2016年12月9日

宇宙太陽光発電システムとは?

宇宙の発電所から電気が送られる!?

太陽光発電システムは、ここ数年で急速に普及していますが、天候や日照時間に発電量が左右されるという欠点があります。そんな中、天気や日照時間に左右されない太陽光発電システムが実用化に向けて進んでいるのをご存知でしょうか。それが、「宇宙太陽光発電システム」です。今回は、宇宙太陽光発電システムの仕組みやこれからの課題についてご紹介します。

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宇宙で電気を作る!「宇宙太陽光発電システム」

近い将来、宇宙の発電所から電気が送られるようになるかもしれないと期待されている宇宙太陽光発電システム。そんな「未来の再生可能エネルギー」の仕組みをわかりやすく解説します。

宇宙太陽光発電システムとは?

宇宙太陽光発電システムは、「Space Solar Power Systems(SSPS)」と呼ばれており、宇宙に大規模発電所を建設する構想として研究が進められています。原理としては、宇宙空間に浮かべた集光装置で太陽光のエネルギーを集め、発電した電力をマイクロ波やレーザー光などで地球に送るというものです。日本政府は世界をリードする形で、2030年代の実現を目指して取り組みを進めています。

宇宙太陽光発電システムの仕組み

宇宙太陽光発電システムは、巨大な太陽光パネルを宇宙に浮かべて発電します。宇宙に浮かべる太陽光パネルの大きさは一辺が2km~3km、重さが約1万t~2万tもあるものです。反射鏡を使った大規模な集光設備で太陽光を集め、その太陽光エネルギーを電気に変えます。その後、発電した電力をマイクロ波やレーザー光に変換して地球に送り、海上に設置したマイクロ波を直流電流に変換するアンテナで受電する仕組みです。地球上で受電した後、企業や一般家庭に送電されます。

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究極のクリーンエネルギー!宇宙太陽光発電のメリット

再生可能エネルギーである太陽光発電は、クリーンエネルギーという点だけでなく、地上での太陽光発電と比べても多くのメリットがあります。政府が実用化を目指す、宇宙太陽光発電システムのメリットとは何でしょうか。

環境に優しい

太陽光発電のメリットといえば、環境に優しいという点です。石油や石炭など化石燃料を燃やすことで創り出すエネルギーは、空気中の二酸化炭素濃度が増し、環境を悪化させることが問題となっていました。しかし、太陽光発電は化石燃料を使用しないため地球に優しいだけでなく、宇宙で発電してもゴミや汚染物質を出さないので、宇宙空間を汚す心配がありません。

安定した発電力

宇宙で発電する最大のメリットは、地球上と異なり天候や季節、日照時間などに左右されないことです。宇宙には、曇りや雨などの天候の変化や昼夜の区別もありません。そのため、24時間発電が可能です。ほかにも、人工衛星を搭載することで、地球上のどこの場所にも電力を届けることができると考えられています。

強い太陽光エネルギー

宇宙空間では、地球上よりも強い太陽のエネルギーを利用することができます。太陽は本来、灼熱で燃えている惑星ですが、地球に届くまでに光の量も強さも弱まっているため、太陽光を浴びても燃えることはありません。しかし、より太陽に近い宇宙空間に太陽光パネルを浮かべることで、地球上で受ける5倍~10倍の太陽光エネルギーを利用することができます。宇宙から送電するときのエネルギー変換ロスを考慮しても、地上よりはるかに効率良く発電することができるのです。

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目指せ実用化!宇宙太陽光発電の課題

実用化が期待される宇宙太陽光発電ですが、課題もいくつか残っています。これから実装を目指すために、何をクリアにすれば良いのでしょうか。

まず課題として挙げられるのは、設備面です。宇宙から電気を送電するための高性能な送電アンテナや、送られた電気を受けるための地上施設も必要となります。近年、JAXA(宇宙航空研究開発機構)などの研究機関では、離れた場所からマイクロ波で送電する実験に成功しました。送電線などのインフラを使用せずに電気を送れる技術が開発され少しずつ実用化に近づいているとはいえ、巨大な太陽光発電システムやエネルギーを効率良く集めるための反射鏡をどうするかなど、これまで以上に技術革新が不可欠です。

設備ができても、運用開始までには宇宙への運搬や組み立てなどの課題があります。宇宙太陽光発電は、太陽光パネルを宇宙空間に浮かべて発電します。巨大な太陽光パネルをそのまま打ち上げることは不可能なので、宇宙へ運んでからすべて組み立てなければなりません。宇宙空間で作業するロボットやシステム、故障した場合の修理方法など膨大な費用と時間がかかることが予想されます。

こうした課題を解決する目的でも高額な開発費用が必要です。宇宙で行われる実験用に部品を打ち上げたり、宇宙と地上をつなぐ設備を開発したりすることにも莫大な費用がかかるでしょう。そう考えると、実用化への道は決して平坦ではありません。ある程度の投資費用を回収できると見込める施設でなければ、これから先も長く運用していくことはできません。また、研究を続けるばかりではいつまでも収益を得ることができず、コストが膨らむばかりです。そのためにも、政府が目指す2030年代での運用開始が必須となるでしょう。

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宇宙太陽光発電システムは未来の再エネとして期待大!

火力発電や原子力発電に頼っている日本にとって、再生可能エネルギーの安定供給はとても重要です。宇宙太陽光発電システムが実用化されるためには、宇宙への打ち上げを重ね、高性能な施設や機器を開発しなければならず、実現にはコスト面が大きな課題となります。しかし、このシステムを開発する過程では、ロボットや衛星開発の技術も同時に向上するというメリットもあり、実用化を目指せば太陽光発電だけでなく、宇宙開発全般においてさまざまな分野の発展に貢献できると期待されています。

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