太陽熱発電

太陽熱発電の仕組み

太陽熱を利用する方法は古くから考案されてきました。日向水といってタライに張った水を太陽光で温め、行水に使うという原始的なものから、太陽熱を集める装置(集熱装置)を開発して効率よく太陽熱を利用し給湯設備などに使うものもありました。
同じく太陽光を利用するエネルギーに太陽光発電がありますが、まだまだ開発途上の段階にあるため、太陽エネルギーの10%ぐらいしか利用できていません。それに対して太陽熱利用は熱を他のエネルギーに変換することなくそのまま利用するのでエネルギー効率が良く、何と太陽光のうち40%以上ものエネルギーが利用可能なのです。
この太陽熱を利用して発電を行うのが、太陽熱発電です。太陽光発電は光をソーラーパネルに当てることによって電力を発生させる技術になりますが、太陽熱発電は集熱装置によって内部の水を温めます。そこで発生した水蒸気によってタービンを回し、発電を行います。熱によって水蒸気を発生させ、その力でタービンを回すというのは火力や原子力でも全く同じです。その熱源が太陽熱であるところが他の発電方法と大きく異なる点だと思います。
他の発電方法と違い、エネルギー枯渇の心配がないばかりか、発電時にCO2を全く排出させないので半永久的に利用可能なエネルギーなのです。

太陽熱発電の特徴

太陽熱発電は太陽光をレンズや反射板を用いた太陽炉で集光することで汽力発電の熱源として利用する発電方法です。太陽光がエネルギー源のため今後、数十億年に渡り資源の枯渇の虞はない再生可能エネルギー利用の発電方法になります。
燃料を使わないため二酸化炭素などの温室効果ガス(Greenhouse Effect Gas, GEG)を排出せず、燃料費が不要であるので運転にかかる費用を低く抑えられ、有毒ガスの発生や燃料費高騰によるコスト上昇のリスクもありません。
トラフ式は大規模なものも含め建造物が少ないため建設費用が安く、中規模までのタワー式もタワーがそれほど高くないため比較的安く建設可能ですが、大型のタワー式発電設備の建設には高額の導入コストがかかるので建設コストを低減するための一層の研究開発、普及が必要です。
効率的な発電には、日照時間の長い広大な安い土地や海域により、大型の設備を建設することが有効であり、蓄熱により24時間発電が可能なのです。
これまで設置された発電所の多くは、試験用のものも含め、地価の低い、乾燥した地域のものが多く、大規模なものの多くが建設費用の安いトラフ式になります。
太陽熱発電はアメリカやオーストラリア、中国やサウジアラビアといった乾燥した未利用の広大な土地がある国々で有利であり、適した陸地が限られ利用上の競合が多い日本では困難を伴いますが、海上に建設する方式に関しては必ずしも不利ではありません。太陽熱発電に対する注目は砂漠を持つ国で高く、日本では低いのです。
それでも1981年に香川県三豊郡仁尾町(現・三豊市)で実験が行われましたが、期待した成果は得られませんでした。それ以来日本では大規模太陽熱発電の実験は実施されていなかったのですが、2010年には東京工業大学が山梨県に実験設備を建設する計画を発表しました。国内では30年ぶりとなります。

太陽熱発電方式の種類

タワー式太陽熱発電

中央部にタワー形状の集光部があり、その周囲に鏡(集光装置)を配置して太陽光を集め、多量の熱で蒸気を発生される仕組みです。
アメリカの｢solar　Two｣、スペインの｢solar　Tres｣など。

トラフ式太陽熱発電

トラフ式太陽熱発電とは、曲面鏡を用いて、鏡の前に設置されたパイプに太陽光を集中させます。そして、パイプ内を流れる液体(オイルなど)を加熱し、その熱で発電する仕組みです。
スペインの｢Andasol 1｣

ディッシュ式太陽熱発電

基本的な形状・仕組みとしては｢パラボラアンテナ｣と同じものです。小型なものが主となっているので、個別活用の発電装置という位置づけになるのではないかと思います。