太陽光発電で加速する温暖化

「おい、雅。お前、俺が進めている太陽光パネルの設置、反対しているんだってな」

「？　ああ、先輩が進めてたんですか。何処からともなく話が出てきたんで、反対しておきました（キラ」

「『反対しておきました（キラ』じゃねーよ。企画書まで作ったのに、部長会議でずたぼろだったんだぞ、どうしてくれんだ？」

「雅が太陽光パネル設置について反対派なのは知ってるでしょう？　この件については対立しているんですし、部長との雑談の中で太陽光パネル設置について意見を求められたので答えただけですよ。それを部長が覚えてて部長会議で先輩にぶつけただけでしょう？」

「それにこたえられなかったんだよ。赤っ恥だよ。お前出世はあきらめろよ」

「はなから期待してませんよ。役職手当なんてスズメの涙じゃないですか。あんな金額で責任だけ大きくのしかかるなんて、やってられないですわ。むしろ今の方が身軽で楽です」

「…………おまえなぁ、普通は悔しがるものなんだぞ」

「『饅頭怖い』のマジ版ですよ。私はむしろ出世する方が怖い。多少の手当てのためにストレスを抱えるつもりはありませんよ」

「…………」

「それで、文句を言いに来たんですか？　どちらにしても、この件に関して先輩をフォローするつもりはありませんよ。太陽光パネルを設置したいのであれば、会議で上がった問題点をクリアする形で提案しなおすしかないでしょう」

「それができれば苦労しねーよ。だからお前に、お前が挙げた問題点をクリアする形で提案しろ、といいに来たんだよ」

「無理ですね（キリ」



「『無理ですね（キリ』じゃねーよ。なんでだよ！」

「クリアできていたらすでに問題点として挙がっていないでしょう？」

「回避策はないってことか？」

「お金をどぶに捨てるだけじゃなく、イニシャルコスト度外視っていうなら、すべてはともかくいくつかは解決できる可能性はありますが」

「よし、それでいいからまず話してみろ」

「話してみろって言ってもですね。まずどの問題点について話せばいいんで？　ああ、後これはカリですからね。国産牛肉の食べ放題で手を打ちます」

「いや、それだけの価値があるのか？」

「価値があるかどうかは先輩が決めてください。それだけのリソースを支払うことに価値がないと判断するなら、話すことはありません」

「高級牛は勘弁しろ」

「ま、１０万には押さえますよ」

「むぅ。じゃぁ、太陽光パネルはエコじゃないっていう奴を説明してくれ」

「まぁ、分かりました。太陽光パネルによる発電が化石燃料による発電に代替したことによって、重油や石炭などの消費量が抑えられたと仮定しましょうか」

「なんで仮定なんだ？」

「これも懐疑的に見てるんですよ。太陽光パネル設置による急激な電圧変動に対応するためは水力発電は対応できません。一番良いのはバッテリーでしょう。が、実際の所それでは容量不足が見込まれます。出力を任意に変動させることができるのは結局火力発電なんです」

「まぁ、太陽パネルじゃ、太陽の状態で発電量は変わるらしいからなぁ」

「太陽の活動と人間の活動が比例関係でないのをまず理解してください。で、実際の所、この変動ってのが厄介でしてね。理想は変動させないってことです。車で言うなら巡行運転で、車ごとに理想な燃費を叩き出す速度ってのもありますが、アクセルを思いっきり踏んだりブレーキを踏んだりを繰り返すと燃費が悪くなるでしょう？　同じ１００Kmを走る為に必要な燃料は前者と後者では全然違います。これは発電の世界でも同じで、いくら太陽光で発電したとしても、火力に依存していることは変わりありませんから、その依存分の燃費、、つまり発電効率が悪くなれば当然燃料の消費量もあがります」

「トータルとしてみた場合、太陽光発電で稼いだ燃料消費量の抑制分が、変動対応の燃費悪化で食い尽くされると？」

「食い尽くされるならまだよいですが、赤になったら最悪でしょうね」

「じゃぁ、仮定ってのは、お前はそれでも一応黒になるとした場合ってことか」

「ええ、実態は違うと思います」

「その根拠は？」

「省エネ法で企業に対して平準化を要求しなければならないような状況になっているからです。本来であれば要求背景を考えなければなりません。まぁ、法規制が必要になる状況を見ればかなり効率が悪化しているんでしょうね」

「大震災の影響じゃないのか？」

「それは否定しきれるものじゃないですが、コスト面とCO2排出量の係数を評価すればわかる話でしょうね」

「評価してないのか？」

「原発の稼働率と太陽光の普及率を分離できないのでやってないですね。なのでそこは特に意見されればこのようにどうなっているのかと問うカードとして使用します」

「む、主張側が証明義務があるんだぞ」

「太陽光パネルが省エネになると主張に対して、どうしてそのような主張ができるのかきちんと評価したのか？　と問いますので、省エネになると主張した側が証明義務があります」

「ずるい手を使うな」

「ずるくはないと思いますけどね。まぁ、環境省や経産省が省エネ機器として紹介しているからという根拠を提示したなら、彼らの主張が信用できるという根拠を求めますわｗ　彼らの主張が主張に終わってデータを開示しているわけでも省エネになると証明しているわけでもありませんからね」
ますが、反対の根拠の中に入れてはいません」

「汚い手を使うな」

「議論の基本は相手に主張させることですよ。で、その主張に対して根拠を提示させるわけです。話を戻しましょう。エネルギー使用量が削減できたとして、ではそれがすなわち温暖化防止につながるか？という部分はまた別なんですよ」

「燃焼量が減っているんだから、CO2の排出量が減って、温暖化防止になっている。これに間違いはない」

「この際、CO2が温暖化の原因になっている、というのは置いておきましょう。では温暖化のプロセスはどのようになっているのか、知っていますか？」

「CO2が熱を蓄えているんだろ？」

「ではその熱はどこからやってくるんですか？」

「太陽に決まってるじゃんか」

「そうですね。他には人間や生物由来の『排熱』があります」

「？」

「わかりやすく言えば、火を焚いたりすればその分熱を発生させるでしょう？　その熱は太陽由来じゃなく、熱を起こしたものが由来です」

「そういうことか」

「天災などを除けば、排熱で最も規模が大きいのは発電関係でしょう。原子力もそうですし、火力発電もそうですし」

「おいおい。そんなことを言い出したって、人間由来の排熱量の規模が多くても温暖化にはさして影響を与えねーんだろ？」

「この排熱、、主に温排水と呼ばれていますが、温排水は一応、水質汚濁防止法の対象になっています」

「はぁ？」

「pHやCODといったものではなく、『熱汚染』と位置付けているんです。しかしながら、これが無視され続けている背景として、各自治体でこれらに関しての規制基準値がない（下水は除く）のが主な原因です。影響を与えない程度の文言ですね。一応、審議会で自主的に温度幅（取水時の温度と排水時の温度の幅）の基準を設けて（７度）はいるようですが」

ISO14001の新改定では全体のトータル評価をしなさい、というのがあるのだそうです。
となれば当然、温暖化に至るプロセスを評価しなければなりませんし、ＩＳＯは従来より「熱」も評価の対象としています。
しかしながら、この「熱」という奴は無視され続けていたわけですね。

「だってそうだろう。温度を上げると汚染って、考え方が馬鹿じゃねーのか？」

「仮に規制されたとしても、発電由来の場合は規制対象外になる可能性は高いですけどね。ともあれ、『排熱』は十分温暖化の影響に一役買っていることを認識してください」

「ふん。じゃぁ、原子力の排熱は温暖化に影響を与えると思っておくわ」

参考：
温排水量：出力 100 万 kW 当たり
原子力発電所：70m3/秒程度
コンベンショナル火力発電所： 40m3/秒程度
最新鋭のガスタービンと蒸気タービンのコンバインドサイクル火力発電所で25m3/秒程度

「原子力ではなく、人間由来の排熱と思ってください。先ほどは温排水は法律の規制対象となっていますが、実際のシミュレートでは排水水域に悪影響を与えるわけではなく、よい影響を与えているという結果もありますが同時に『うるみ現象』による悪影響もあります。採水時のフィルターの問題など、実情はいろいろと考えられて対策などを都度とっているようです」

「じゃぁ、なんで発電所を例に？」

「従来の発電方式は環境に与える影響を考慮されていると認識してほしかったわけです」

「？？　温暖化への影響は及ぼしているわけだろう？」

「発電所は日進月歩で効率を高めています。排熱を利用したバイナリー発電も一例でしょう。つまり、排熱量は減っているわけです。なので、火力発電や原子力発電による排熱の温暖化への影響はあるにせよ、徐々に減っていっていると思ってください」

「それが何を意味するか分からないが、まぁわかった」

「では続けます。同じ発電でも、太陽光もまた、排熱しているのはご存知ですよね？」

「はぁ？　別に燃やしたりしていないだろ？　なんで排熱してるんだ？」

「太陽光発電の発電効率は一般に普及しているものでも１０％程度ですよ。それも大気の影響を受けた後です。じゃぁ、残り９０％はどうなっているのでしょうか？」

「どうって、、、？」

「太陽光には様々な帯域の光があり、電気エネルギーに利用できる帯域は制限されています」

「発電されなかった帯域や電気エネルギーに変換しきれなかったエネルギー量のうち、１０％はパネルで反射されたと仮定しても残り８０％は『熱』に変換されます。まぁ『熱』に変換される前に赤外線として周辺に放射されている分もあるでしょうけども、それでも『熱』に代わって、パネル自体が『蓄熱』効果を持つと思ってください」

「まてよ。さっきに原子力は日進月歩しているって言ってたように、太陽光パネルも日進月歩して発電効率が向上しているんだろう？　だったらその熱は無視していいんじゃないのか？」

「方や数えられる数量と、方や数えきれない数量とでは全然意味が違いますよ。それに前者は後付可能ですけど、後者は全交換になります」

「たとえそうだとしても、パネルの熱量なんて無視できるレベルじゃないのか？」

「それは計算してみればわかる話です」

「結果はどうなんだ？」

「人に聞く前に自分で計算しましょうよ」

「そこまで必要ないってのが一般的な見解だろ。経産省だって環境省だって太陽光パネルを推奨する連中は一切そんな計算してないんだから」

「いや、計算して利害的に悪い結果になれば、それは隠すでしょう。問題なければ公開してます。公開していない段階でお察しでしょう？」

「そうかもしれないが、お前はそう主張する以上、計算しているわけだよな？」

「本来なら「エコだ」と主張する側が証明義務があるのですが、、、まぁ、いいでしょう。太陽定数を1.37kW/m2とします。大気の影響を受けますので３０％減としましょうか。パネル自体が反射する分はよくわからないので１割と仮定してざっくばらんに、有効数値は【0.9kW/m2】とします。ここまでいいですか？」

「まぁ、構わない」

「発電効率は１０％なので、1m2当たりの発電量は９０Ｗがせいぜいです。残り約８００Ｗは熱に変換されるとします」

「８００Ｗって、そんなヒーターみたいに熱くなるか？」

「熱伝導や周辺への熱交換も行われてて、パネル自体は常に放射冷却されています。それに、熱量を求めれば、1kw=860Kcalですんで、約700Kcal弱です。別の計算でも求めてみましょう。一般的に１cｍ２あたり２cal/分＝120cal/hなので、1ｍ²=10000ｃｍ²ですから、1200kcal/m2 ですね。大気影響3割で840Kcal 反射1割減で756Kcal。発電1割で680Kcalです。多少誤差があるとしても、大体同じくらいの数値になりましたね」
※：太陽エネルギー　うそ？ほんと？

「正しいのか？」

「う～ん、どうでしょう？　専門家ではないので、使用した数値が違っていたり計算方法が違っている可能性はありますが、指摘してくれる人がいないんで何とも」

「頼りないな」

「間違いは間違いでいいと思いますが、それならそれできちんとした数値で計算しなおすのは悪いことではないと思います。問題になるのは『計算もなにもされない』『評価する行為から目を背ける』ことではないでしょうか？」

「それはそうだが、、、」

「話を戻しましょう。90WあたりのCO2量は 0.56kg-CO2/kwhで計算すると0.09×0.56=0.05Kg。50gです。90Wは一時間あたりですので、7時間発電したとしましょう。とはいえ、太陽は移動していますので発電量は7時間×0.5としますと、50ｇ×7×0.5=175gです。一日あたりです。熱変換も入射角度を同じで反射されて熱にならないとしますと、680×7×0.5＝2380Kcal 。15℃を水を45℃に上昇させるには1Lあたり30Kcal必要ですから、約80Lといった感じですね」

「水換算は、意味があるのか？」

「風呂が大体２００Ｌですから、3m2あれば、太陽熱で風呂の湯が沸かせる計算です。太陽光パネルで風呂を沸かそうとしたら、それだけの面積が必要となると、、、、まぁ、太陽パネルの熱を利用して温水を作るわけじゃないですから、実際は2m2あたりで十分かもしれませんけどね」

「話がそれてるぞ」

「おっとすいません。ここまで整理しましょう。二酸化炭素を一日175ｇ削減できるわけですが、その分2380Kcalほどパネルは太陽の熱を吸収するわけです」

「パネルはなくても照射された場所は熱をある程度吸収するだろう？」

「当然ですが、その話はもう少し後にしましょう」

「むっ」

「となると、175gの二酸化炭素の熱吸収力はこの数値を下回るか？　というのが重要になります。また、二酸化炭素は地上からの赤外線を吸収する、というのがポイントです。ですので、温暖化活動においては地上からの赤外線の放射量を減らすことも重要になるわけです。温暖化を防ぐ、というのはCO2を増やさないことではなく、排熱を減らすことも最重要になります。それで最初の方の原子力やら火力やらの排熱につながるわけですね」

「つまりあれか。どれだけCO2を排出しようとも、吸収する赤外線がなければ温暖化することはないと」

「その通りです。なので紫外線や可視波長といった状態のまま反射させた方が手っ取り早いんです。オフィスや家庭、紫外線反射フィルムを窓に張ったり、赤外線反射塗料を壁面に塗ることの方が、はるかに効果が高いといえます。まずこのポイントは押さえておいてください」

「む、まぁわかった」

「残念ながら、１ｇあたり、どれだけ紫外線を拾うのかわからなかったので、実際のところは不明です。なので逆の発想から計算します。『CO2が1ppm増えると気温は0．004℃上昇』を参考にすると、1m3当たりの空気体積量を1,000Lとみなしてそこに175gを入れてやります。1mg/L≒1ppmですので、175,000mg/1,000=175ppm これに上昇分0.004をかけて0.7℃。細かい部分は抜きでお願いします」

「そんなに温度上昇するのか！？　やっぱり太陽光発電は必要じゃないか！！」

「空気1m3を１℃上昇させるのに必要な熱量は、1,000L／22.4L/mol×28.966g/mol≒1293g。空気の定圧比熱は、1.006J/gK。1.006J/gK×1293g×1K／4.184J/cal≒311cal。つまり、太陽光パネルの削減効果は311cal/m2×0.7≒218cal/m2しかないってことですね。まぁ、一日あたりで快晴時でこれだけという条件は付きますが」

「え？　えっと、よくわからない」

「175ｇを熱量変換したと思ってください。で、年間快晴日数が一番いいところで５０日くらいですね。年間降雨日数が170日らしいです。残りをまぁ発電量を半分とみなしましょうか。50×218+((365-170-50)×218/2)≒27Kcal/年ってところですか。ここまで言えば分りますよね」

「熱上昇に必要な熱量の削減量が年間27kcal/m2ってことか。太陽光発電による二酸化炭素削減によって得られる温暖化抑制効果よりも、太陽光発電パネルの熱吸収による温暖化の影響の方がはるかに高い、がお前の主張だったな。そっちはどうなんだ？」

「その前に、二酸化炭素の寿命を考慮するとしても、そうなるとパネルの製造にかかわる二酸化炭素排出量も考慮に入れてやるとか必要になって、きりがないので割愛していると伊野を認識してください」

「新しいISOではそういうことも考慮しろという要求じゃ？」

「細かい数値やらが拾えないんですよ。データがなきゃどうしようもない。ともかく、パネルによる年間の熱量削減量が27Kcalに対して、2380Kcalの排出するとなります。年間あたりの排熱総量は50×2380+((365-170-50)×2380/2)=291,550Kcalです。収支計算すると真っ赤ですよね」

「とはいえ、パネルがなくても熱は吸収するんだろう？」

「しますねぇ。なのでパネルをどこにつけるか？　で結構削減効果は変わってきます。なので単純に『太陽光パネルを設置すると温暖化は万倍近く加速する』なんて断言してないじゃないですかーｗ　せいぜい千倍くらいじゃないっすか？」

「千倍でも大きいわ！！　って、何処につけるか？って言ったな。つまり、つけるポイントを吟味すれば、効果があるってことか！？」

「地面が黒い場所の上」

「……それだけ？」

「もともと熱を吸収するところなら、むしろ吸収量が減るのでそちらでも温暖化削減効果があります。アスファルトとかそういうところです。先も言った通り、排熱量を削減するのがポイントとなるわけです」

「アスファルト、、ねぇ」

「駐車場の屋根材とするとか、道路の屋根にするとかですね」

「余計に金がかかるじゃねーか」

「だから最初にコスト度外視って言ったのに。それにですけどね。メリットはそれだけじゃないですよ」

「どういうことだ？」

「駐車場に屋根が付くと、駐車場利用者に喜ばれます」

「………」

「道路に屋根が付くと、これは駐車場も同じですが、雪が降った時、屋根に積もるので、道路の除雪の手間が省けます。または楽になります」

「………」

「あきれているようですが、公道は行政が除雪してくれますが、工場内はみんなで手作業ですよ。　その作業がないってのは工数的に見ても悪くないと思います。雪がなければ、滑りやすくて危険というリスクも減らせますし」

「……それだけじゃぁな」

「パネルってのはいずれ劣化します。そうなればただのお荷物です。そこまで考えた方がいいでしょう。それに、建物附属にすると、建物の寿命に影響されますが、別扱いにすれば影響されません」

「そんなもんか？」

「最初の通り、原則はパネルの導入反対です。ですが、どうしても太陽光パネルを入れたいのであれば、そういった部分まできちんと評価したうえでなら、まぁ協力してもやぶさかじゃありません。目先の位置側面だけ見て重要な部分を見落とすことがないよう、よく考えた方がいいですよ。後からになって、ツケを払うよりはよりは、よっぽどいいと思います。安い買い物じゃないんですし」

「……わかった。じゃぁ、お前が言ったそれを報告書にまとめてくれ」

「いやです」

 おわり


排熱 の計算は数値を結構いろんなところから持ってきている関係もあって、何処まで正確なのか不明です。
てか、パネルの熱量吸収についてコメントしているサイトさんとかはあるんですけど、計算しているサイトさんが無くて、参考にすらできなかったというのが背景です。
なので実際の計算が何処まで正しいのか、、、結構なところ自身が無い状況です。

とはいえ、誤差があったとしても「万倍」という値がでているので、やはり表題通り、パネルを付けてしまうと排熱量が増加して温暖化を逆に増加させてしまうというのは不動じゃないかなと。