2017年3月29日

太陽熱発電とは?

発電システムの特徴と太陽光発電との違いを解説!

再生可能エネルギーの1つとして太陽光発電が広く普及していますが、同じ太陽エネルギーを利用した発電システムに「太陽熱発電」があります。現在、日本では実用化されたシステムはありませんが、海外では太陽熱発電の普及が進んでいます。
今回は、太陽熱発電の仕組みや太陽光発電との違いについてご紹介します。

▲ ページTOPへ

【目次】

1. 太陽熱発電とは?

2. 太陽熱発電の仕組み

3. 太陽光発電と太陽熱発電の違い

4. 日本は太陽熱発電の技術協力に期待

太陽熱発電とは?

太陽エネルギーというと太陽光のイメージがありますが、光エネルギーを熱に変換させた太陽熱エネルギーも存在します。太陽熱発電とは、どのような特徴を持った発電システムなのでしょうか。

太陽の熱を利用した発電システム

太陽熱発電は文字通り、太陽の熱を利用して発電する方法です。その熱エネルギーを利用して発電するのが、太陽熱発電です。太陽熱で蒸気を発生させ、タービンを回して電気を創ります。この発電方式は火力発電のタービン式と同じですが、太陽の熱で蒸気を出すため特別な燃料は必要ありません。

太陽熱発電の特徴

コストパフォーマンスが良い

太陽熱発電の大きな利点は、コストパフォーマンスです。太陽光発電の場合は、高性能な太陽光パネルを使用するため導入コストが高くなる上、実用化されている太陽光パネルのエネルギー効率は20%程度といわれています。一方、太陽熱発電は導入コストが安いだけでなく、エネルギー効率は海外の平均的なレベルで約50%と費用対効果の良い発電方法です。

広い土地での大規模発電向き

太陽熱発電には、大量の熱エネルギーを集める必要があります。鏡やレンズなどを用いた集熱装置で熱エネルギーを集めるため、それらを設置するのには広い土地が不可欠です。集熱装置を複数設置することで大きな発電量を得ることができ、広い土地を有する欧米では、数万kW~数十万kWレベルの発電所が計画されています。

蓄熱で夜間や雨天でも発電

太陽エネルギーを利用した発電のため、基本的に夜間や雨天などは電力を得ることができません。しかし、太陽光発電の蓄電池と同じように、太陽熱発電も蓄熱装置を設置することで、日中に蓄えた熱エネルギーを夜間や雨天時などの発電に利用することができます。ボイラーと接続して熱を保つハイブリッド式もありますが、それでは燃料を使った火力発電と変わらないため、蓄熱技術の向上が求められており、現在は蓄熱材として溶融塩やコンクリートを使用した蓄熱システムが実用化されています。

▲ ページTOPへ

太陽熱発電の仕組み

太陽熱発電では、集光・集熱装置が最も重要な技術です。基本の発電方法は同じですが、構造によって大きく4種類に分けることができます。それぞれの具体的な仕組みについて説明します。

トラフ・パラボラ型

実用化されている太陽熱発電システムの中で、最も普及しているタイプです。トラフ・パラボラ型は、半円状のミラーを用いて光を集め、反射光が当たる部分に熱を伝える熱媒体が流れている集熱管を通します。熱を伝える媒体として、水・溶融塩・空気などを使用し、高温になった熱媒体で蒸気を作りタービンを回します。システム構造が比較的容易で、導入コストが安い点がメリットですが、その半面、高温の熱を得にくいため発電効率が低いというデメリットもあります。

リニア・フレネル型

凹面の細長い集光ミラーを並べ、上にある集熱管に集光して蒸気を作る、トラフ・パラボラ型とよく似たタイプです。トラフ型に比べて集光効率は劣りますが、集光ミラーの製造コストがトラフ・パラボラ型より安く、システム価格はトラフ型の5~6割程度です。比較的狭い土地でも設置できるため、土地の利用効率が高いという利点があります。

タワー型

タワー型は、ヘリオスタットと呼ばれる太陽追尾装置を持った集光ミラーを使って、タワーの上に設置した集熱器に集光・集熱します。集光ミラーが多数設置されるので、熱媒体の温度が上がり高温の蒸気を作ることが可能です。発電効率は20~35%といわれています。現在、タワー型は導入実績が少ないですが、発電効率が高いことから、将来的にはトラフ・パラボラ型に代わって主流になる可能性が高いと期待されています。

ディッシュ型

大きな皿状の集光ミラーで光を集め、焦点部分にタービンを設置して発電機を回す方法です。他のタイプに比べて小規模なシステムで発電でき、導入コストが安いのが利点です。発電効率が高く、蒸気を水に戻す冷却水が不要などの特徴がありますが、タワー型と同様に導入実績が少なく、発電量の向上をはじめ、さまざまな課題があります。

▲ ページTOPへ

太陽光発電と太陽熱発電の違い

日本では太陽光発電が普及していますが、太陽熱発電はほとんど実用化されていません。同じ太陽エネルギーを使う太陽光発電と太陽熱発電の違いを見ていきます。

太陽光発電

太陽光発電は、太陽光パネルで太陽の光エネルギーを直接電気に変える発電方法です。一般的な住宅の屋根から大きな建物、遊休地など、太陽光パネルの大きさによって出力規模を柔軟に変えることができます。以前に比べて導入価格は下がってきていますが、太陽光パネル以外にもパワーコンディショナーや蓄電池など必要な設備が多く、初期費用がかかります。

太陽熱発電

太陽の熱エネルギーを利用することで電気に変える発電方法です。太陽熱発電は、砂漠のような直射日光の強い土地が適しています。また、システム自体が大きいので、設置には広い土地が必要です。そのため、国土が狭く温暖な日本では、太陽熱発電が不向きとされています。対して、米国やスペイン、インド、中東など広大な土地に恵まれ、サンベルト地帯と呼ばれる直射日光の強い地域では太陽熱発電の実用化が進んでいます。

▲ ページTOPへ

日本は太陽熱発電の技術協力に期待

日本でも、太陽熱発電の多くのメリットが注目されており、環境省の委託事業で太陽熱発電施設の実証実験が行われています。安定した発電システムとしての実用化を目指していますが、kW当たりの発電コストが太陽光発電よりも高く、ある程度の設備規模がなければ費用対効果が見込めないとされています。
一方、海外を見ると、サンベルト地帯での太陽熱発電設備の建設計画が、今後さらに活発化する見通しです。そのため、日本に対しては、太陽光発電や火力発電システムで蓄積したノウハウの提供や技術協力などが期待されています。

▲ ページTOPへ

本サイトに掲載している情報の完全性、正確性、確実性、有用性に関して細心の注意を払っておりますが、掲載した情報に誤りがある場合、情報が最新ではない場合、第三者によりデータの改ざんがある場合、誤解を生みやすい記載や誤植を含む場合があります。その際に生じたいかなる損害に関しても、当社は一切の責任を免責されます。

本サイト、または本サイトからリンクしているWEBサイトから得られる情報により発生したいかなる損害につきまして、当社は一切の責任を免責されます。本サイトおよび本サイトからリンクしているWEBサイトの情報は、ご利用者ご自身の責任において御利用ください。

  • 楽エネについて
  • お見積りについて
  • 見積
  • 今月のキャンペーン
  • diy
  • 注目の新商品情報
  • 取り扱いメーカー
  • 全国対応いたします

おすすめ商品