太陽光の強度は地球平均で、1平方メートル当たり年間で1,500kWh(キロワット時)程度です。 将来、シアノバクテリアが、太陽光エネルギーを変換効率1.2%で水素に変換できた時のエネルギー総生産は、 1平方メートル当たり年間で18kWhです。 生産された混合気体から水素を精製し、圧縮し、 目的地の港へ運んだ時のエネルギー回収率を0.5(50%のエネルギーが上記過程で消費される)と仮定すると、 1平方メートル当たり年間で、9kWhの水素が正味のエネルギーとして生産できることになります。
水素のkWh当たりの売却価格を20,50,100円と仮定した時の1平方メートル当たりの年間の売り上げは、180円,450円,900円です。 10平方キロメートルの海域を使えば、年間の総売り上げはそれぞれ18億円、45億円、90億円となります。
エネルギー生産 (kWh/m2/年) | エネルギー売却価格と総売り上げの関係 | |||||
変換効率 | 水素総生産 | 正味の水素生産(回収率50%) | 20円/kWh | 50円/kWh | 100円/kWh | |
1.2% | 18 | 9 | 180円 | 450円 | 900円 | 光合成水素生産 |
2% | 30 | 15 | 300円 | 750円 | 1,500円 | |
10% | (150) | 75(100%) | 3,000円 | 9,000円 | 15,000円 | 太陽電池(参考) |
20% | (300) | 150(100%) | 6,000円 | 18,000円 | 30,000円 |
太陽光発電のエネルギー変換効率は10-20%が目標とされているのに対し、 光合成微細藻類を利用した効率の目標が1−2%というのは、低すぎると感じる向きもあるかと思います。 しかし、エネルギー変換効率が1-2%でも、経済性の確保は不可能ではありません。
たとえば、トウモロコシ光合成のエネルギー変換効率は植物全体で約1%、穀粒は0.3%程度と見積もられます。 最近10年間のトウモロコシの相場は1.9-7.73ドル/ブッシェル(シカゴ相場)で、エネルギーに換算すると、 これは7.6-30.9セント/kg、1.86-7.57セント/kWhに当たります。 つまり、約0.3%の変換効率でもkWh当たり10セント以下で生産ができていますが、このような経済的生産は、 品種改良、栽培技術改良、農機具の改良、社会基盤の整備等によって実現されたものです。
光合成微生物による水素エネルギー生産も、生物学的改良や関連諸分野の進歩、社会基盤の整備により、経済的生産が実験可能だと考えます。
シアノバクテリアにより生産される水素の価格は約25円/kWhと試算されます。
注:
日本の大部分は、太陽光のもっとも強い6月下旬が梅雨時になるため、
陸地の太陽光強度は1平方メートル当たり年間で約1,200kWh、
屋根の上に斜面をつけて設置した時の強度は1,400kW(約1,500kwh)程度です。
強度1,500kWhで、効率10、20%で発電できたときの獲得エネルギーは、それぞれ150、300kWhとなります。