プロセス設計による小型風力発電コスト構造分析 AGS年次報告会 2011.12.14 荒川忠一、井上智弘世界の風力エネルギー設備容量 WWEA Annual Report よりウィンド・パワーかみす Semi-Offshore ・ 2010年に2MW機7台が運開・津波に耐えた神栖洋上風力発電所・民間のプロジェクトとして完成、拡大へ・他の国プロの遅れ、早期実現が望まれる Kamisu, Japan / 2MW x 7 ウィンド・パワーいばらき提供世界の再生可能エネルギー再生可能エネルギーのうち、50%以上が風力発電。途上国・新興国の導入も増えている。再生可能エネルギー導入ポテンシャル日本のREポテンシャルはあるが、導入におけるコストや社会受容などの問題がある導入ポテンシャル（GW）風力陸上洋上太陽光住宅非住宅系耕作放棄地中小水力地熱河川部が主 28 160 130 80 70 14 14 発電量参考導入可能量設備利用率値（TWｈ）（GW）の目安 56 416 130 67 65 75 93 13-28 30-120 -130 24-46 43-58 2.7-7.4 1.5-4.6 23% 30% 12% 12% 12% 50～90% 75% 導入ポテンシャル参照：太陽光住宅以外（再生可能エネルギー導入ポテンシャル調査）太陽光住宅（別途計算）参考：日本の電力設備約200GW、電力需要約860TWh 5 大型風力発電装置廉価なコストで大規模に普及している。ブレード風車本体のコスト内訳ブレード 30％ナセル 20％増速機 10％発電機 15％タワー 25％ﾅｾﾙﾛｰﾀﾍｯﾄﾞﾀﾜｰ翼発電機増速機外形図画像：MHI 協力誘導発電機風車小型風車（100kw以下）特に１～5kWを対象独立電源、初期費用が小さい、啓蒙・教育、設置が容易、などの利点から普及へ。高コストなどの問題もプロセス設計によるコスト構造分析：太陽電池の例プロセス設計を行った積み上げ型のコスト分析により、コスト削減ポテンシャルについて、スケールアップ、効率向上、技術進歩などの要素別に検討が可能。 Fig. Cost of multicrystalline silicon solar cell module Ref) K. Yamada, T. Inoue, K Waki, “Future Prospects of Photovoltaic Systems for Mitigating Global Warming”, World Engineers’ Convention 2011 小型風車データ収集の方法各種小型風車について、一般的な機器のデータを収集する • 原材料費用 – 原材料の重量構成比より算出 • 製造工程 – １．本体価格から素材費用から概算 – ２．製造工程毎のプロセス設計 • 周辺システム価格 – インバータ、コントローラ等、市場価格より • 組立工事、運送費用小型風車の構成材料の重量と原価（試算例）構成材料の重量より積算した各部分の材料の原価の比較。重量比に対して、ローター・発電機の材料原価が高い。重量比ローター材料原価の比 10 35 14 12 14 50 56 1 4 4 主な素材炭素繊維、鉄、アルミナセル発電機変速機フレーム等タワー磁石、鉄、銅鉄鉄、アルミ、配線（銅）鉄、アルミ小型風車のコスト削減可能性への考察小型風車のコスト割合の概算を行った。コスト構造を明らかにすることで、各コスト削減要素の寄与率などが明確になる。小型風車（炭素繊維ブレード水平軸風車、1kW級）の価格概算値費用（％）コスト削減要素風車本体の原材料費製造費 26 ・軽量化による削減 22 周辺システム 40 組立工事 12 ・大量生産・風車規模の拡大・既存システムの対応・工事の簡易化コスト構造分析のまとめ • コスト構造化により、それぞれの技術や対策のコスト削減ポテンシャルを明確にする。 • 小型風車のコスト削減ポテンシャルについては、 – 原材料費の割合が小さいことから、大量生産による製造コストの削減効果が期待できる。 – ローター・発電機の材料原価が高い。性能と十分比較しながら軽量化などを検討する必要がある。 – ナセル（発電機を除く）とタワーは材料原価は小さく、量産効果によりコスト削減が可能。 – 周辺システムの価格が高いため、風車規模の拡大や、既存のシステムを活用するなどの対策が必要。 • 今後、形の異なる小型風車の検討を行う。