太陽光発電の環境性能
CO2ペイバックタイム(CO2 Payback Time, CO2PT, または二酸化炭素ペイバックタイム)とは、ライフサイクル中の生産などの過程で排出されるGHGの排出量を、排出量の削減効果によって取り戻すまでの時間を言う。名称にはCO2を用いることが多いが、メタンなどCO2以外の温室効果ガスの排出についても、地球温暖化への影響力に見合った量のCO2に換算して合算される。ここで炭素に換算した場合は炭素ペイバックタイムと言い、CO2PTと同じ値となる。CO2PT = (ライフサイクル中のGEG排出量)/(太陽光発電導入によって削減できた1年あたりのGHG排出量)で定義される。
日本の現状における値は、下記のように見積もられている。一般的な住宅用の場合、1 - 3年程度でGHG排出量的に元が取れる。
日本での現状の見積もりは、2008年のみずほ情報総研による調査結果が最新である。主な値は下記のようになっている:
日本での20年以上前(1996年時点)の技術に基づいた計算では、41 - 53g-CO2/kWhとされている(電力中央研究所、2000年、寿命30年で計算)が、この値は現状とは必ずしも合致しない。
欧州南部での見積もりでは、結晶シリコン太陽電池の排出原単位は現状で25 - 32g-CO2/kWhで、将来は約15g - CO2/kWhに減少すると予測されている。
米国での見積もりでは、GHG排出量の削減効果により、太陽光発電は1kWhあたり0.02 - 4.18セント/kWhの追加価値を持つと算定されている。
補足:
g-CO2は、各種GHGの排出量を相当するCO2のグラム数に換算した値である。他に炭素のみの重量を考慮したg-Cを用いる場合もある(12g-C = 44g-CO2) 。
日本の電力の平均のGEG排出源単位は約360g-CO2/kWh, 化石燃料火力発電の平均は約690g-CO2/kWhと計算されている。太陽光発電は火力発電の運転量を削減する(原子力発電は減らない)ことから、削減効果は約0.66kg-CO2/kWhとされる。
上記より、日本の平均的環境で3kWシステムを設置した場合、1日あたりのGEG排出量削減効果は、CO2に換算して1000kWh/年×3kW/365日×0.66kg-CO2 = 5.4kg-CO2/日 となる。
化石燃料を火力発電に用いた場合は燃料に含まれる重金属が環境中に放出される。原油や石炭の場合は環境中への放出量が多く、カドミウムの放出量が発電量1GWhあたり約3~43gになる。
各種太陽電池の場合、ライフサイクル中のカドミウムの放出は主に系統電力の火力発電に由来する。またその量はライフサイクル中の発電量1GWhあたり0.3~0.9g程度であり、原油火力発電の数十分の1である。
カドミウムテルル太陽電池は毒性物質であるカドミウム(Cd)を用いる。製造工程における従業員の安全管理には注意が必要であるが、粉砕・焼却しない限り、通常の使用状態においてカドミウムは漏出しない。火事等の事故に際しても放出は限定的である。