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太陽光発電の基礎

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私たち人類と動物の大きな違いは、「火を使う」ことと言われています。人類が地球上に生まれて、数百万年とも数十万年とも言われていますが、そのころから火は人類にとって欠かせないものでした。
 
昔の人々は、地上に育った植物である木や葉を燃料にして火を使っていました。木や葉を燃やすと、熱と一緒に二酸化炭素(CO2)を発生しますが、発生した二酸化炭素は、光合成作用によって植物に吸収され、植物が育ちます。この植物を人々は再び燃料として利用していました。すなわち火を使っても、発生した二酸化炭素が循環していたわけです。そのようにして200年ほど前までは、自然のバランスを大きく崩すことなく、人々が排出した物が自然に回帰する「循環型社会」が成立していたことになります。

ところが「産業革命」という大きな転機が訪れました。それまで、木を主な燃料として人や馬の力を利用すると言う仕事の形態が、化石燃料(石炭、石油、天然ガス)をエネルギー資源として燃焼させる形態に変化していったわけです。

出典:総合研究開発機構「エネルギーを考える」

一方、太陽エネルギーの経済的な利用は、まさに本格的に始まろうとしているところでです。地球に降り注ぐ太陽エネルギーの総量は、年間4000ゼータ・ジュール(ゼータは10の21乗)といわれ、実に世界全体のエネルギー使用量の8000倍に相当する膨大な量です。

地球表面積のうち陸地は約30%であるため、太陽エネルギーは1200ZJが陸地に注がれていることになり、その2400分の1を利用出来れば世界のエネルギー総使用量を賄うことが出来るということになります。

一方、太陽エネルギーは密度が低いために大きな採光面積が必要になりますが、地表面では約1000W/m2のエネルギー密度が利用可能となりますので、日本国内では平均3.84kWh/m2/日のエネルギー量が得られることが分かっています。

太陽電池を使った発電システムは、太陽光エネルギーから電気エネルギーへの直接変換を行うものです。この場合のエネルギー変換効率は、木や葉を燃焼させて得られたエネルギー(バイオマス)に比べ300倍も高い効率であるとされています。

この意味でも、太陽光エネルギー発電は21世紀のエネルギー源の本命であるといえます。

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