温室効果ガス－太陽光発電

温室効果ガス（GHG）の排出量とエネルギー収支

太陽光発電のGHG排出量は化石燃料電源の排出量より格段に少なく、利用することでGHG排出量を削減できます。またEPT（後述）やエネルギー収支の点でも優秀な電源とされています。

影響要因

太陽光発電の発電電力当たりのGHG排出量や投入エネルギー量は、システム製造工程と、設置環境において発電できる量でほぼ決まります。運転時は燃料を必要とせず、GHGを排出しません。メンテナンスや廃棄時に排出するGHGや投入エネルギー量も僅かです。

システム製造時のGHG排出量や投入エネルギー量は、システムに用いる太陽電池の型と、量産規模に大きく影響されます。一般にシリコン系の中では、単結晶シリコン型が最も多く、薄膜型（アモルファス、リボン、積層型など）は少ないです。単結晶シリコンに比較して、薄膜（リボン）型シリコンでは発電量あたりのGHG排出量も投入エネルギー量も半分以下になります。また生産規模の影響については、例えば 10MWから1GWになると、投入エネルギー量がさらに半分以下になると計算されています。
実際の設置地域で寿命までに発電できる量は日照時間や温度などの影響を受けます。緯度や気候のデータ、過去の実績などから大まかな予測が可能になります。

温室効果ガス（GHG）排出量

GHG排出量の計算は、ライフサイクルアセスメント（Life Cycle Assessment,LCA）に基づいて、温室効果を持つ全てのガスについて、原料の採鉱や精製、システムの製造から廃棄に至るまでの全過程におけるGHGの排出量を、二酸化炭素（CO2）に換算した値で求める事が出来ます。具体的な値は企業秘密に属するため、各工程について複数の生産企業における調査結果を平均して発表するなどの工夫が行われています。ライフサイクル中のGHGの総排出量を総発電量で割ったものをCO2排出原単位と言い、発電量あたりの排出量の比較に用いられます。

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CO2排出原単位は

日本では、10年以上前（1996年時点）の技術に基づいた計算では41～53g-CO2/kWhとされています（電力中央研究所、2000年、寿命30年で計算）。2003年の推計では同様の条件で30g-CO2/kWh前後と算出されており、1996年時点の値に比して約3～4割の低減となっています。また薄膜シリコン型やCIGS型を用いた場合はさらに数割削減されると見積もられています。
欧州南部地域で利用した場合を2005年に解析した結果では30～46g-CO2/kWh、今後さらに4～5割程度の低下の余地ありと報告されています（結晶シリコン型モジュールを利用、モジュール寿命30年で計算）。

CO2ペイバックタイム

CO2ペイバックタイム（CO2 Payback Time, CO2PT, または二酸化炭素ペイバックタイム）とは、ライフサイクル中の生産などの過程で排出される温室効果ガス（GHG）の排出量を、排出量の削減効果によって取り戻すまでの時間を言います。名称には二酸化炭素（CO2）が用いられることが多いですが、メタンなどCO2以外の温室効果ガスの排出についても、地球温暖化への影響力に見合った量のCO2に換算して合算されます。ここで炭素に換算した場合は炭素ペイバックタイムと言い、CO2PTと同じ値となります。 CO2PT = （ライフサイクル中のGEG排出量）/（太陽光発電導入によって削減できた1年あたりのGHG排出量）で定義されます。

この値は上記のCO2排出原単位と、寿命から逆算できます。例えばGHG排出量が45g-CO2/kWh、寿命20年で日本の平均的な電力と比較した場合は 20×（45/360）=2.5年、火力発電の平均との比較ならば1.4年と求められます。即ち、日本における太陽光発電のCO2ペイバックタイムは1～3年程度です。将来は1年以下にできると算出されています。

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エネルギー収支またはEPT

エネルギーペイバックタイム（Energy Payback Time, EPT）とは、ライフサイクル中に投入したエネルギーを発電によって取り戻すまでの時間をいいます。EPBTとも略します。ライフサイクル中の投入エネルギーはその殆どが設備の生産エネルギーであり、これにメンテナンスや廃棄時のエネルギーが加わります（廃棄時のエネルギーについては元々小さく、無視されることもある）。設備の欧米の複数メーカーを対象とした近年の調査結果では、欧州南部の場合で1.7-2.7年、欧州中部で2.8-4.6年になります。日本での1999年頃の調査に基づく予測では年産100MW規模の場合、多結晶型で1.4 - 1.5 年とされています（NEDO 報告書No.010019372-1、2001年）。これは太陽電池グレード（SOG）シリコン原料を使用した場合の値ですが、他の半導体素子と共通の製法による多結晶シリコン原料を用いた場合についても、EPTは2年以下とされています。また、アモルファス型のEPTは1.0 - 1.1 年、CIGS型の場合は1年未満とされている）。太陽追尾装置を備える集光型システムに於ける解析では、ドイツで稼働させた場合はEPTが12-16ヶ月、スペインで稼働させた場合はEPTが8-10ヶ月になるとの報告があります）。

エネルギー収支（Energy payback ratio, EPR）とは、生産から廃棄までのライフサイクル中に外部から投入するエネルギーと、発電により生み出すエネルギーの比をいいます。寿命を上記のEPTで割って求めることができます。ここで寿命20年で年産規模を10MWと於いた場合のエネルギー収支は8～11程度となりますが、日本の現在の量産規模（500MW以上、上記）に即していない。上記の1999年頃の調査結果に於いて年産規模を 100MWと置き、30年の寿命を想定した場合、多結晶シリコン型で 15～21 、アモルファス型で 27～30 程度と算出されます。これは海外における調査報告、山田・小宮山らの見積もりとも整合します。