宇宙太陽光発電プロジェクト、実証試験は IHI や三菱重工業などが受託 78
ストーリー by reo
イヒ 部門より
イヒ 部門より
ある Anonymous Coward 曰く、
日本政府が進めている宇宙太陽光発電プロジェクトが 本家 /. の記事にて取り上げられている。
経済産業省と JAXA は宇宙で太陽光エネルギーを利用した発電技術の確立を目指し、実証試験を 2012 年まで行う予定だそうだ。この度、この実証試験をIHI (旧石川島播磨重工業)、三菱電機などが参加する財団法人無人宇宙実験システム研究開発機構 (USEF) および三菱重工業が受託することが発表された。
詳細はBloomberg.co.jp の記事で報じられているが、政府は 2015 年までに小型衛星を打ち上げ、2030 年には 100 万キロワット級の太陽光発電を実現することを目標としているとのこと。実用段階での発電装置の製造および打ち上げには約 2 兆円のコストが掛かると試算されているそうだ。
なお、宇宙太陽光発電については Wikipedia の記事 (Space-based solar power, 宇宙太陽光発電) が詳しい。
そういえば GIGAZINE さんで世界で利用する電力をカバーするのにどれくらいの太陽電池が必要かを表す地図なんてな記事がありましたねえ。
宇宙特有の課題 (スコア:3, すばらしい洞察)
地上に比べて発電量が稼げる、(送電方式にもよるが)天候に左右されにくい、などの利点は良いのですが、ほとんど論じられていない欠点が一つ。
ロケットや衛星のリサイクル技術に目処がついていません。
太陽電池は大部分の構成材料がリサイクルできるのが利点の一つ(=半永久的に利用可能)ですが、現状の打ち上げ技術ではそれが損なわれてしまいます。
個人的には普及するにしても、軌道エレベーターかせめてCNTフライホイールロケット [so-net.ne.jp]が出来てからじゃないかと考えてます。
Re:宇宙特有の課題 (スコア:3, すばらしい洞察)
いざ建設となれば膨大な機材を消費することになるでしょうが、
建設した発電プラントの費用対効果の検証要素に
含めて考えれば良いだけだと思います。
〜後悔先に立たず・後悔役に立たず・後悔後を絶たず〜
Re:宇宙特有の課題 (スコア:2)
> 打ち上げ機材のリサイクルを必須条件と見なす必要はないのでは?
たしかに、実現させるだけなら特に必須ではないです。
でも資源の面からみても持続的かどうかは、おそらく20年後には今よりもずっと重要になっているはずです。
またその目処が立たない限り、「今すぐにできるエネルギー・環境面での対策」をしなくて良い理由にもなりません。
夢のある技術ではありますが、問題先送りの口実に使うのは不許可、ということですわ。
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
まず
太陽電池は大部分の構成材料がリサイクルできるのが利点の一つ(=半永久的に利用可能)
太陽電池は基本的に消耗品です。
半永久的に利用可能なんてありえないし、宇宙空間では放射線の影響などで地上よりも早く劣化します。
輸送コストについてはリンク先の「Bloomberg.co.jp の記事」で
と書かれています。これでもほとんど論じられていない?
「今すぐにできるエネルギー・環境面での対策」をしなくて良い
そんなことは誰も言っていないのに、突然そんな話を持ち出されても意味がわかりません。
すでに実用化に向けて動き出していると受け取ったためにそのようなコメントになったのかもしれませんが、実証試験というのは実際にやってみてどのような課題があるのかをより具体的に確認するのが目的で、必ずしも近いうちに実用化することを前提としているわけではありません。
「今やらなければいけないことか」という点では意見が分かれるでしょうけど、「輸送面の課題が解決していないからやるべきではない」というのも、見方によっては問題先送りの口実といえなくもないでしょう。
ロケットのリサイクルについては、ロケットの質量の大半が回収不可能な燃料(と酸化剤)で占められていること、安全に回収するための仕組みを追加するとさらにロケットの重量が増して燃料を浪費することなどから、今の時点では使い捨ての方が主流です。
リサイクルしようとする方が資源を浪費してしまうこともあるんですよ。
うじゃうじゃ
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
激しく勘違いされてしまった。
>実証試験というのは
あいや、それでも私は実証試験には賛成です。やってみないとわかんないことなんて、世の中には多々あるんで。
でも宇宙太陽光発電に限らず、”○○年後にはこういうのができるはずだから、今からあくせく温暖化対策なんてやらなくてもいい”という先送りな意見を、つい最近もここでお相手したばかりなんで。
# それでブチ切れて、マイナスモデされちゃいましたけど。
>今の時点では使い捨ての方が主流です
ええ、だからエレベーターかSSTOが出来てからじゃないとリサイクルは難しいなぁ、ということで、そこは意見が一致してるかと。
話すっ飛ばしすぎてすみません。
>半永久的に利用可能なんてありえない
まず地上の場合について話しますと、個々の製品では確かに期待寿命が数十年程度ですが、材料をリサイクルして再生利用が可能、という意味です。これは現状でも既に行われています(例:欧州のPV CYCLE [pvcycle.org]機構)。
ただ、宇宙で利用すると放射化することは私も見落としてました。リサイクルにも差し支えるほど放射化してしまったりするのでしょうかね??
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
なるほど。
誰かのコメントに対するつっこみならまだともかく、ツリーのトップに置くコメントとしてはたくさんの前提が抜けていて意図が正しく伝わらないのも無理はないかなと。
材料をリサイクルして再生利用が可能、という意味です。
普通はそれを「半永久的に利用可能」とは言わない(笑
劣化した太陽電池を地上へおろしてから素材をリサイクルするとなると、打ち上げのコスト削減だけではダメで、大気への再突入を安全かつ安価に行えるようにする必要があります。これはこれでけっこう技術的ハードルは高い。
回収によって得られる資源よりも回収のために費やす資源の方が大きくなる可能性は十分にあります。
そんなわけで打ち上げが低コストになって発電衛星が経済的に実現可能なレベルになっても、しばらくはリサイクルの方は現実的ではないかもしれません。
リサイクルは「もしできるようならやる」程度で、必要条件のような見方はしない方がいいのでは。
リサイクルにも差し支えるほど放射化してしまったりするのでしょうかね??
宇宙空間で長期に渡って放射線に曝された人工物を地上へ持ち帰った前例はないと思います。
スカイラブやミールのように燃えながら落っこちたものはあるけど。
そのあたりは今のところ未知数でしょうね。人が近づくと危険なほどの放射化はたぶんしていないと思うけど。
ちなみに軌道エレベータが実現したら、マイクロ波送電のような効率の悪い方法を取らなくても有線で送電できるじゃないですか。エレベータの周囲に太陽電池を並べれば、設置も保守も楽になるのでわざわざ衛星を飛ばす必要性は少なくなるのでは。
だから発電衛星は、むしろ軌道エレベータ実現以前でこそ意味のある技術じゃないでしょうか。
フライホイールロケットは…ジャイロ効果を甘く考えすぎじゃね?
ロケットは一見まっすぐ飛んでいるように見えますが、低高度では大気の薄い場所に早く到達するために垂直に近く、高高度では軌道速度を得るために水平に飛ばす必要があります。
さらに水平飛行といっても地球の周囲を回っているため徐々に向きを変えています。
ロケットにそれだけの速度を与えるほどのエネルギーを持ったジャイロであれば、その向きを変えるにはとんでもない力を必要とするはずです。
そのためジャイロの回転軸の向きは推進方向と無関係にできなければ現実的ではありません。
リンク先のアイディアではジャイロの回転軸と推進剤の噴射方向が一致することを前提としているようで、「こりゃダメだろ」と思ってしまいました。
(リンク先は惑星間船にも触れてますが、惑星間航行でもそのルートは太陽を周回するカーブを描くため、進行方向は変化します。でもジャイロの向きは変化しない)
うじゃうじゃ
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
>たくさんの前提が抜けていて意図が正しく伝わらないのも無理はないかなと。
いやはや、お手数をおかけしました。申し訳ない。
>リサイクルは「もしできるようならやる」程度で、必要条件のような見方はしない方がいいのでは。
うーん、そこは意見が分かれます。ロケットなどに使われる資源は有限ですので、最終的にはリサイクルも求められると思います。
ただ、それがいつの時点からになるかは私も見当がつきません。また、リサイクルに目処が付かない段階での実用化も十分ありえると思っています。
>軌道エレベータが実現したら、マイクロ波送電のような効率の悪い方法を取らなくても有線で送電
この場合、ケーブルの長さ(&重さ)が凄いことになるんですよね。
地上各地の乾燥地域に設置して、大陸間を繋いでしまう方が楽(&便利)かも知れません。実際、最近はアフリカから欧州に送電なんて計画 [desertec.org]も出てきてます。
それに勝てるだけのメリットを提供する必要がありますので、やはりコストや持続性での競争力も求められるように思います。
いずれにせよ、技術的に実現すると仮定した上で、一足飛びに「商売として競争力を持つにはどうすればいいか」を気にしてたわけですわ。(^^;;;
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
かなりいろいろなことをはしょって単純化して考えると、
リサイクルが必要なら、軌道上に工場を設置して軌道上の豊富な電力で製造する
ということになるのではないでしょうか。
ああ、決定的に足りないのは重力と水、か。
地上とはかなり違う新しいプロセスが必要そうですね。
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
>軌道上でリサイクル
挑戦的ですが、面白そうですね。
熱は太陽熱を使い放題で、真空も比較的容易に得られるでしょうし。
洗浄が一番難しそうだけど、密閉したカプセルで、振り回して遠心力与えながら洗浄とか…
水と薬品さえ持ってこれれば、力技でなんとかできそう?
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
宇宙線による太陽電池の劣化は結晶格子が乱されることによるもので、放射化は問題にならない。
宇宙空間で太陽電池をレーザーで溶かして再生させるアニーリング技術が完成すれば、リサイクル可能。
大気中より容易なはずだが、まだ理論の段階みたいだけどね。(そもそも宇宙の超高真空を地上で作れる程度の真空で実験するのは難しい)
the.ACount
Re:宇宙特有の課題 (スコア:2, 参考になる)
>ほとんど論じられていない欠点が一つ。
一応論じられてはいますよ。
10年ぐらい前(確かそのぐらい)のSSPSの検討開始時にすでに、打ち上げコスト、寿命、廃棄までを考えたトータルでの経済性および環境負荷の検討の必要が挙げられていて、その後もちまちまと現状技術での推定やら技術の発展を想定した推定などがやられています。
が、結局の所、問題のほとんど全てが打ち上げコストで、こいつが数十分の一だの百分の一だのにならないとコスト的にも資源的にも(まあ、両者は荒い近似的には一致してくるんですが)割に合わないけど、将来もしかしたら凄く打ち上げコストが安くなる、もしくは通常の発電コストが凄く高くなるかもしれないから研究しとこうね、って感じだったはず。
Re:宇宙特有の課題 (スコア:2, 参考になる)
>ロケットを打ち上げるのに必要なエネルギーをそのまま火力発電にでもまわしたほうが、
>エネルギー的には得をするような気もします。
では概算で。
H-IIAを使うとして、燃料の量が250 tぐらい。固体も使ってますけど、まあ全部液酸/液水の組み合わせとしても熱量自体はそう大きく変わらないんで、酸素/水素 計250 t(1:2のモル比で、222 tと28 tぐらい)が燃焼したとすると熱量は4*10^13 Jぐらい。
一方、発電量は、SPS2000の頃の検討で「まあ10g/Wぐらいじゃないとまずかろうし、そのぐらいは頑張れば出来そう」とされているんで、この値を採用。またSPS2000での想定は静止軌道ではなく、ちょっと低めの軌道(高度1000 kmとかそのぐらい)。
H-IIAの打ち上げ能力が、太陽同期軌道で4 tぐらいなんでこの値を採用すると、一度の打ち上げで上がる部分の発電量はおおよそ4*10^5 W相当ぐらい。
打ち上げにかかったエネルギーをこいつで割ると、発電量と打ち上げに要したエネルギーが同一になる時間は10^8 s = 3年ぐらい。計算が適当だし、送電ロスもあるんで、まあ係数かけて2-3倍かかるとして6-10年(まあ実際には火力発電所の効率も半分ぐらいなんで、それが軽減する方向に行くけど)。一応このぐらいの高度でも20年ぐらい持つ太陽電池は作れそうと言うことになってるから、10年ぐらい運用すれば運用して元を取って、残りの10年ぐらいは利子が付いてくるって感じか。
驚異の高利率、とまでは行かんけど、現実的な数字ではある。
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1, 興味深い)
実際に電力を地球の送るならと言うコンセプトで、
実証試験をするんではないでしょうか?
こういった実験は、はじめにやった所が偉いわけで、
太陽光発電の日本の失敗(出遅れ)を考えると、がんばっているとは思います。
ヨーロッパの太陽光発電(クリーン発電)事業の状況をみると、日本の状況が...
# 宇宙から日本に電力を送れるのでしたら、地球上どこでも送れるわけで、新しい発電の顧客となるのでは?
現在宇宙開発が発展途上(大量消費、大量廃棄)状態なので、製造工程を回すのが手一杯な状態でしょう。
衛星リサイクルは、発展途上し終えた、次世代の課題でしょうね。# 研究者の皆様はがんばっているはずですが...
高速道路無料化よりも、環境税を入れる方が急務! 次回もきっと”化石賞”!
やっぱり、AC
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1, すばらしい洞察)
Re:宇宙特有の課題 (スコア:1)
巨視的サイズのカーボンナノチューブの強度が分からない以上、近未来の技術で軌道エレベーターが可能かどうか分からない。
もっと未来なら、重力制御でも何でも使えれば、作れるだろうが。
重力制御自体が可能かどうか分からんが、反物質くらいならOKだな。
the.ACount
NOVAうさぎ (スコア:1)
うむ、災厄(ハザード)も近いか。
らじゃったのだ
Re:NOVAうさぎ (スコア:1)
アレ起こすには重力制御が実現されてなきゃなので、もう少し先ですね。
# 衛星から降るレーザー光というのはSF絵的に好き
ついに三角塔の建設・・・ (スコア:1, おもしろおかしい)
電力をどうやって地球に送るか (スコア:0)
無知なのでAC
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:3, おもしろおかしい)
充電された電池を宇宙からひゅーーーっと…
で、空になった電池を地上からどーーーーーーんっと打ち出して…
fjの教祖様
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
それを衝突なしでするのがテザー衛星よん。
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:2, 参考になる)
スカイフック [wikipedia.org]のことかしらん?
# テザーって云うと最近話題のス○○○○ブリ除去用テザー衛星が頭をよぎる。
# ハチ「それでも伏せずにはいられないんだ」
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
そそ、それそれ。
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
「となりののトト○」を作ったアニメ会社?
(あさりよしとお「HAL」から引用)
らじゃったのだ
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
1900年当初より電力を無線で送ろうという試み [wiredvision.jp]は動いており、ある程度の実験レベルでの成功例も数多い。
/* Kachou Utumi
I'm Not Rich... */
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1, 参考になる)
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
たまに周りが火事になるアレですか。
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:2, 参考になる)
近くに消防署建てといても消防署ごと火事になるんだよなー。
# 周囲は空き地にしとくのが一番
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
# 太陽光レーザー [gigazine.net]にトータルな性能・コストで勝てるのかな?
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:2, 興味深い)
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1, 参考になる)
レーザー送電の技術ですが、太陽光の直接変換を主張するグループと、一度太陽電池で電力に変換したのちにレーザーで地上に送る方式を主張するグループ、両者が存在します。それぞれ利点、欠点があるんでどちらが良いとは一概には言えません。
例えば直接変換は、それなりに高い効率は実現できますが、長期間使用時に本当に耐久性は十分なのか、大電力化したときに問題は発生しないか、という点が不明です(問題がない/改善できる可能性も当然ある)。後者は耐久性はまあ散々使われていてだいぶよく分かっていますが、変換効率が若干落ちるのと重量が問題になる可能性があります(ただし、こちらもタンデム化や薄層化で解決できる可能性があります)。
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:2, 参考になる)
レーザーだとエネルギー集中の問題があるから、広範囲にマイクロ波で降らせてレクテナで掻き集めるのが順当なような気がする。
# 盗電し放題(ぉ
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1, 参考になる)
>レーザーだとエネルギー集中の問題があるから
レーザーでもエネルギーは広範囲に分散させます。そうでないと危なくて使えたもんじゃない。
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
どうやって集めるの?
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:3, 参考になる)
受光部がでかい。要は今考えられてるマイクロ波送信と同じ。
現状での研究対象は、直撃を受けても鳥などの生物に影響がないレベルがほとんど。
#というか経産省の研究はこのレベルのエネルギー密度しか対象にしてなかったはず。
っちゅうかですな、通常の径のレーザーなんぞですと絞れんわけですよ。
レーザーの発光部の径、波長、目標までの距離で絞れるスポットサイズが決まってしまって、まあ1cmとかのレーザーを静止軌道あたりから発射すると地球上ではスポットサイズは3000mとかそういうレベルになります。衛星でのレーザーの発光部を10倍(レーザー径10cm)ぐらいにすればスポットサイズを1/10に出来ますけど、それでも300m。発光部の直径が1mとか言うふざけたサイズのレーザーでようやく30m前後。
#発射時のレーザーが太いと、目的地でのスポットは逆に小さくできる(光学系をちゃんと組めば)
#実際にはレンズの誤差があるのでスポット径はもっと大きくなる。
発射時に光学系をいろいろ組んで、あたかももっと太い光源から出てだんだん収束していくような波束にしてやればまあもっともっと絞れますけど、強烈なレーザーを当てる光学系なんで多分すぐ壊れます。
そういうやむを得ない拡散と安全面から、現状では受光部でのエネルギー密度はせいぜい太陽光の数倍から10倍程度のエネルギー密度となるわけですわ。
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
「レクテナによるマイクロ波受電は受電範囲を占有しない」というのがレーザーとは違うだろうな。あと、「受光部がでかい」なんてのは当然であって、問題なのは光束を絞るかどうかじゃなくてそれを電力として集める方法。取り出したいのは光じゃなくて電力なので。
Re:電力をどうやって地球に送るか (スコア:1)
ハッブル宇宙望遠鏡という名前で実用化されています。
ドウシテオレハ、ココニイルンダ!
まだ同じこと書くけど (スコア:0)
Re:まだ同じこと書くけど (スコア:1)
空気を読まずにマジレスするならば、
×「宇宙太陽光」「発電」
○「宇宙」「太陽光発電」
# 英語での言い方だとその辺はっきりしてるかも。
Re:まだ同じこと書くけど (スコア:1)
本家記事タイトル
Space Power Plant (宇宙発電プラント、あいまい)
本家記事本文
solar power generator into space (太陽光発電装置を宇宙へ、明確)
まぁ英語でも、あいないなときもあれば、はっきりしてるときもある、ってことで。
# space じゃ宇宙か空き地かわからん!っていう曖昧さは置いといて。
Re:まだ同じこと書くけど (スコア:2)
一瞬、脳内でSpace Power Plantが「宇宙パワー工場」と訳されました……。
# ピラミッドパワーとかの仲間?
Re: (スコア:0)
地球で太陽光から発電した場合は、宇宙太陽光発電とは言えないの?
狭義の「宇宙空間」の定義 [wikipedia.org]参照。
#同じこと前に書いて突っ込まれなかったのか?
揶揄 (スコア:1)
揶揄の域を出てないコメントで悲しい
それとも、このような将来の技術開発に対して否定的な政策でも発表されてるの?
Re:揶揄 (スコア:1)
逆に産業振興や科学技術開発についての言及を殆ど聞かないというのがありまして、
その上で「独法はゼロベースで見直し」とか「無駄は排除」とか言って、
分野をあまり考えていない(全部一緒くたの)試算を出されてしまうと、
何も考えずに潰す気満々だろ、と勘ぐりたくもなりますorz
# 「国民の生活」から見れば、(少なくとも短期的には)どうでもいいことでしょうからねぇ……
Re:揶揄 (スコア:1, 参考になる)
あー、ただ、その予算に関しては、非常に政治的な要因でいろいろあるんで一概には言えないかも。
経緯としては、
・補正予算でいろいろ撒くことが決まる
・各省庁に「金の使い道を考えろ」と指令が行く
・内閣の肝いり/もしくは文科省側の誘導により大型研究予算を作ることが決定
(この辺は文科省の中の人の国家展望とか内閣の中の人の展望が絡むので、実際どっちが言い出したのかはシラネ
確かに原案自体は何年も前から出たり消えたりはしてるんですけどね)
・研究機関にいきなり「こんな予算が通るはずだから、年間数十億で数年規模の研究計画作って出して。
あ、とりあえず締め切りは2週間後ね(実際そう言うレベルの急な話)」とかいう連絡が来る。
・偉い人たちが必死になって研究計画を作って申し込む。
(数十億の研究をいきなり考えろったってなかなか難しいのですよ)
・審査最終段階、見たこともないほどのスピード決定 ← 今ここ
という感じで、非常になんというかバタバタしてました。いや、わたしゃ下っ端なんで直接申請とかはしてませんが、周りの方々はなにやら忙しそうでしたね。
とりあえず現時点での問題は、(いきなり短期間で研究計画建てろってのも問題ではありますが)最終審査が非常に短期間で決定されたという点。本当に交付額に見合っただけ申請書を精査して適切な物を選んだんかいな?ってのはだいぶ疑問です。何せ時期も時期ですから、次期政権から「駆け込みで自分が金を出したいところに配った」と言われても確かに文句は言えません。
#というかですね、島津の田中さんが入ってるのはどうなんかなあ。
#あの人、先端研究とか大型プロジェクトを引っ張っていくとか、そういうのが得意なわけではないんだけど……
そんなわけで、最終選考結果への横やりはまあしょうがないかなあという気がします。
この基金自体も、まあ続けてやってくれりゃうちらの取り分が出てくる可能性もあるんで文句はありませんが、設立を決めた際のどたばたを見てると、本当に必要性を議論して作ったんかね?ってのは確かに疑問。
#いやまあ、くれるってんなら喜んでもらいますけど。
……まあ、結局この規模の研究費になるとこういろいろとどろどろとした(研究者コミュニティ内での)政治と、さらに国の政治とが絡んで非常にえげつない世界になるんで、政権交代が絡まなくても違った意味でもめたり恐ろしかったりはするんですが。
Re:揶揄 (スコア:1, 興味深い)
評価されない)、ある程度は運もあるくじ引き的なやり方でも良いからささっと決めてお金をばらまく
のもありかなと思う。
民主はこういうとこでお金出してくれるかな?基礎研究おろそかになると、長期的な未来に足を
引っ張りますからね。
Re:西暦203X年 (スコア:2, おもしろおかしい)
日本はマイクロ波を衛星軌道上から照射する最終兵器を完成させ、世界へ宣戦布告するのであった。
すでに運用中ですけど?
http://www.infoserve.co.jp/SatelliteImg/ALOS_PALSAR.html [infoserve.co.jp]
Re:西暦203X年 (スコア:1)
御厨さと美『ルサルカは還らない』だと、亡きソ連邦が来たる氷河期に備えて建造した遺産でした。
Re:西暦203X年 (スコア:1)
コギト・エルゴ・スムで、同士討ちをはじめるってのもあるかな?
らじゃったのだ
Re:西暦203X年 (スコア:1)
ドウシテオレハ、ココニイルンダ!