島処理センター内）
太陽光発電をはじめとした再生可能エネルギーや資源リサイクルなどを体験学習できます。※平成 23 年 8 月オープン予定
問い合わせ先：TEL044-200-3873（川崎市環境局地球環境推進室）

More Information
太陽光発電（NEDO）

http://app2.infoc.nedo.go.jp/kaisetsu/neg/neg01/index.html
太陽光発電協会

http://www.jpea.gr.jp/
太陽電池と太陽光発電のしくみを調べてみよう。
全国太陽電池工作コンクール（NEDO）

http://www.nedo.go.jp/kankobutsu/pamphlets/kouhou/taiyoudenchi/
太陽電池を使った工作コンクールに参加しよう。
火力発電のしくみ 上級者編（東京電力）

http://www.tepco.co.jp/tp/howto_h/index-j.html
火力発電の発電のしくみを調べてみよう。

Keywords
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太陽電池、シリコン、半導体、アモルファス、発電効率、熱効率、ベストミッ
クス、余剰電力12