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もし完全エネルギー自給型の家を目指したら

今回は完全サステイナブルな(持続可能な)社会に向けて
一つの考察をしてみることにします。



太陽光発電を導入してから一つ気になっていたこと。



110309.jpg





それは、

送電線に頼らず再生可能エネルギーで
家の消費エネルギーを全て賄うためには


一体どのくらいの太陽電池と蓄電池が必要なのか...


です。



太陽光発電は夜間発電しなく、天気が悪い時も発電量が大きく落ちるため
どうしても蓄電池が必要となります。





現在、いくつかのハウスメーカーで「スマートハウス」という名で
太陽電池+蓄電池で実験が進められていますが

その蓄電池はもちろん、リチウムイオン電池です。

110301pv.jpg

※2010年東京ビックサイトで行われた環境展示会「エコプロダクツ2010」で
パナソニックブースに展示されていた、家庭用リチウムイオン電池


※現在実証実験段階でまだ商品化、実用化されてない。
右下の単3乾電池を大きくしたようなものが18650型と呼ばれる電池。







まず、太陽電池はどのくらいの容量が必要か?



まず、条件として3人家族+事務所スペースとなります。
実際には消費エネルギーは4人家族程度に相当すると思います。


kazの自宅事務所では現在、消費エネルギーに電気のみ使用しています。

ガスは最初から使用してなく、灯油使用は2010年の4月で廃止。


まず2010年の発電、消費の実績値とエネルギー自給率の関係。



110301pv2010.jpg

※1月~4月は暖房に灯油紙用、11月以降は電気のみ


グラフ化すると

110301pv2010-2.jpg



一つ分かることがあります。

冬の方が消費エネルギーが多い

という事実です。


2010年では1月~4月まで灯油を併用していましたが、
11月からは蓄熱暖房とエアコンに切り替えました。


このうち蓄熱暖房に関しては、構造上の原理から
光熱費的には安価な深夜電力を使うので安くなるものの


エネルギー効率では蓄熱暖房よりヒートポンプを使用した
エアコンの方が優れる。


加えてエコキュート、これは現在深夜電力を利用しているが、それには訳がある。
出力調整しにくい原子力発電所由来の電力が余るため、

電力需要が少ない23時~翌朝7時の深夜時間帯をエコキュートの炊きあげに利用している。
現状安価ではあるが、エネルギー効率を考えた場合、平日午後の方が気温が高くなり効率的だ。




調べてみると1月の平均最低気温は3~4月頃の平均最高気温に相当することが分かった。


消費の計算は

・2011年の1月に蓄熱暖房にかかったエネルギーの1/3~1/4をエアコンにかかるとして計算。
・1月のエコキュートに必要な電力を3~4月の深夜電力に修正する。他の月も見直す。
・2~4月も1月を基準に灯油分を勘案して消費電力をも直す。




つまりこのようになる



2010年(暖房に石油利用)→2011年(暖房に蓄熱式暖房+エアコン)→完全自給型モデル(暖房はエアコンのみ+エコキュートは昼間午後に運転)


として1月の消費電力量はざっくり計算して


794kwh→1081kwh→850kwh

とする。

110303pvkousatu1.jpg

赤色の網掛けは暖房シーズン、青色の網掛けは冷房シーズン




グラフ化すると

110303pvkousatu2.jpg

特に蓄熱暖房を導入した2010年12月の消費電力実測データと予測値は大きく下がった。
※1~4月は灯油の消費のため、元々低い。



結果として



太陽電池に関してはギリギリ現状の5kwで、
自給率100%をキープ可能となりました。

しかし2010年は猛暑効果もあったので、条件が悪い年に備えて、
太陽電池の容量は6kw以上が安心かも。




次に蓄電池の考察です。


予測値の表・グラフの結果から

① 夏に余分に発電した分を冬まで貯めておくと考えた場合




6kw程度の太陽電池に加え、600~700kwh程度の蓄電池が必要

でしょうか

一番上の写真、右下にある

18650型リチウムイオン電池の価格は、比較的安価で1kwh=25000円程度とのこと。
よって600~700kwhの蓄電池の場合

1500~1750万円

それに6KW分の太陽光発電システムの導入必要が366万円。(kaz自宅の導入金額ベースで)
つまり約1866~2116万円となる。


それほどの大量のリチウムイオン電池を備えるのは現状では
相当難しい。ということで別の考察







次に

② 冬のもっとも発電量が伸びない2月に合わせたシステムにした場合

2月は周期的に天気が変わり、ぐづついた天気がしばらく続くケースもある。
実際に2010年の2/10日から発電量が

2.6
1.5
2.2
1.9
19
2.1
2.3
5.2


と推移したこともある。このケースを参考に



10kw程度の太陽電池+150kwh程度の蓄電池

となろうか。

その場合蓄電池は375万円となる

10kwの太陽光発電システムの場合は導入費用が600万円として

合計975万円。





しかしこの場合、
ほぼ倍の太陽電池モジュールを南面に置く必要がある。
実際には北面がない南面だけの屋根が必要となる。


今変換効率の条件ではまず厳しい。



まとめの考察です。



現状、太陽光発電に関しては高額な導入コストに対して、売電単価アップという国の政策で
投資回収がしやすく、導入が促進させている面があるので、


売電がなくなったうえ、しかも高額な蓄電池まで備えるとなると
今は、まだまだという印象が強い。


先ず太陽光発電システム自体の価格が下がらなければ、
到底、蓄電池つきのシステムは考えられない




しかし、今後ますますエネルギー価格の上昇、地球温暖化の進行などが進み
将来いずれ検討せざるを得なくなるのでしょうか。



計算してみて、正直なところ絵空事のようでしたが、
未来はきっと進歩するだろう!!と感じました。




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