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2018-03-05

海水ウランの大いなる可能性

アゴラに投稿し掲載してもらった。

http://agora-web.jp/archives/2031414.html

こっちにも載せておこう。


「海水ウランの大いなる可能性」

日本の原子力の現状

 日本はエネルギー自給率が低く、それを解決するために原子力及び高速増殖炉による核燃料サイクル計画が立てられたが、福島第一原発事故やもんじゅの失敗により、その先行きは暗い。日本は高速増殖炉開発をフランスに相乗りする形で続ける方針だが、そのフランスでも開発縮小が伝えられている。高速増殖炉がなければウラン資源は限りあるエネルギーであり、今後中国やインドが原発を増設すれば入手が難しくなる可能性もある。原子力は準国産エネルギーとされているがウランは純輸入品であり、今のままでは反対運動がなかったとしても脱原発せざるを得ない。

海水ウランとは

 一方で日本は海に囲まれた海洋国である。海にはウランがわずかながら溶け込んでおり、それを回収できればウランの枯渇の心配はなくなる。海水ウランは使っても減らないと言われており、事実上無尽蔵で再生可能エネルギーと言ってよい。原子力は再生可能エネルギーの仲間入りができ、純国産エネルギーの仲間入りもできる。海水ウランが実用化できれば原子力は環境の点でも自給の点でも制御性の点でも申し分ないエネルギーになることができる。海水ウラン捕集の実験はすでに行われており、実際にウラン抽出の実績もある。技術的に可能であることは実証されている。

 

海水ウランの実情

 ところが、海水ウランは非常に薄いためその回収には多大のエネルギーが必要で、海水ウランを作って発電しても発電エネルギーが回収エネルギーを下回るということが起こりうる。例えば年間1200tのウランを回収する計算では沖合に係留した167万本もの捕集材を使用する。回収する船は1000t積み116隻が年間を通して稼働する。船の燃料に重油を使うようだとそのエネルギーも必要、コストも必要、CO2も出てしまう。ウランを回収しても軽水炉で使うには精製、濃縮が必要である。これらのエネルギーが発電エネルギーより大きければせっかく海水ウランを回収してもエネルギーはかえって赤字だ。これまで海水ウランのエネルギー収支の報告はなく実態は不明だが、海水ウランがエネルギー源として役に立たない可能性は高い。

再生可能エネルギーはどうか

 では、太陽光発電風力発電などはどうか。これらは再生可能エネルギーであり、燃料費ゼロの純国産エネルギーであり、温暖化ガスも出さないし、導入ポテンシャルも十分あり、世界的にも望ましいエネルギーとされ日本でもFIT制度のもとで導入が進んでいる。ところが、太陽光や風力などの変動性再エネは制御性がないので大量に導入すると、発電するときは皆一斉に発電するので電力が余ってしまい、発電しないときには皆一斉に発電しないので電力が不足する。稼働率が20%程度しかない再エネで十分な量のエネルギーを確保しようと思えば時により最大需要の5倍発電してしまうこともある。これを対策するためにEVやFCVの活用が提案されているが、すべての車をEVにしてもすべてため込むのは無理であり、ため込める電力量も限られる。水素ならため込む量の制限はないが、体積はかさばるし漏れやすく危険でもあり、大量かつ長期の貯蔵性には難がある。変動性の再エネがエネルギー供給の主体となったとき、その変動性をいかに克服するかは難しい課題であり、各国とも頭を悩ませている。

海水ウランの活用

 そこで再び海水ウランが登場する。海水ウランは回収や濃縮にエネルギーが必要だ。そのエネルギーを回収したウランから得られなくても太陽光や風力発電の余剰エネルギーを使えばウラン燃料はできる。これは太陽光や風力の余剰エネルギーをウランに貯めていることに相当する。ウランは非常にエネルギー密度の高い燃料だ。つまり、どんなに太陽光や風力の余剰エネルギーがあってもウランにしてしまえばその貯蔵は楽なのだ。しかも安定だから一度作ったウラン燃料は長期保存も可能。いくらでも余裕のある揚水発電のようなものである。今日の昼発電した電気を今日の夜使うというような用途には向いていないが、去年の再エネの余剰エネルギーを来年使うというような使い方が海水ウランで可能になる。

 

再エネ社会の完成

 

 こうしてできたウランは再生可能エネルギーであり、純国産エネルギーであり、温暖化ガスフリーであり、しかも制御性もよい、理想のエネルギー源になる。再エネが余れば余るほど、ウランをため込むことができ、それは日本のエネルギー安全保障を確かなものにする。再エネは原子力を救うのだ。一方で太陽光、風力などの変動問題を原子力が解決できる。ウランというこの上なくエネルギー密度の高い蓄電池を活用することにより再エネの導入制限もなくなる。原子力で再エネも救われるのだ。

 

再エネと原子力の共存

 

 福島事故から7年。原発推進派と再エネ派は互いに反目しあっている。その理由の一つに変動性の再エネと出力制御を行わない原発の共存が難しいという側面がある。しかし、海水ウランを活用することにより再エネの変動を海水ウランで吸収出来る。同時にウランの枯渇問題を再エネが解決する。変動性再エネと原子力はお互い必要不可欠な存在になる。再エネが多くある方が余剰エネルギーも増えて原発の燃料がたくさんできるし、原発の出力制御も50%程度は十分可能であり、原発が十分あれば再エネの変動も原発の出力制御で解決できる。原発か再エネかではなく、両者ともお互いのためにお互いが増えることが有利になってくる。

 

原子力の環境整備

 

 海水ウランの活用のためには原子力活用の環境が整っていなければならない。海水ウランが活用できるなら原子力は未来永劫使えるエネルギー源である。その活用のためには未来永劫原発が受け入れられる社会環境が必要だ。しかし現在の状況では原発の新設・増設は見込めない状況にあり、原子力の活用ができる環境とは言い難い。約一年前、日本社会が原発を受け入れやすくするアイデアの一つとして「根室原発特区構想」を提案した。日本のすべての原発を根室に集中立地する提案だ。これと海水ウラン活用を組み合わせれば日本のエネルギーは未来永劫安泰だ。そうなる鍵は技術でなく社会にある。既存原発再稼働、核燃料サイクルだけが原子力ではない。過去の路線は白紙に戻し、未来に向けて社会が納得する原子力の姿を考えていくべきだろう。

参考資料

ウランは充分あるか? http://agora-web.jp/archives/2022455.html

海水ウラン回収技術の現状と展望 https://www.jaea.go.jp/03/senryaku/seminar/s09-3.pdf

根室原発特区構想 http://agora-web.jp/archives/2024855.html

2016-01-13

太陽光が増えたら

うちの太陽光がさらに増えるかどうかはわからないが、世の中の太陽光は今後ますます増えていくことだろう。仮に日本のすべてのエネルギーを太陽光で賄おうと思ったらどうなるだろうか。まず電気だが、日本の1年間の電力消費は約1兆kWh。太陽光の稼働率10%とするとこれを賄うには10億kWの太陽光導入が必要になる。国民一人あたり10kW。全国的に晴れだったら10億kW発電するが、電気の使用量は平均1億kWだから9億kWは使い切れない。1日晴れたら約50億kWh発電するがこれを貯めるか使うかしないといけない。揚水発電は2億kWh程度だろうか。まったく足りない。リーフが30kWh貯められるとして1億台あっても足りない。電気だけでこれだが、日本のエネルギーとしては自動車等の移動体用で電気と同じくらい、産業用としても電気と同じぐらい消費している。これらを賄うには30億kWの太陽光が必要で、晴れた日には29億kWを貯めないといけない。電気が発生しても電気として使えるのはごくごくわずかでほとんどは別の形にして貯めないと使えないのだ。おそらく水素にして貯めることになるだろうが、すべてのガソリンスタンドが太陽光の水素発生装置をつけ、ガソリンや都市ガスのような形で供給することになるのだろう。今世紀末には温暖化ガスゼロにしようと言っているが、その世界は思いっきり水素社会ということになりそうだ。

2014-10-02

九州電力と東京電力

九州電力の太陽光の現状は話しによると「接続済み349万kW今回の措置で保留にならない接続OK分370万kW合計719万kW。一方5月の最小需要電力800万kW」というわけで、今回の措置で保留にならない分だけで当初九州電力が想定していた700万kWを超え、時期によっては電気が余る事態になる。川内原発178万kWなんか動こうものなら大幅に余る。原発は毎年ゴールデンウイークには止める必要があるだろう。受け入れ中断はやむを得ない。批判があるとすれば事前にこうすることを予告すべきだったということだろう。なお、太陽光で電気が余るなら揚水に貯めておけばいいじゃないかという議論は当然あるが、揚水発電の能力は230万kwしかない。そう使えるのは確かだが700万kWに対しては小さく、あまりあてにできない。

もともと太陽光発電は価格も高く制御性がないので効果的なのは夏のピーク電力削減用途であり、そのレベルを超えて導入するには制御性が悪くなり揚水や送電網、蓄電池などが必要になってくるし、コストも高すぎて不適切だ。九州電力はあっという間にそういうレベルまで行ってしまった。スピードが想定を超えて速すぎたのだろう。とりあえずは電気が余るときに他に送ることを検討し、将来は揚水や蓄電池等の新たな設置がどれくらい可能かを検討することになるのだろうが、普通に考えればそれはなく、他電力への送電を目いっぱい使ったらそこでもう終わりだ。

さて東京電力はどうなのだろう。東京電力と九州電力は太陽光の導入ペースはほぼ一緒でちょっと多い程度なので東京電力でも現在接続済みと接続OK分が約800万kW、接続申込が1300万kW程度あることだろう。一方、東京電力の場合は5月の最低需要でも2500万kWあるので現状の3倍程度までは入れられる。さらに揚水は1000万kW程度あるので理屈上最大値は3500万kWだ。要は現状の3倍程度までは十分導入可能である。また、今年の夏の需給を見ると、

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太陽光はピーク削減に貢献し、石油火力を減らしているのがわかるだろう。しかし300万kWというのはまだまだいかにも少なく、1000万〜1500万kW程度あるとピークをかなり平準化できる。東京電力では太陽光はまだまだ役に立つのだ。

2014-07-07

太陽光発電と揚水

冬は太陽光発電とピーク電力の時間がずれるので冬は太陽光はピーク電力対策には役に立たないと思ったが、揚水発電というものがある。東京電力管内には約1000万kW約10時間分の揚水発電所がある。だから太陽光を1000万kW導入すると冬の日中に揚水を貯水して夕方夜間のピークにその分を発電することができるのだ。今は東京電力管内の太陽光は300〜400万kW程度だからその倍程度までは問題なく導入できるだろう。そして夏のピークだけでなく冬のピークにも役立つだろう。それを超えるといろいろ難しくなる。ベース電源を止めて太陽光を使うか、ベース電源を止めずに太陽光からの電力購入をストップするか。はたまた変動価格制を取り入れてその時間帯の電気を安くし、需要を大きくするか。電気の購入をストップされると困るなあ。しかもそういう状況は来年か再来年にはやってきそうだ。太陽光発電投資はそればかりやるのは考え物だ。

2012-05-03

太陽光発電は夏のピーク電力抑制になるか

メガソーラーからの電力買取価格が42円とされて高すぎる、という多くの批判がでている。しかし一方、太陽光発電は夏のピーク電力を下げるとも言われており、おもにピーク電力対策のために設置されている揚水発電のコストが51円と言われていることから比較すると買い取り価格は高くない、という主張もある。それに対し、曇りの場合でも気温が上がって電力がピークを迎えることがあり、その場合、太陽光は役に立たないという指摘もある。

そこでここでは震災前の2010年の7、8、9月のデータをもとに日照時間とピーク電力の関係を調べ、太陽光発電がピーク電力対策になるかどうかを判断したい。

使ったデータは東京電力の毎時電力データと気象庁の過去のデータ(館林)である。

ピーク電力のデータ(東京電力)

http://www.tepco.co.jp/forecast/html/download-j.html

日照時間のデータ(気象庁)

http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php

図1

f:id:vaceba:20120503084230p:image

これをみると日照時間とピーク電力はほぼ線形の関係にあり、この期間の最高ピーク電力は約6000万kWでそのときの日照時間は11.6時間、日照時間ゼロの日の最高ピーク電力は5400万kWである。その差は約600万kWであり、東京電力管内で今後さらに太陽光発電を最大600万kW導入すると、2010年の天候の場合はピーク電力は約5400万kWに抑えられると考えられ、太陽光発電導入によるピーク電力抑制効果があると考えられる。

よって今後、東京電力管内に設置される容量600万kWまでの太陽光発電設備からの電力を買い取る場合には、揚水発電コスト以下である42円/kWhは必ずしも高くないと考えられる。逆にそれ以上の容量になると、ピーク電力抑制効果はなくなるので高額買取の大義名分は失われる。

2010年末までの日本の太陽光発電導入量は362万kW。このうち東京電力管内の量は不明だが仮に1/5とすると72万kW。よって、2010年末の9倍規模まで導入すると上記容量に達すると思われる。

2010年の太陽光設備を反映した2011年度の東京電力の太陽光促進付加金は3銭/kWh。よって、上記容量を導入した場合の太陽光促進付加金は27銭/kWhと考えられる。それでも主として原子力に使われる電源開発促進税37.5銭/kWhより少ないレベルにとどまる。

結論1:東京電力管内でピーク電力抑制効果がある太陽光発電最大導入量は2011年以降で約600万kWである。

結論2:上記導入量での太陽光促進付加金は電源開発促進税のレベルを下回る。

・・・というのをアゴラに投稿し載せてもらった。27銭は間違いで2010年にすでに導入していた分を合わせて30銭が正しい。しかも東京電力分として1/5を計算したがこれが不明なので結論2も実は不明。まあそんなに大きくは違っていないとは思うが。

アゴラ http://agora-web.jp/archives/1453295.html

BROGOS http://blogos.com/article/38198/

・・・

東京電力のレポートによると2010年度の東京電力の太陽光からの買取量は4億kWh・・・40万kW相当。よって600万kW導入するとその15倍になるので太陽光促進付加金は45銭増えることになる。よって結論2は言えなくなった。ただし、家庭用は余剰電力買取なので買取量としては若干下がるとは考えられる。仮に600万kWの内訳をメガソーラー半分家庭用半分として、家庭用の余剰量を半分とすれば買取量の増加分は450万kW。約11倍ですのでほぼ電源開発促進税と同等になる。

http://www.tepco.co.jp/corporateinfo/company/annai/shiryou/images/kankyo.pdf

2011-04-22

電気のコスト

さて、原発は決して安くないことはわかった。また、原発なしでも電力はまかなえて、火力が4000万kW以上もあり、揚水発電も1000万kWもあるので揚水+火力の半分が調整能力だとしても太陽光や風力などの不安定電源も2500万kW程度までいれられそうである。原子力は1800万kW程度だから原発を自然エネルギーに置き換え可能だということだ。適宜調整できないという意味では風力も原発も似たようなものである。さてそれが可能なことはわかったがコスト的にはどうなのか。太陽光は49円なんていうコストといわれているが、我が家の場合は20年で考えれば約29円である。30年で考えれば18.4円。それでも高いが揚水発電が50円以上といわれているからピークカット電源としては安い。風力はもともと12円〜16円といわれていて一部では火力並みに安い場合もあるようだ。だから原発をこれらに置き換えてもそんなにコストが上昇するわけではない。ところが、原発は高いからやめようと思っても、作って運転してしまった以上建設費はかかっているし燃料処理費もかかるし廃炉費用もかかる。つまりすでにコストの大半は発生してしまっているので発電をやめたからといってコストは下がらない。よって原発の電気を他で置き換えると置き換えた他の発電方法がコスト的に原発と同等あるいは安くても、置き換えた分だけ燃料や新たな投資分のコストがかかる。つまり電気のコスト上昇を抑えるためには今使える原子炉は全部可能な限り長く動かさなくてはならない。結局それでは電気をとりまく状況はなにも変わらない。原発がなければいろいろ面白そうなのに、電気のコスト上昇を容認しなければ面白そうなところには行けないのだ。世の中電気のコストは重要問題だから、原発の新規設置はなくなっても既存原発は全部動かし続けることになるだろう。つまんないなあ。

2011-04-20

週刊ポストの記事

週刊ポストに面白い記事が載っているようだ。今年の夏のピーク電力は5500万kWと予想されるのに対し供給能力は4650万kW。850万kWも不足するので大変だといっている。しかし揚水発電が加算されておらず、揚水発電所の能力は1050万kWあるらしい。つまり揚水発電所を使えばピーク電力をまかなえるということだ。また、東京電力のすべての発電能力は7800万kWあり、うち原子力発電は1820万kW。原発をすべてとめても5980万kWの発電能力があるらしい。この記事がどれだけ本当なのかはよくわからないが、おもしろい。これまで太陽光や風力など不安定な電源に対して、発電量があてにならないから発電量が0のときに備えて火力発電所が必要で、わざわざ作るのもお金がかかるし、稼働率が下がるから不経済といわれていた。また、風力は原発の電気が余る夜に発電されても困るとも言われていた。しかし、すでに原発がなくても大丈夫なくらい原発以外の発電能力があるのなら、風力や太陽光のために発電所をわざわざ作る必要はないからお金がかからないし、稼働率が下がると不経済なのは確かだが、その分燃料費が浮くわけだからすでにある火力発電所の場合は不経済にはならないだろう。また、夜に余計な電力を作る原発をすべて止めてしまえば夜に風力が発電しても大丈夫。あとは太陽光や風力を増やせば増やすだけ燃料代とCO2が減る。資源のない日本には出力調整可能な火力と十分な量の水力、太陽光、風力、地熱などの再生可能エネルギーのの組み合わせが最適だ。出力調整できない原発は再生可能エネルギーの導入の邪魔になるだけだ。しかも安全対策コストは上がる一方だし。原発がなければ再生可能エネルギーはいくらでも導入できる。もちろん不安定な電源が増えると配電は苦労が多くなるだろうが、そこがスマートグリッドなど技術開発や発展の要でしょう。私は反原発ではないが、原発がない方が面白そうな未来がやってきそうである。

2011-04-14

都知事選

東京都知事選はワタミの社長もそのまんま東も当選せずつまんない結果に終わった。全体に守旧派が勝ったようで先行き暗い。都知事は節電に関してこんなことを言ったそうだ。「自動販売機とパチンコを我慢」「コンビニの深夜営業は禁止、ネオンサイン禁止」「資源のない日本では原発は必要」。前に京都市長や埼玉県知事が同様なことを言っていたので馬鹿にしていたが、ここにもお馬鹿な知事がいたことがわかった。停電の危険があるのはピーク電力が発電能力を上回るからである。ピーク電力が発電能力を下回れば問題はなく、ピークとボトムの差は小さいほうが発電効率はよくなる。たったそれだけのことをわかっていればこんな発言はしないはずなのだ。ピーク電力を高めているのは夏や冬の場合は空調なのだ。パチンコではない。パチンコかどうかにかかわらず、空調を使っている会社や家庭は皆同罪だ。都知事はパチンコをあげつらう前にまず自分の権限を使って都庁や都関連の組織が使っている空調を止めるべきなのだ。なお自動販売機は20年前に比べ消費電力は約1/3になっているそうだ。しかもすべての機種でピーク電力をカットする機能がついているらしい。午前中に強めに冷やし、もっともピークとなる午後の時間は冷蔵機能を切っているそうだ。こんな先進的な対策をすでにとっているものをあげつらうのは自分でできることをすべてやってからにしてほしいものだ。なお、コンビニの深夜営業やネオンサインは言うまでもなくピーク電力にはなんの関係もない。埼玉県知事や京都市長などと同じ勘違いである。ピーク電力を下げるのに有効なのは太陽光発電である。太陽光は1kWあたり48円とコストが高いといわれているが、同様にピーク電力対策のため設置される揚水発電所の発電コストは実はもっと高い。ピーク電力は時間的にわずかしかないのでピーク電力に対応するために作られる発電所は稼働率が極端に少なくなるので必ず高コストなのだ。だから太陽光発電はピーク電力対策として設置される以上は必ずしも他と比べて高コストとは言えず、買い取り価格は48円から下げなくてもいいはずなのだ。一方いまだに原発はコストが安いから無くすべきでないと言っている人がいて驚くが、確かに事故がなければその通りだが、いまや大事故がおこってしまっているので賠償金だけでもすでに十分高コストになっていて、日本という国に対してあるいは日本製のブランドにたいしての風評被害も含めれば計算できないほどの損害が今後発生していくだろうからもはや計算できないほどの高コスト発電ということができるだろう。もはや経済的には原発の選択肢はない。あるとすればエネルギー安全保障あるいは技術開発、技術継承のために国家が行う場合だけであろう。これまで電力会社は投資が大きくなるほど利潤も大きくなるためにピーク電力対策はまったくといっていいほどしてこなかった。一部エコアイスなどをやっていたが。今後、ピーク電力対策や自家発電、太陽光発電導入が進めば原発なしでもやっていくことはいずれできるようになるのではないかと思う。なお、上記揚水発電所は夜中電力需要が少ないときに発電してしまう原発の電気をためておくために作られている。原発がなくなればこれは風力や太陽光など不安定な電源の電気を貯めておくために使うことができる。つまり、今ある原発を止めればその分風力など不安定な電源を導入できることになるのだ。エネルギー安全保障にもなるし、CO2対策にもなるし一石二鳥ではないか。だから長期的には原発が必要というのも間違いと思う。いずれ必要ではなくなるが石油枯渇対策とか技術継承のために細々とやる程度になるのではないだろうか。これを機会に再生可能エネルギーの不安定さを解決できる技術を磨けばそれがまた世界に輸出できるだろう。災い転じて福となしてほしいものだ。それにしても実態を知りもせず調べもせずおばかな発言をする都知事を選んだ都民もおばかである。

2002-11-17

太陽光発電


最近は3kWの太陽光発電設備も150万円程度で購入できるようである。150万円で30年持てば稼働率10%としても1kWhあたり19円で電気代より安くなる。夏場ピークに使う揚水発電電力の単価は50円程度するそうだからピーク電力としては太陽光発電でも結構やすいものだ。家から歩いていけるところに怪しい太陽光発電設備を売っているお店があるので今度いってみようかな。