風力タービンと水力発電を使用して太陽光パネルではなく電力を生成する理由
風力発電と水力発電（水力発電所）を選択し、大規模な発電に太陽光パネルを使用しない理由は複数あり、地理的位置、資源の利用可能性、コスト効果、技術的な成熟度などが関与します。
エネルギー安定性
風力発電と水力発電は比較的安定しています
風力発電: 風速は変動しますが、特定の風力発電所エリアでは、多数のファンをクラスタ管理し、天気予報手段を用いることで、ある程度の安定した出力を確保することができます。例えば、一部の大規模な風力発電所では、ファンの位置を適切に配置し、先進的な監視制御システムを採用することで、全体の出力が比較的安定し、大きな変動を減らすことができます。
水力発電: 高い安定性と予測性があります。川の流量は通常、比較的安定しており、貯水池の調整により、需要に応じて発電量を適時調整することができます。例えば、大規模な水力発電所では、貯水池の貯水・放水を調整することで、異なる時間帯での電力需要に対応する精密な出力制御が可能です。
一方、太陽光パネルによる発電は、天候や昼夜の変化によりより影響を受けます。日光の強度は雲、季節、地理的位置などの要因で変化し、夜間には発電ができず、出力が不安定となり、大規模な安定供給の要求を満たすのが難しいです。
電力網への適合性
風力発電と水力発電は、電力網の要求によりよく適合することができます。その出力が比較的安定しているため、電力網の調整および運転要件に合わせやすいです。例えば、電力網のピーク負荷時には、水力発電所は急速に発電量を増加させ、電力需要を満たすことができます。負荷が低い時には、発電量を減らして電力網の過負荷を避けることもできます。
太陽光発電の間欠性と不安定性は、電力網の調整に大きな課題をもたらします。電力網は、太陽光発電の変動に対応するために、より多くのエネルギー貯蔵設備とバックアップ電源を備える必要があり、これにより電力網の建設および運営コストが増加します。
コスト効果面
初期投資と運転コスト
風力発電と水力発電は、大規模に適用される場合、一定のコスト優位性があります。風力発電所と水力発電所の初期建設投資は高額ですが、運転コストは比較的低くなります。建設後、風力と水力資源は無料であり、設備の維持管理のみが必要です。例えば、大規模な風力発電所と水力発電所は長寿命で、数十年間にわたって比較的低いコストで発電を続けることができます。
太陽光パネルの初期投資コストも高く、技術の進歩により価格は徐々に低下していますが、依然として大きな設置面積と補助設備が必要です。また、太陽光パネルの効率は時間とともに低下し、定期的な交換が必要となるため、運転コストが増加します。
規模効果
風力発電と水力発電は、規模経済を達成しやすいです。大規模な風力発電所と水力発電所は、大量の電力を発生させ、大規模な電力需要を満たすことができます。規模が大きくなるにつれて、単位コストをさらに削減することができます。例えば、一部の大規模な水力発電所は数百萬キロワット以上の設備容量を持ち、一地域または一国全体に安定した電力供給を行うことができます。
太陽光パネルが大規模に使用される場合、設置面積と場所に制限されます。分散設置を通じて異なる場所で発電することは可能ですが、個別の太陽光発電システムの規模は比較的小さく、大規模な風力や水力発電所と同じような規模効果を達成するのは困難です。
環境適応性
土地利用効率
風力発電と水力発電は、土地利用において一定の利点があります。風力発電は通常、平原、山地、または海上に設置でき、比較的小さな土地面積を占め、農業や畜産業など他の産業と組み合わせることで土地利用効率を向上させることができます。例えば、一部の草原地帯では、風力発電機は家畜飼育と共存し、土地の通常の使用に影響を与えることなく設置することができます。
水力発電所は貯水池を建設する必要がありますが、貯水池資源の総合利用を通じて、漁業や水観光開発など、土地と水資源の総合利用価値を向上させることができます。
太陽光パネルは大規模な設置サイトを必要とし、通常は屋上や空き地に設置されます。大規模な応用では、多くの土地資源を占有し、土地利用に一定の制約をもたらすことがあります。
環境影響
風力発電と水力発電は、環境への影響が比較的小さいです。風力発電は排出物のないクリーンエネルギーであり、空気質や気候変動への影響が少ないです。風力発電機は運転中に一定の騒音を発生しますが、適切な位置と技術的手法によって制御することができます。
水力発電は河川生態系に一定の影響を与えますが、生態流保証や魚類移動路の建設などの措置を講じることで、環境影響を最小限に抑えることができます。
太陽光パネルの生産過程は大量のエネルギーと資源を消費し、一定の汚染物質を排出します。また、太陽光パネルの廃棄処理も環境に一定の圧力を及ぼします。
