PowerPoint プレゼンテーション

(1)

太陽光発電のLCAによる

導入需要の変化分析

平成25年3月1日(金) 平成24年度事例研究成果報告会東京都市大学横浜キャンパス 31A教室伊坪徳宏研究室学部3年エネルギー班

遠藤一樹乗松義弥松山湧

Analysis of Changes in demand for adoption ｂｙ Life cycle

assessment of photovoltaic electricity

(2)

1-

1 . 社会背景

東日本大震災の影響

• 原子力発電に対する懸念 • エネルギー供給の見直し • 火力発電(化石燃料)の割合増加 • 原子力の代用≠再生可能エネルギー参照：www.tepco.co.jp/company/corp-com/annai/shiryou/.../suh-all-j.pdf 東京電力のH23発電電力構成比参照：環境省http://www.env.go.jp/press/press.php?serial=15892 • 東北/関東だけでなく日本全体が生活の質を大きく損なうことなく電力の消費量を削減することができたと考えられる。 • 絶対的な必要に迫られれば不可能もの可能に。(電力消費削減) 「電力」に対する関心の向上

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3

1-

1 . 社会背景

節電・太陽光発電

参照：http://www.jpea.gr.jp/04doc01.html （太陽電池） 参照：環境省http://www.env.go.jp/press/press.php?serial=15892 • 果たして一般消費者には電力消費を削減したという実感はあるのか。 • 果たして一般消費者は電力を削減していく事の本質を理解しているのか。 • 2012年7月1日より固定価格買取制度のスタート（光熱費/節電とリンク）

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1-

1 . 社会背景

結論

参照：環境省http://www.env.go.jp/press/press.php?serial=15892 • 政府や研究者等は節電および再生可能エネルギーを推進していく本質を理解している。（背景：地球温暖化等） • 一方、消費者は世の流れ（政策、制度など）に流されているだけなのではないか。きっかけが3.11の震災であっただけ。 • 一般消費者はどの程度の環境意識を持ち、太陽光発電の導入や節電、省エネに取り組んでいるのか。定量的（LCA）かつ具体的に分析する必要がある

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1-

2 . 研究背景

既存研究の整理

調査項目タイトル著者年数保有有無 (PV) LCA 情報コスト情報住民意識を考慮した一般戸建て住宅における太陽光発電設備の導入要因について天野耕二、寺田幸司 2003

×

○

住宅用太陽光発電の設置者特性と設置規定要因の分析白井信雄、正岡克 2011

○ ×

○

全国アンケート調査による太陽光発電のシステムに関する導入意識とコンジョイント分析（CVM）伊藤雅一ら他7名 2012

○ ×

○

消費者の選好分析を用いた環境広告の現状とあり方に関する研究近藤隆二郎、藤井裕輔 2001

×

・

全国的

_{なアンケートによる調査は少なく、基本属性や太陽光発電の} 認知度を聞いたうえでの調査・分析が多い。 ・

_LCA

_{の情報を開示したケースが少なく、環境側面でのアプローチが弱い。} 課題点

(6)

研究背景

研究目的

1-

3 . 研究目的

太陽光発電のLCA分析（※系統電力と比較）を用い、一般消費者がどの程度の環境意識_/環境貢献度_{を所持して} いるのかを分析する。 1. 基本属性や認知度を聞いたうえでの考察が多く、調査結果と消費者生活行動との接点を見出している文献が少ない。 2. LCAの情報を開示したケースが少なく、環境側面でのアプローチが弱い。

(7)

～研究発表の流れ～

定性的 ・社会背景 ・研究背景 定量的 LCA分析 具体的 WEBアンケート エコライフ活動 事例研究全体(スライド)の流れ

STEP1

STEP2

CVM

（二項選択方式）

(8)

2-

1. ＣＶＭアンケート方法

仮想評価手法（CVM） アンケート調査を用いて人々に支払意志額（WTP）を訪ねることで、市場で取引されていない財の価値を計測する手法。（太陽光導入金額を仮想） 二項選択方式 一般的に一定の価格の財を購入するかどうかを決める行為には馴染みがあるが、自ら価格を設定する行為には馴染みがないので、あらかじめこちらで金額を設定し回答者に選択してもらう。調査資料太陽光発電の導入需要回収サンプル数 100人調査方法 WEBアンケート調査期間 2013年2月22日～25日

(9)

2-

1 . CVMアンケート

～二項選択方式～

最初の提示金額Xの幅を 50万~500万で段階分けする。各段階10人×10段階計100サンプル ①太陽光の基本情報の みを提示する。 ②LCAを用いて評価した太陽光の環境情報を提 示する。 環境情報の提示による 支払意志額の変化を考察 する。 太陽光導入金額 X万円の場合太陽光導入金額 (X+50)万円の場合太陽光導入金額 (X-50)万円の場合 (X+50)万円 X万円 （X-50）万円 導入意思なし 導入する導入しない

(10)

・金属シリコン製造 ・多結晶シリコン製造（粒塊） ・多結晶シリコン製造（インゴット） ・ウェハの製造 ・基盤表面化 ・拡散接合形成 ・保護膜形成 ・裏面エッチング ・電極形成 ・セル特性検査 ・モジュール製造 ウエハ セル モジュール

2-

2 . 研究方法_

STEP1

（太陽電池の製造工程）

(11)

2-

3. 研究方法

_

（評価範囲・評価対象）

珪石の採掘 原材料の調達

シリコンウェハ製造

セル製造

モジュール製造 金属シリコン製造ウェハ製造基板表面化拡散接合形成保護膜形成裏面エッチング電極形成セル特性検査 評価範囲内 評価範囲外 設置使用（発電）廃棄中国アルミの製造ガラスの製造運送多結晶シリコン製造その他製品リサイクル評価対象多結晶シリコン型太陽電池 機能単位 一般家庭で発電容量3.4kWの太陽光発電を20年間使用 (変換効率:15%) 年間発電量4420kWh/年 影響領域 地球温暖化（インベントリ分析まで） 対象物質 CO2 評価方法 社団法人産業環境管理協会MiLCA、IDEAを使用

STEP1

システム境界

(12)

計

1296.50

kg-co2/ｋW

・ウエハ製造における金属/多結晶シリコン製造の環境負荷が全体の約70％を占める。・内訳として、電力によるco2排出量が大きく寄与している。・運送については「運船」という位置づけで「中国」からの輸入を想定。

3-

1-a

. 評価結果_

（多結晶SI太陽電池）

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 １ KW あたりの C O 2 排出量（ K ｇ-C O 2 / ｋW ｈ）運送原料電力シリコンリサイクル金属シリコン製造多結晶シリコン製造ウェハ製造セル製造モジュール製造 1296.50(kg-CO2/kW)

STEP1

(13)

3-

1-a

.

妥当性分析

★設備投資含む ★リサイクル工程あり ★メガソーラー ★標準的多結晶シリコン ★本研究論文名年号インベントリ結果 (kg-CO2/kw） 1 LCA手法による発電プラントの評価～CO2ペイバックタイムの算出～（文献） 1991 1292.1 2 LCA手法による発電プラントの評価～CO2ペイバックタイムの算出～（日本） 1997 1246.1 3 設備製造を考慮した太陽光発電システムの普及戦略に関する研究 2001 1311.1 4 日本の発電技術のライフサイクルCO2排出量評価 2010 1489.8 5 太陽光電池の3R評価モデルの構築 2010 678.0 6 LCA of a 4.2kW stand-alone PV system_2009_Spain 2009 692.6 7 高性能太陽電池による大規模太陽光発電のLCA 2008 685.0 8 LCA of Multicrystalline Silicon Photovoltaic_part 2 2006 910.0 9 色素増感太陽電池のＬＣＡ 2007 934.6 10 太陽光発電システムのライフサイクル評価に関する調査研究 2007 972.7 11 住民意識を考慮した一般戸建て住宅における太陽光発電設備の導入要因について 2003 1435.0 12 本評価 2012 1247.3 今回の評価結果は多結晶Si製造までの工程を中国の系統電力の値を使用し試算を行ったため通常の多結晶Siの評価結果よりも大きな値となった。また本研究はリサイクル工程を含んでおり、設備製造による負荷は含んでいない。 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

(14)

■系統電力のインベントリ評価結果

3-

2-b

. 評価結果_

（系統電力）

28 10 45 59 10 8 9 15 1 1 6 6 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% H22 H23 水力その他石油石炭 LNG/LPG 原子力 ◆発電電力構成比 原子力発電の割合が減り、その分を火力発電が補う形と成り、系統電力の環境負荷が増加した。 H22 H23 水力 6.12E-04 6.12E-04 LNG 2.37E-01 3.17E-01 石油 1.01E-01 1.13E-01 石炭 6.77E-02 6.32E-02 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 １ KW あたりの C O 2 排出量（ K ｇ-C O 2 / ｋW ｈ）水力 LNG 石油石炭原子力 0.412 （Kg-CO2/ｋｗｈ） 0.495 （Kg-CO2/ｋｗｈ）

約20％増

STEP1

(15)

3-3-c.

評価結果_

（比較）

太陽光発電導入によるCO2削減量

2042.5

kg-CO2/年 導入による削減量

4.6E-01

太陽光年間発電量

4420kWh/年

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 太陽光発電系統電力１ KW あたりの C O 2 排出量（ C O 2 -K ｇ・ KW ）水力 LNG 石油石炭原子力太陽光発電 4.6Ｅ-01（kg-CO2/kWh） 太陽光発電 系統電力 評価結果

（kg-CO2/kWh）

3.3E-02

4.9E-01

・太陽光発電を導入したことによるＣＯ２削減量はである。 4.6Ｅ-0.1kg-CO2/kWhである。・発電による年間削減量は_{2042.5kgCO2/year}となる。

STEP1

(16)

3 .

2 太陽光導入によるCO2削減量と

エコライフ行動の関係

項目エコライフ行動行動によるCO2削減量（Kg-co2/日）太陽光換算 (年）家電・製品テレビなど使用していない家電製品は、主電源を切り、_{長時間使用しない家電製品のコンセントを抜く。} _0.24 ₄₆₆ 照明だれもいない部屋の照明はこまめに消す。 0.02 5673 冷蔵庫冷蔵庫は食料品を詰め込みすぎないように整理する。 0.05 2432 入浴シャワーを使うときは、お湯を出しっぱなしにしない。 0.09 1216 調理電気ポットでの長時間保温はしない。 0.11 1001 洗濯洗濯はできるだけまとめ洗いをする。 0.03 3404 冷暖房エアコンの設定温度を夏28℃以上、冬20℃以下と_する。 0.09 1309 テレビ 1日1時間テレビを見る時間を減らす。 0.03 3404 ごみ買い物袋を持参し、できるだけ省包装の商品を選ぶ。 0.16 709 自動車「ちょっとそこまで」の外出は、できるだけ自動車は使_{わずに、自転車や歩きで出かける。} 0.51 221 合計上記の行動を毎日行う

1.33 84.5年

この数値を環境情報として

提示する。

STEP2

(17)

4.

1 CVM調査の結果

環境情報 提示前 環境情報 提示後 中央値 560,000円 390,000円 平均値 1,280,000円 1,090,000円 有効回答数：93回答(太陽光発電を既に保有しているアンケート対象者を除外) 中央値⇒ 提示後約17万円減平均値⇒ 提示後約19万円減 太陽光発電の導入における 支払意思額は環境情報を 提示することで減少した。 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 100 200 300 400 500 600 Yes確率 支払意志額 賛成率提示前提示後 N=93

(18)

4. 1 CVMアンケートに対する考察

27% 56% 17% 初回回答比率-環境情報提示前

21%

56%

23%

初回回答比率-環境情報提示後- 購入する、または物理的な制約が解消されたら購入する購入しないわからない購入する、物理的な制約が解消されたら購入するわからない 5.0% 26.0% 33.0 % CO2削減量の体感（全体） 4% 21%

39%

CO2削減量の体感 （提示後、購入しないまたはわからない）予想していたよりはるかに大きい予想していたより大きい予想していた通り予想していたよりも少ない環境情報に対する消費者の見解

(19)

4.

1 CVMアンケート表示方法

対する考察

提示した環境情報今回のアンケートでは太陽光発電導入CO2削減量＝エコライフ行動CO2削減量という形で環境情報を提示したしかし、実際にアンケート対象者は、環境情報をポジティブにとらえていない、または正確に把握できなかった。このことより、こと一文の捉え方が、要因ではないかと考察した。この情報がポジティブなものであることを明確に示していない。

(20)

4.

1 CVM調査の結果

環境情報に対して、

ポジティブな捉え方

_{をした割合のみでの推定結果。}

環境情報 提示前 環境情報 提示後 中央値 1,080,000円 850,000円 平均値 1,900,000円 1,860,000円 平均値 （全体） 1,280,000円 1,090,000円 中央値⇒ 提示後約23万円減平均値⇒ 提示後約 4万円減 太陽光発電の導入における 支払意思額は環境情報を 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 100 200 300 400 500 600 賛成率支払意志額提示前提示後 N=40

(21)

4.1 太陽光発電の評価に対する考察

• 太陽光発電の製造時の環境負荷は多結晶Si製

造における電力の負荷が大きく寄与している。

⇒系統電力の負荷を下げる必要がある。

⇒系統電力は中国での製造よりも日本での製

造の方がコストがかかるが環境負荷は低い。

• 太陽光パネルの評価を行うにあたって、どこまで

の製造プロセスを含めるべきか、目的に応じた

評価範囲によって結果が大きく変わる。

• エコライフ行動と関連づけた具体化を行いより一

般の消費者により身近に提示した。

(22)

4. 1 CVMアンケートに対する考察

• アンケート全体の結果

CVMアンケートにより消費者の太陽光発電に対する支払意志額は平

均的な金額に比べ、かなり低い結果になった。

⇒今回の調査の信頼性の問題はあるが、太陽光発電の導入には消

極的な意識を持っていることが考察できる。

• 環境情報をポジティブに捉えた人を抽出した結果

「太陽光発電の環境情報提示」によって、太陽光導入に

消極的な人

の支払意志額は

減少

したが、太陽光導入に

積極的な人

は

増加

した。

⇒太陽光導入に消極的な人に対して環境情報は太陽光導入意欲の

変化に影響を与えなかったが、太陽光導入に積極的な人に対しては

導入意欲にポジティブな影響を与えた。

(23)

4.

1 まとめ

PVの評価

CVM

・系統電力と比較したことにより、一般消費者の太陽光発電導入に 対する環境貢献度を数値化した。 ・系統電力は中国よりも日本での製造の方がコストがかかる分、 環境負荷は低い。 ・評価を行うにあたり、目的に応じた評価範囲によって結果が大きく 変化することが分かった。 ・エコライフ行動と関連づけたことにより、一般消費者に身近な情報を 提示した。 ・一般消費者の太陽光発電に対する支払意思額は平均値より かなり低い値を示す結果となった。 ・消費者の太陽光発電導入に対する支払意志額は環境情報の提示に よって全体ではプラスの効用を得ることができなかった。 しかし環境情報をポジティブに捉えた人に場合はプラスの効用が 得られた。 ・提示前「購入する」と答えた人が提示後「わからない」と変化した

(24)

4.

1 全体の考察

・

_{東日本大震災の影響によって日本国民の節電/省エネ意識が向上した。} ・太陽光発電に関しては系統電力が大きく負荷に寄与しているため、製造地域の 電力構成比等を考慮していく必要がある。 ・本研究によって環境情報が太陽光発電導入意欲の向上に寄与するが、 前提として太陽光発電導入に積極的な人であると考察できる。 社会的な節電/省エネ意識の向上要因として環境意識は特に起因しておらず、 別の要因が関与していることが本研究から考察できた。

⇒消費者の節電/省エネ意識向上は

コスト面

_{や政策による}

社会情勢の変化

が大きな要因として考えられる。

⇒LCA手法は意思決定ツールとして利用するより、

現状認識

および

_製品全体

の環境負荷改善

のために利用した方が良いのではないか。

(25)

4.

2 課題と限界

• 今回の研究では多結晶Si太陽光発電の評価を行った

が、単結晶Si太陽光発電や他の種類の太陽光発電に

関してのデータが少なく、評価を行うことが出来なかっ

た。

• CVMのWebアンケートの対象者にもある程度の代表

性があり完全なランダム効用モデルで行うことが難し

い。

• CVMの支払意志額が減少してしまい、結果的に環境

情報の提示による需要増加を見込むことができな

かった。消費者の購買行動に影響を与えていくには環

境情報を提示するだけではなく、何か付加価値を与え

ていく必要がある。

(26)

参考文献

1. 太陽電池への廃シリコンウエハ 2. 日本の発電技術のライフサイクルCO2排出量評価～ 2009年に得られたデータを用いた再推計～ 3. 太陽光発電の３R評価モデルの構築 4. 太陽光風力ディーゼル発電システムのライフサイクルで発生するCO2総排出量 5. 太陽光発電システム研究発表論文集 6. 設備製造を考慮した太陽光発電システムの普及戦略に関する研究 7. 色素増感太陽電池のＬＣＡ 8. 再生可能エネルギー発電技術のライフサイクル評価 9. LCA手法による発電プラントの評価～CO2ペイバックタイムの算出～

10. GHG reduction by PV solar energy_2004_Brazil 11. LCA for PV and Wind Power_2005_Switzerland 12. LCA of a 2.7kW solar PV_2006_Singapore 13. 0_Roe et al._2001_EP_US WTP

14. 1_Borchers et al._2007_EP_Does willingness to pay for green energydiffer by source

15. 5_Greenberg_2009_EP_Energy sources, public policy, and public preferences, Analysis of US national and site-specific data

19. Evaluation of technical improvements of PV systems_2005_Italy

20. LCA of a 4.2kW stand-alone PV system_2009_Spain 21. LCA of advanced photovoltaic modules_2007_Italy 22. LCA of Multicrystalline Silicon Photovoltaic_part

2_2006_Greece

23. LCA of nanocrystalline dye sensitized solar cell _2001_Sweden

24. LCA of photovoltaic electricity generation_2008_Italy

25. 家庭の節電・CO2 削減行動に関する調査（冬期調査）の結果について 26. 太陽光発電の普及とコストペイバックタイム 27. 太陽光発電の普及に向けた新たな電力買取制度の分析 28. 住宅用太陽光発電の設置者特性と設置規定要因の分析 29. 全国アンケート調査による太陽光発電システムに関する意識導入とコンジョイント分析 30. 太陽光発電システムにおける経年モジュールの影響評価と信頼性モデルの検討 31. 平成23年度東京電力＿電力構成比 32. 日本の発電技術のライフサイクルCO2排出量評価～

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太陽光発電のLCAによる

導入需要の変化分析

遠藤一樹 乗松義弥 松山湧

Analysis of Changes in demand for adoption ｂｙ Life cycle

assessment of photovoltaic electricity

1-

1

. 社会背景

東日本大震災の影響

1-

1

. 社会背景

節電・太陽光発電

1-

1

. 社会背景

結論

1-

2

. 研究背景

既存研究の整理

×

○

○

○

×

○

○

×

○

×

×

×

全国的

LCA

研究背景

研究目的

1-

3

. 研究目的

～研究発表の流れ～

STEP1

STEP2

CVM

2-

1.

ＣＶＭアンケート方法

2-

1

. CVMアンケート

～二項選択方式～

2-

2

. 研究方法_

STEP1

（太陽電池の製造工程）

2-

3.

研究方法

_

（評価範囲・評価対象）

シリコンウェハ製造

セル製造

STEP1

計

1296.50

kg-co2/ｋW

3-

1-a

. 評価結果_

（多結晶SI太陽電池）

STEP1

3-

1-a

.

妥当性分析

■系統電力のインベントリ評価結果

3-

2-b

遠藤一樹乗松義弥松山湧

_LCA

_{をした割合のみでの推定結果。}