原子力発電を太陽電池に置き換える事は可能なのか？以前から気になっていたのですが実際に算出してみました。

東日本大震災をきっかけに「クリーンエネルギー」への早期切り替えの動きは必至ですので、単純に原発の敷地で定格電気出力を計算してみます。

Wikiによると福島第一原子力発電所の敷地面積は約350万平米※です。
これに今の平均的発電効率(変換効率)のソーラーパネル(太陽電池)を敷き詰める計算をしてみました。

※ご指摘により9万坪から訂正しました

モジュール変換効率の計算式：

( モジュール最大出力W ÷ モジュール面積m² ) ÷　1000 W/m²

これに第一原発の敷地と平均的な変換効率のソーラーパネル(14％)で計算してみます。

敷地90万坪を平米に変えると2975130　m²

350万平米　x　1000W/平米　ｘ　0.14

出力　4９万 kw

※これは建物や他の装置を置くスペースも考えない全面に敷き詰めた計算です。
実用的に考えると敷地面積の40％に敷き詰められたとして　19万6000　kw
 
 

今実際に福島第一原子力発電所の原子力の発電能力は

1号機：46.0万 kw
2号機：78.4万 kw
3号機：78.4万 kw
4号機：78.4万 kw
5号機：78.4万 kw
6号機：110.0万 kw

全機の出力合計：460.6万Kw

太陽光発電では一番出力の小さい1号機一基分にも及びません。

結果：

変換効率が夢の50％超えを実現したとしても敷地の４０パーセント設置で７０万 kw
これは単なる最大出力で悪天候・夜間などの無発電状態の事は考えていません、厳しいですね。

年間発電量の比較は下に算出してあります。

メガソーラーの敷地を大きいモジュールとして算出

コメントで「メガソーラーしみず」の例をヒントに頂きましたので　乱暴に敷地全てを大きいソーラーモジュールとして算出してみます。

( 8,000,000 W ÷ 140,000　平米 ) / 1000　W/平米
= 変換効率　5.71　％

この変換効率で３５０万坪の出力を計測

(3,500,000 m² x 0.0571 ％) x 1000 W/m²
＝19万9,850 kW

上の１４％変換効率の太陽電池を敷地の４０％に設置する数値に近いです。

参考までに国内最大級で建設中の「メガソーラー川崎」も同様に変換効率を計算してみます。

34 ha = 34万m²
20,000,000 W（2万 kW）

5.8パーセントの変換効率

敷地面積をモジュールと考えるとだいたい5.8パーセントの変換効率になるんですね。

年間発電量を「メガソーラーしみず」から算出して原発と比較

モデルとして「メガソーラー発電所」があるのですから直接年間発電量の予想を計算してみます

「メガソーラーしみず」

出力：　8,000kW（8MW）

(840万kWh ÷ 365日) / 8,000Kw = 2.87

1日あたりの平均日照時間は最大出力の2.876時間で算出されているようです

上の計算から福島第一原発の敷地での太陽電池出力は19万9,850 kWhですから

(199,850 kW x 2.876 h) x 365 = 209,790,539 Kw

結論

福島第一原子力発電所に太陽電池を敷き詰めた年間発電量：
2億979万539 kW
 

福島第一原子力発電所の年間発電量は329億4900万kW/h（33テラワット/時)ですから　一日2.8時間しか発電できない太陽電池の惨敗です。

発電効率が上がれば出力だけは近づきますが　この溝は深いですね。
風力発電と複合した発電システムなどで２４時間稼働できないと厳しい。
 

「メガソーラーしみず」は年間日照時間が1800～1900時間と長い静岡県に建設されているのに対して　福島は1500～1600時間とされていますので更に少ない発電量だと予想されます。加えて寒冷地補正で発電効率も何割か落ちます。

当然　メガソーラー発電所は年間日照時間の比較的長い地域に建設されていますので東北地方に建設してもロスが多すぎます。

東京ドームの屋根に変換効率14％の太陽電池を設置したら

何でも東京ドームに例える日本人の癖で私も一つ東京ドーム天井にパネル敷き詰めて計算

(13,000 m²　x　1000 W/ m²)　ｘ　0.14
＝1820 Kw

メガソーラーと同じく一日の平均日照時間を2.87hとして年間発電量を計算すると

年間：189万9898 kW

一般家庭の平均電力使用量が1日あたり約10 kw/hとされているので5096kW(2.8倍)は509世帯分の電力が作れる計算ですね。当然　晴れの日に限り。

ナイター開催時の１日の消費電力は１試合平均で２万１千 kw/hですから　ドームが自分の天井にパネルを貼っても全く賄えないんですね。

東日本大震災で世界的に福島第一原子力発電所のみならず原子力全てを排除しようという動きが出てきました。
それは永遠の課題でしたし　当然の動きですが、現実的なのでしょうか？

化石燃料を原始的にジャンジャン燃やす火力発電はどう考えても時代遅れですし、太陽電池を敷き詰めるにしても　日本のように狭い国土だと変換効率５０％以上が実現できたとしても太陽電池で電力を賄う事は難しいです。

革新的な技術発展が無い限り太陽電池や風力発電を中心とした再生可能エネルギーで電力を賄う事はできず、今まで同様に補助的な発電方法に留まり続けると予想されています。

全てのビルの屋上に設置を義務つけたり、今と比べて消費電力の桁数が二桁小さい家電の開発をすることで全て解決！省エネ家電をもっと発展させて待機電力ゼロは当然の世界にしないと。
今のテレビのように電源オフ状態でもEpeg取得に数十ワット使うなんて問題外です。

今回の震災で省エネの意識が高まれば電力が抑えられると実証されましたが、一時的な物でしかあり得ません。やはり家電メーカーの企業努力で家電製品の省電力化の桁数を下げてもらうのが近道じゃないでしょうか。

ほんと早く危険なエネルギーと原始的なエネルギー依存状態からは脱却したいですね。
 

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