太陽エネルギー

太陽光エネルギーの利用として代表的なものは太陽電池である。太陽電池は、太陽放射エネルギーを電気的なエネルギーに直接変換する光電効果を利用するもので、電池といっても電気をたくわえる機能はなく、日射強度に比例して発電をおこなう。材料としては、結晶系シリコン(単結晶、多結晶)、非結晶系シリコン(アモルファスシリコン)、化合物半導体(カドミウムとテルルの化合物CdTeやガリウムとヒ素の化合物GaAsなど)、有機半導体などが利用されている。

太陽電池の照射した太陽光エネルギーが電力になる率(光電変換効率)は、研究開発がはじまった1970年代からしばらくは10%程度が平均的だったが、現在では変換効率が30%をこえる太陽電池もつくられている。太陽電池の用途としては、住居用発電システムや、海洋ブイや宇宙船などの電力装置として利用される低電力のものから、大規模な発電プラントにまで拡大してきている。国際エネルギー機関(IEA)によれば、2005年の太陽光発電システムの累積導入量は、世界全体で3696MW(1メガワット=1000kW)と、1997年当時の10倍以上にまで急成長をとげている。そうした中、日本は2000年代初頭までは世界のほぼ半数を1国で占める太陽光発電大国であったが、04年に年間設置量(MW)、05年には累積導入量でもドイツにぬかれた。

太陽熱をたくわえる池という意味のエネルギーシステム。人工池にきわめて高濃度の塩水をいれ、その上に淡水をみたす。すると、底部の塩水の比重が大きいので太陽熱をうけても対流現象がおきず、熱エネルギーは底にたまる。そこで、底部の温かい塩水を外部に低流速でくみあげ、さらに熱交換器をとおして熱だけをとりだし、暖房、給湯、発電などに利用する。くみあげた塩水はふたたび池の底に低流速で静かに注入し、循環させる。一般にこのシステムでは太陽熱の10～20%が利用可能だといわれている。日本でも北海道網走市に1600m²のソーラーポンドがあり、温水供給などに利用されている。

太陽放射は、一日じゅうエネルギー源になるわけではないので、需要が少ないときには余分な太陽エネルギーをたくわえておく必要がある。

単純な水や岩石による貯蔵システムとくらべて、より小さな装置、たとえば低温で溶解する化学物質をつかったような特殊な方法がとくに冷却のために利用されるであろう。蓄電池は、風や、太陽光発電によってつくりだされた余剰な電気的エネルギーの貯蔵装置として役だつ。より一般的なものとして、太陽光の利用がふじゅうぶんである場合、余分な電気エネルギーを既存の電力ネットワークに伝送することもおこなわれている。しかしこのような計画の実施には、かならずその経済性、あるいは確実性の二者択一をせまられることになる。