東京都区部におけるエネルギー自立の可能性に関する調査研究
－台東区の調査事例－
The research on possibility of energy independence in Tokyo’s 23 wards -Research example of Taito ward-
１W100366-7 中村 龍生 指導教員 藪野 健 NAKAMURA Ryuki Prof.YABUNO Ken
概要： 本研究では、東日本大震災で起きた電力不足による問題、日本の枯渇性資源高依存度問題、
電力需要量の増加、に関する３つの問題から、都市のエネルギー、特に本論文では電力自給率につい て調査することとした。将来消失する可能性のある海外製の資源を、日本のエネルギー消費の核に据 え続けておくのは危険である。エネルギー資源の供給が減ると二次エネルギー生産量が減り、生活水 準を保てなくなる可能性がある。それを避ける対策として一つ、エネルギー供給を他国に頼らず日本 で生産するという手段がある。また、半永久的に使用可能な再生可能エネルギーで自給していく必要 があるのではないかと考えた。対象地域としては、日本のエネルギー消費量の１割近くを占める東京 都、さらにその中の都区部がよいと考えた。この論文の命題は、東京都区部のエネルギー自給率が今 後どれだけ上がりうるのか、ということである。ただ、今回においては、電力の自給率だけを求める こととした。
キーワード：エネルギー自立、太陽光発電、台東区、屋根面積
Keywords:energy independence,PV system,Taito ward,rooftop area
１．序論
２０１１年に起こった東日本大震災によって、
関東は大規模な計画停電に見舞われた。また、
被災地においては電力の供給が止まってしまっ た。その避難所での生活が電灯も暖房もない過 酷なものとなった事は想像に難くないだろう。
大規模供給が断絶してしまい、人々はまともに 生活ができなくなった。日本のエネルギー供給 システムの、災害時における脆弱さが今回の震 災で顕になった。
また、日本のエネルギー問題として、一次エ ネルギーの海外依存（８０％以上）と枯渇性資 源依存（９７．８％）がある。やがて枯渇する 資源を、海外から大量に輸入して使っている。
現在は大丈夫かもしれないが、やがてくる供給 量のピークまでに、再生可能エネルギーの利用 によりエネルギー自給率を上げることが、今後 の日本、特にエネルギー大消費地東京にとって、
必要なことである。
以上から、非常用電源の意味も備えた、再生 可能エネルギー利用による二次エネルギーの獲 得が、エネルギーという観点から見た東京の課 題である。
２．東京都区部におけるエネルギー自立に関し て
現在、東京は日本全体の１割近くもエネル ギーを消費しているが、エネルギー自給率に関 しては、１％にも満たない。
本論文は東京都区部のエネルギー自給率を向 上させるための基礎的研究とする。自給率をあ げるためには、現在の生活水準を落とさずエネ ルギー消費量を減らすか、エネルギー供給量を 増やすか、の２択である。今回は、実現可能性 を考えて、供給量増加について考えることとし た。また、電力需要量・電力化率の増加、そし て東京都区部という土地柄を考え、扱うエネル ギーは太陽光発電か風力発電が適切であると判 断した。ここで、風力に関しては事前調査が膨 大な規模となるため、本論文では太陽光発電を 取り扱う事とした。本論文で扱うエネルギー自 給率とは、電力自給率のこととする。
３．南面受光ソーラーパネル敷設屋根面積の算 定
台東区における、ソーラーパネル敷設屋根面 積を求めるために、以下の６手順を踏む。
①屋根の３分類
②類別屋根数と比率
③各類別屋根の１棟当たりの平均面積
④類別屋根面積と割合
⑤各類別屋根の全面積
⑥南面受光ソーラーパネル敷設屋根面積
屋根には種類が様々あるが、計算しやすくする
ために大きく３つに分類した。３分類した屋根
の棟数がそれぞれどれ程の割合で台東区に存在
しているかを地図上からのランダム抽出にて母
比率推定をする。次に、各類別屋根の１棟当た りの平均面積も同様にランダム抽出による母平 均推定で求める。②と③の数値を各類別屋根毎 にかけると、各類別屋根が台東区においてどれ 程の面積割合で存在しているかの比が出てくる。
各類別屋根の面積からみた存在比に、台東区の 建築面積を掛けると、３分類した屋根がそれぞ れ何平方メートル台東区にあるのかが、推定さ れる。そこからさらに、傾斜型と複雑型の屋根 の半分は、日陰になって発電効率が下がるもの とし、ソーラーパネルを敷かない。つまり、傾 斜型と複雑型の屋根面積をそれぞれ半分にした ものが、２つの敷設屋根面積である。
Flat型 は傾斜型・複雑型のように影ができないので、
半分にはしない。以上の手順から求められた敷 設屋根面積が、表１である。
４．発電量の算定
ソーラーパネルの予測発電量の算定には、以 下の計算式を使う。
H
：
該当月の月平均斜面日射量（kWh／ m2 ・day）p:PC変換効率
S
：面積（
m2）
K：損失係数
D：該当月の日数(day)
各類別屋根毎に、月別の発電量を求めていく。
損失係数とは、ソーラーパネルや気温等によっ て左右されるもので、発電効率を下げるもので ある。結果については、次章に載せる。
５．エネルギー自給率の計算
台東区の電力エネルギー自給率を求めるために、
まず台東区の電力消費量を求める。東京都が統 計をとっていないので、自分で推計した。その 数値と、４章で求めた発電量をまとめ、自給率 まで表したものが表２になっている。
今回、２３～３５％と比較的高い数値を示した が、これは近隣の高い建物によって出来る影を 考慮していないからである。本論文での条件か ら想定された都市は、「全て陸屋根」で「屋根 の高さが統一」された建物の町である。しかし、
計算時においてはなるべく真の値に近づけるた め、屋根面積を半分にしたり、損失係数につい ても考慮した。
現在、東京都の電力を管轄している東京電力 は実際の発電量における電源比において、石炭 が１１％、石油が１９％となっている。今回、
雲の影響を考えず建物の影の影響だけを考える。
台東区において半分の建物（面積）が高層建築 物の影に入り発電しなくなったとしても、最低 消費量の１１％は発電する。東京電力が管轄し ている関東全体の発電量を考えた時、２３区程 エネルギー消費がないので、もしかしたら東電 管内でも、消費量の１１％以上の発電量が算出 されるかもしれない。今回は計算していないが、
関東全体ともなれば、地面に太陽光発電を置く スペースも見つかるだろう。そうなれば、東電 管内においてではあるが、もしかしたら石油や 石炭に代わって再生可能エネルギーが賄えるよ うになるかもしれない。
６．結論
（１）今回の論文において有用であったことの 一つは、東京の電力需要量の増加、電力化率の 上昇が数値からわかったこと。また、東京は日 本の中でも需要量の増加率が多くなる可能性が 高いということがわかった。日本、東京の
GDPが高成長の兆しを見せ始めたら、電力需要量の 増加率もさらに上がるだろう。
（２）類別屋根面積推定法のワークフローを確 立したが、本論文においては、誤差がでやすい 数値において推定してしまったため、真の値か らずれている可能性がある。
（３）発電量が消費量の１０％程度は賄える可 能性があると結論が出、さらに石炭なら補える 可能性がでてきた。ここからさらに、太陽熱や 風力発電等、また隅田川等を利用した未利用エ ネルギーを追加してくと、台東区において想定 されるエネルギー自給率は、無視出来ない程度 に高いものとなっていく可能性が高い。
（４）今後、都市の再生可能エネルギー賦存量 について考察する論文が増えれば、膨大な作業 量もやがては終わりを見せ、実際の運用につい て考えるようになる。その時に初めて、東京の エネルギー自立が現実味を帯びてくるだろうと 考える。
Ep=∑
i=1 12
Hi× p × S × Ki× Di
