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特集論文

自然エネルギーの有効利用技術
Technology of Renewable Energy
深 川 雅 幸＊1

藤 村 皓 太 郎＊2

有 永 真 司＊4

上 田 悦 紀＊5

Masayuki Fukagawa
Shinji Arinaga

Koutaro Fujimura

竹 内 良 昭＊3
Yoshiaki Takeuchi

Yoshinori Ueda

地球温暖化の防止を目指す京都議定書が平成 17 年 2 月 16 日に発効され，自然エネルギー導入の動きが日本をはじめ各国で高まっている．本報では，弊社が開発した自然エネルギー機器の中で特に地熱，太陽光，風力について紹介する

1．はじめに期待は世界中で大きくなってきており，アメリカをはじめ，フィリピン，インドネシアやメキシコにおいて自然エネルギーを取り巻く状況は，ここ１，２年で大規模な地熱発電の実用化が進められている(1)．日本

大きく変わってきた．平成 15 年４月より電気事業者

は有数の火山国で，豊富な地熱エネルギー保有国としに一定量以上の新エネルギー等による電気の利用を義て，1924 年に別府において国内初の試験設備１ kW の務づける発電が開始され，現在では公害の少ない国産エネルギ

電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法（以下，RPS 法という） が全面施ーとしての有用性が実証されている．

行された．2010 年までに売電量の 1.36 ％を新エネ相当から購入することになる．
また，99 年頃から上昇を始めた原油価格は昨年からは一層の上昇を見せ，原油価格の指標となっている．

いまや地熱発電は実用プラントとして，いかに天然より与えられる低品位エネルギーを有効に利用し，経済性を高めて発電原価の安い電気を発生できるかが主要課題になってきている．

ニューヨーク・マーカンタイル取引所の原油先物市場

弊社は，昭和 42 年に九州電力大岳 12.5MW 地熱発で取引されるテキサス産原油ウエスト・テキサス・イ電所を完成させた．この大岳発電所は我国初の熱水型ンターミディエート（WTI）が 60 ドルを超えるとい地熱発電プラントとして，その後の我国の地熱発電をう状態まで来ている．原油価格にリンクしている

大きく発展させる礎となった．

LNG 価格も上昇している．また，これまで安定してさらに，昭和 52 年には同じく九州電力八丁原発電きた石炭の価格までも上昇している．これらの化石燃所向けに，我国最大の 55 MW 地熱プラントを完成さ料の価格の上昇は，中東情勢の不安定・原油余剰生産せた．八丁原では従来は利用されないまま廃棄されて能力の低下や中国など BRICs の急速な需要増加が大いた熱水のエネルギーをも利用するために，ダブルフきな要因である．

ラッシュ方式を採用し，出力を従来のシングルフラッ

さらに，平成 17 年２月 16 日に地球温暖化の防止をシュに比べて約 20 ％増加させている．また，生産井目指す京都議定書が発効したのは，ご承知のとおりでから噴出した二相流を汽水分離せず，二相流のまま発ある．地球環境問題の観点から自然エネルギー導入に電所に輸送することで輸送配管の数を減らして経済性対する気運が高まるとともに，これまで成立しにくかを更に向上させている．この方式は八丁原システムとった自然エネルギーの経済性が成り立つ範囲が広がっ呼ばれて，現在も新設プラントに多数採用されている．てきており，各国で自然エネルギーが見直されてきて現在では世界の地熱プラント 418 プラント中，91 プいる．
本編では，弊社における自然エネルギー関連事業の中で特に地熱，太陽光，風力について展望する．

ラントが弊社製で 21 ％のシェアを有しており，平成
17 年７月には，ニュージーランドのタウポ湖近くに19.2MW の発電設備を納入している．

2．地熱エネルギー

3．太陽エネルギー

石油代替エネルギーとして，地熱発電にかけられる

我国の太陽電池生産量は，1999 年に世界のトップ

技術本部長崎研究所火力プラント研究室主席 工博
技術本部長崎研究所火力プラント研究室＊3
技術本部長崎研究所応用物理研究室主席 理博
＊1

＊4

＊2

＊5

技術本部長崎研究所制御システム研究室主席
原動機事業本部タービン技術部タービン技術課主席

165を製造するために少ない材料でまかなえる，すなわち材料の有効活用の観点から，セルの薄型化，高効率化の開発が進められている．
弊社では，世界最大の面積（1.1 m × 1.4 m）の薄膜シリコン太陽電池を製造する技術を開発し，２年前に長崎県諌早市で商業生産を開始した．その太陽電池は国内の公共及び商業設備や一般住宅に設置されているばかりでなく，ドイツ，オーストラリア，中東など国外で順調に稼動している．
図１ 八丁原発電所

世界で初めて二相流輸送，ダブルフラッシュ．

弊社太陽電池の特徴は，プラズマと化学反応を用いてガスから太陽電池を直接製造することである．この製造方法でつくられた薄膜シリコン太陽電池は，シリにたって以来，近年は世界での年間生産量（約 70 万コンの使用量が結晶型太陽電池の約千分の一であり，kW）の半分に迫る飛躍を続けている．また，世界の前述の材料問題がほとんどない．加えて，薄膜型は結年間生産量も，2003 年から 2004 年で約 60 ％の増加で晶型に比べ夏場の温度特性に優れ，年間の発電量が多あり，太陽電池市場の伸びを支えている．世界の太陽い．この点が認められ，太陽電池で発電した電気を高電池設備容量は 2003 年で約 180 万 kW であり，そのうく買い取るドイツでは，弊社をふくめて薄膜型太陽電

ち日本は 48 ％，ドイツは 23 ％，米国は 15 ％である．

池の納入が増えている（図２）．

このように，我国は，太陽電池の設備設置及び生産量で世界のトップに立っている．

導入促進のため，更なるコストダウンを NEDO とともに産官学が一体となって進めている．

この成果は，我国政府の計画的な研究開発・実証試
験・導入のための施策，そして製造企業の弛みない効率向上とコスト低減の努力の結果である．例えば，1994 年には１ kWh あたりの発電コストが約 140 円であったが，10 年後の 2004 年には約 46 円と 1/3 に低減した．このコスト低減の実績により， 太陽電池は自然にやさしいが経済的に不利という従来の認識を劇的に改善した．このコストダウンは我国の設置量増大に貢献しただけでなく，世界の各地で太陽電池の普及に貢献している．
すなわち太陽電池は，系統への連系が技術的，制度

図２ ドイツの 400kW 太陽電池発電プラント

弊社製の 1.1 × 1.4m 薄膜型太陽電池約４千枚が 2004 年に納入され，順調に稼動中．

的に整備されてきた先進国はもとより，送電網にカバーされていないアジア，アフリカや太平洋の島嶼国な
どの発展途上国でも便利でクリ−ンな電源として，急4．風力エネルギー速に拡大し始めている．特に，発展途上国での太陽電風力発電は再生可能エネルギーの中でも経済性に優池の普及には，先進国の技術的かつ経済的な支援が不れ，大規模導入に成功した優等生である．2004 年に可欠であり，ODA のひとつの理想的なモデルにたとは世界中で 6 747 台／ 8 154 MW の大型風車が建設さえられることもある．

れ，累積では 73 884 台／ 47 912 MW に到達している

ただ，太陽電池の未来は明るいばかりではない．こ（図３）(3)．既にデンマークでは電力需要の 20 ％，ドイの需要拡大に伴う一方で，結晶型太陽電池の材料とな

ツでも６％が風力発電で賄われており，欧州では主要るシリコンインゴットの不足が懸念されはじめた．平

電源の一翼を担うまでに成長している．米国でも強力

成 16 年まで１ kg あたり３千円だった結晶シリコンのな風力発電導入促進制度（PTC ： Production Tax

価格が，今年に入って約５千円となるなど，その懸念

Credit，発電量に応じて 1.8￠/kWh 税還付する仕組み）が現実のものとなりだしている．結晶シリコンの価格が 2007 年末まで延長され，3 000 MW ／年規模の大ブが上昇すれば，先ほど述べたコスト低減の実績が現れームが到来している．

にくくなり，世界の太陽電池普及にブレーキをかける

日本でも 1999 年 10 月のトーメンパワー苫前恐れがある．この対策として，同じ発電量の太陽電池（1 000 kW 風車が 20 台）を転機に，数万 kW ／何十台
三菱重工技報 Vol.42 No.4（2005-11）

242220181614121086420：新規導入量：累積導入量1997 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09
年1201101009080706050403020100

累積導入量（GW）

新規動入量（GW/ 年度）

166度

図３ 世界における風力発電導入量の推移(3)表１

風力発電の規格整備

事故情報の収集と統計整備

NEDO 風力発電利用率向上調査委員会，2003 年３月発足

重大事故の報告義務づけ

原子力安全保安院，2004 年11月通達

日本型風力発電ガイドライン策定事業 NEDO 研究開発，2004 年６月公募
風力発電設備の耐風設計指針

土木学会，2005 年中に策定見込み

図４

日本最大の釜石広域ウインドファーム
4.29 万 kW：三菱の MWT-1000A 風車が 43 台．

頼性向上のこうした活動に協力するとともに，台風に強い Smart-Yaw，変動風荷重を抑制するタワーのア
クチブ制振など，日本の気候風土に応じた風車技術を開発・提供している．

5．まとめ

規模のウィンドファームが続々と運開する本格導入期

弊社では CO2 温暖化などの地球環境問題に対して，を迎えた（図４）．2004 年末時点で 315 地点／ 924

グローバルな観点から自然エネルギー技術導入に積極

台／ 926 MW の風車が運転中である ．最近では首都的に取り組み，エネルギー資源に乏しい日本を自然エ圏での風車導入例も増え，ドラマや CM の背景としてネルギー先進国に導いていく所存である．

(4)も登場して身近な存在になっている．当面は送電線への系統連系の制約が懸念されるが，RPS 法のモラトリアムが解ける 2007 年以降は， 2010 年までに 300 万kWという政府目標に向けて導入が加速される見込みである．更に将来は，洋上風力発電も含めて 2020年には 1000 万 kW，2030 年には 2000 万 kW まで導入が拡大すると期待されている(5)．また，2004 年６月には資源エネルギー庁から 新エネルギー産業ビジョンが発表され，国内産業育成の観点でも風力発電は注目を集めている(6)．
弊社も 1980 年の香焼工場 40 kW 風車の運転開始以来，自主技術による風車の開発と供給を続け，2005 年4 月までに世界の８ヶ国に 1 820 台／ 1 038 MW の風車

参 考 文 献（1）"三菱重工業の地熱発電設備"，電気 1998，12（2）第 22 回太陽光発電シンポジウム予稿集（2005 年 6月 15 日（水）〜 6 月 17 日（金））主催：太陽光発電協会（3）World Market Update 2004，BTM Consult Aps，March 2005（4）NEDO ホームページ，日本の風力発電設備の導入実績，http://www.nedo.go.jp/intro/pamph/fuuryoku/（5）平成 16 年度 風力発電利用率向上調査委員会
風力発電ロードマップ検討分科会，NEDO 報告書（2005）（6）新エネルギー産業ビジョン，資源エネルギー庁（2004）

を納入している．これは日本の風力発電累積導入量より多いが，市場シェアも 2004 年実績は，国内は 32 ％で同率１位，米国は 31 ％で２位と健闘している(3)．
風車は IEC61400-1 準拠の設計が一般的であったが，これは元々が安定した偏西風の吹く平坦な欧州沿岸部の実績に基づく標準だったために，日本の気候風土とのミスマッチによる機器トラブルが表面化してきた．

深川雅幸

藤村皓太郎

有永真司

上田悦紀

特に 2003 年９月の台風 14 号による沖縄県宮古島風車の倒壊事故は経済産業省と国土交通省に深刻に受け止められ，表１に示す

日本型の風車にむけた規格整備と研究開発が進められることになった．
弊社は国産唯一の大型風車メーカとして，風車の信竹内良昭