『豊葦原中津谷の城』を建てたいと思ってはいるものの、
お金はないし、移住の目処も立たないし、何も具体化していません。

まあ、夢だけは持ちたいので、テーマの一つであるゼロ・エネルギ住宅について、
夏沢鉱泉を例に、考えてみようと思います。

まずは、夏沢鉱泉の紹介からです。

夏沢鉱泉は、八ヶ岳山麓にある山小屋の一つです。

ここは、積極的なエコの取り組みが評価されている施設です。

（夏沢鉱泉のリンク先）
　　http://www004.upp.so-net.ne.jp/natsuzawa/


ここのエコは、トイレ対策を始め、様々な取り組みが行われていますが、
その一つ、電力について紹介しつつ、『豊葦原中津谷の城』のアイデアを拝借しようと思います。

（夏沢鉱泉の発電施設のリンク先）
　　http://www004.upp.so-net.ne.jp/natsuzawa/shisetsu/shisetsu.html
　　http://www.nef.or.jp/award/kako/h11/00syo13.htm


電力は、水力、風力、太陽光の発電と、蓄電です。

それぞれの概要は、以下の通りです。

　　水力発電

　　　落差３５ｍ

　　　タービン出力４．０ｋＷ

　　　発電出力３．５ｋＷ

　　風力発電

　　　発電出力２．１ｋＷ

　　　３００Ｗ×７基

　　太陽光発電

　　　発電出力４．９ｋＷ

　　　屋根上４８枚

　　　壁２８枚（雪害対策）

　　蓄電

　　　４８Ｖ×１０００Ａｈ

自然エネルギーの最大の問題は、発電出力が安定しないことです。

また、年間を通すと、定格よりはるかに小さな電力しか得られないことも問題です。

概算として、水力は定格の三分の二、風力は定格の四分の一、太陽光は定格の八分の一が、
年間の発電量となります。

夏沢鉱泉のデータはないので、これを基に平均発電出力を推定すると、水力は２．３ｋｗ、風力は０．５ｋｗ、太陽光は０．６ｋＷ、合計で３．４ｋＷくらいと推定しています。

平均すれば、１日の発電電力量は、８１．６ｋＷｈ程度なのでしょう。

全設備の定格出力の合計は１０．５ｋＷなので、定格の発電電力なら、充電可能時間は
５時間弱になります。

この充電設備の目的の一つは、自然エネルギーの変動を吸収することです。

ですが、夜間、あるいは曇天＆無風が続けば、充電が不足する可能性があります。
繁忙期の曇天＆無風なら、昼間でも不足するかもしれません。

実際、夏沢鉱泉は、再生可能エネルギーとエンジン発電機を併用しているそうです。

エンジン発電を問題視している訳ではありません。
自然エネルギーだけで全電力を賄うことは、非常に難しいのです。
エンジン発電機を用いずに出来るようにする事は、経済的ではないのです。
それを踏まえて、応用を考えようとしているだけです。

『豊葦原中津谷の城』は、夏沢鉱泉のエンジン発電機の代用として、電力会社から電力を買うことになります。

『豊葦原中津谷の城』への応用です。

『豊葦原中津谷の城』の消費電力は、一般家庭と同等を考えています。
オール電化を考えているので、ガスの使用量も電力に加算しなければなりません。

断熱、採光、換気を考慮する事で、消費エネルギーを抑える事を考えます。

また、暖房は薪ストーブを用いる事で、電力を使用しないようにするつもりです。

ですが、ここでは一般家庭を基準に必要な電力量を計算してみましょう。

一般家庭の一日平均消費電力は１８．５ｋＷｈ／日だそうです。
都市ガスは、一日平均使用量が１㎥／日なので、１２．８ｋＷｈに相当します。
合計で３１．３ｋＷｈ／日、１時間当たりなら１．３ｋＷｈです。
これは一年間の平均値ですので、瞬間的には更に大きな数値になると思われます。
ですので、２ｋＷの発電力を目標値として考えていくことにします。

小水力発電の応用を考えてみましょう。

『豊葦原中津谷の城』の敷地内（正確には敷地の境界）には、小さな川があります。

水利権を持っていると仮定して、話を進めます。（水利権は未確認）

水源は、共同所有する山の麓の湧き水です。

湧出量は不明ですが、感覚的には毎秒数リットル程度です。

これを敷地の端まで導水しても、落差は十メートルに届かないと思います。

最大限に見積もって、水量を１０ℓ／ｓ、落差を１０ｍ、水車効率と発電機効率も１００％としても１ｋＷ弱です。
実際には１００Ｗ台（平均日発電電力量２ｋＷｈ程度）になるだろうと思います。

これは、目標の１割にも届きません。

水利権と設備費を考えると、二の足を踏んでしまいます。

（この山と林の間に小さな小さな川があります。この上流が「豊葦原中津谷」です）

次回は、風力発電について、検討する予定です。
 

今回は、風力発電です。

風力発電は、平均風速が６．５ｍ／ｓを超える場所でなければ、採算が取れないとされています。
小型の風力発電機では、平均風速が９．０ｍ／ｓが採算ラインになるとも言われています。

『豊葦原中津谷の城』の立地は、小さな谷あいにありますが、風は強くありません。

西からの微風が多く、霧も出やすい所です。

霧が出やすいことから分かるように、肝心の風が弱いのです。

ナウシカで描かれている『風の谷』とは大違いです。

風力発電機は、地上高が１０ｍ高くなると発電量が１割以上も増えるのだそうです。
見方を変えると、高い塔に発電機を取り付けないと、高効率を得られないということです。
ちなみに、定格発電力が２ｋＷの場合、風車直径は約２ｍになります。
定格出力は、風速１５ｍ／ｓ前後で絞り出すようです。
風速２５ｍ／ｓ付近がカットアウト風速になっているようで、プロペラはフェザリング・モードになります。



『豊葦原中津谷の城』に最も近いＡＭＥＤＡＳでは、ここ１週間に風速が５ｍ／ｓを超えることはありませんでした。
実用的な風力発電は、諦めた方が良さそうです。

ですが、旧名称は『風の谷の生活』でしたから、技術屋の意地で風力発電を実現したいですね。

フォイトシュナイダープロペラを応用した縦軸風車を考えています。

次回は、太陽光発電です。

今回は、太陽光発電です。

これが、本命となりそうです。

同時に、太陽熱温水器も併用する事を考えています。

太陽光発電で起こした電力で温水を作る場合と比較すると、効率がまるで違います。
ただ、電力と同様に、貯めておくことが難しいという問題があります。

この件は、別の機会に残しておきましょう。

太陽光発電ですが、『豊葦原中津谷の城』は積雪がほとんどない場所ですので、太陽光発電パネルは屋根に設置します。

面積は、建築面積の４割程度を考えています。

『豊葦原中津谷の城』は、鉄筋コンクリートのラーメン構造を考えています。

（鉄筋コンクリートだなんて、貧乏人伊牟田の考えとは思えませんね）

この場合、柱から柱までの間隔は７ｍです。

柱の太さは、間隔の十分の一ですので、０．７ｍです。

四隅に柱を配し、外壁を柱の外側に合わせると、７．７ｍ四方となり、建築面積は約６０㎡です。

半分の３０㎡に太陽光発電パネルと太陽熱温水器を設置することを考えています。

太陽光発電と太陽熱温水器では、効率が大きく異なります。

効率に優れる太陽熱温水器で、給湯に必要な面積を優先させ、残りを太陽光発電に回す考えです。

太陽光は、１３６６Ｗ／㎡の力を持っています。
緯度と発電効率（２０％）を考慮すると、１５０～２７０Ｗ／㎡程度の発電出力になります。
３０㎡では、冬場の晴天で２０ｋＷｈ、夏場の晴天なら４０ｋＷｈが期待できそうです。
ただし、日照時間は、概ね昼間の半分程度ですので、平均では、冬場で１０ｋＷｈ、夏場で２０ｋＷｈくらいでしょうか。
更に、２割を太陽熱温水器に割くと、８～１６ｋＷｈくらいになりそうです。

ちょっと必要量に足りないかもしれませんね。



次回は、蓄電です。
 

最後は、蓄電です。

自然エネルギーを活用する場合、蓄電は欠かせません。
特に、一般家庭レベルの小さなシステムでは、蓄電を無視してはできません。

また、電力会社の固定価格買取制度の条件に、蓄電を指定する場合もあるようです。

通常の自家発電とは異なり、自然エネルギー発電では、需要に合わせた発電ができないため、常に電力の過不足が生じている状態になります。

電力が不足すると、周波数や電圧の低下が起こり、接続している家電製品の不調や停止を起こすことになります。

一般には、この電力不足をカバーするために蓄電しておくとの認識が強いのではないかと思います。

ですが、電力が余ってしまう場合の方が面倒なのです。
余った電力は捨てることができないので、何らかの対策が必要になります。

それが、蓄電なのです。

太陽光発電では、日射量の変化に敏感に発電量が変化します。
また、季節変化も少なくありません。
そこで、月合計日射量の変化から太陽光発電電力量を推定し、月毎の電力需要との比較を行ってみました。



このグラフから分かるように、発電電力量は春から夏にかけて多く、消費電力は夏場と冬場に増える傾向にあることが分かります。
その結果、冬場には電力が不足することになります。
因みに、電力が余る春の発電電力を蓄電し、冬場に使うとした場合、年間の発電電力量の１５％（ロスや自然放電は無視の場合）ほどを蓄電する必要があります。

一般家庭の電力消費量は約１８．５ｋＷｈなので、必要な蓄電量は１０００ｋＷｈにもなります。
これは、夏沢鉱泉の蓄電量の２０倍にもなります。
設備の重量も、１０ｔ程にもなってしまいます。
とても、現実的な数値ではありません。

豊葦原中津谷の城では、１０～２０ｋＷｈ程度を考えます。
これは、半日から一日分の電力消費量に相当します。
このあたりが常識的な範囲内だと思います。


次回は、豊葦原中津谷の城の電力消費量を推定してみます。

『豊葦原中津谷の城』の消費電力を考えてみましょう。

電力消費が最大になるのは、夏場です。

間取りは未定ですが、基本は総二階で容積は約３００㎥です。
その半分くらいを吹き抜けで一階と二階を繋いだワンルームにしたいと考えています。
床面積に換算すると３０畳くらいになります。

これを冷房（暖房は薪ストーブ）するのですから、普通のエアコンなら３台くらい必要です。
一階と二階にそれぞれ一台を設置する事を考えています。

その消費電力に耐える発電力が必要です。

また、ＩＨレンジを使いたいと考えているので、消費電力は少なくないと思います。


一般家庭の電力消費は、１８．５ｋＷｈ／日だそうです。
オール電化なので、ガス使用量を電力に換算することにします。
一般家庭のガス使用量は、都市ガス換算で約１㎥／日だそうです。
エネルギーを基に電力に換算すると、約１２ｋＷｈ／日になります。
合計で、約３０ｋＷｈ／日程度です。

豊葦原中津谷の城の発電量は、この必要量には足りそうにないですね。
それなら、蓄電も一日分以下で充分でしょう。
夏沢鉱泉の蓄電量は４８ｋＷｈでしたので、三分の一もあればいいでしょう。


まあ、電力の不足分は、電力会社から買うしかないですね。

発電だけ、それもアウトラインだけを考えてきました。

正真正銘の発電のみです。

実際には、これらの発電・蓄電システムを稼働させるためのソフトが必要です。

太陽光発電は普及しているので、蓄電まで含めた標準のソフトがあるはずですが、風力や水力まで含めた発電形態では、ソフトは専用となるはずです。
そうなると、ソフトだけでかなりの高額になると考えて良いでしょう。

一般家庭では、太陽光発電は設置場所が屋根なので、設置場所は戸建であれば問題になりません。

しかし、都市部の密集地では風力発電は場所の確保は不可能と言ってよく、風速からみた適地も滅多にないでしょう。

水力に至っては、渇水期に飲み水さえ制限を受ける場合がある都市部には、適地は存在しません。

ですので、数が出るのは太陽光発電のみであり、ソフト開発も太陽光発電のみが進むことになります。

たまたま、『豊葦原中津谷の城』は水力も風力も実現の可能性がありましたが、これは例外中の例外です。

その『豊葦原中津谷の城』でさえ、太陽光発電と太陽熱温水器くらいしか、実用レベルに届かないだろうと思います。

一口にエコと言っても、個人で行うにはハードルが低くないことが分かりました。

そう考えると、夏沢鉱泉の取り組みは、中々のものだと思います。