JP2010107273A - 環境測定装置および環境測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構造で、かつ植樹された植物のＣＯ_２吸収量を容易に測定することが可能な環境測定装置および環境測定方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の環境測定装置は、太陽電池と、前記太陽電池により発電した発電電力量から、日射強度を算出する日射強度演算手段と、植物の種類を含む植物情報を受付ける受付手段と、前記日射強度演算手段により得られる日射強度と、前記受付手段により得られる植物情報とを、日射強度に対する前記植物の二酸化炭素吸収量データに照らして、二酸化炭素吸収量に変換する手段と、前記変換手段により得られる結果を出力する出力手段とを備える。好ましくは植物情報が、前記植物の種類と、前記植物の数、樹齢、および大きさの少なくとも一つとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、環境測定装置および環境測定方法に関する。具体的には、二酸化炭素の吸収量、削減量が測定可能な環境測定装置および環境測定方法に関する。

太陽光発電装置は、太陽電池モジュールを直列接続した複数の太陽電池ストリングで発電した電力を、電力変換装置であるパワーコンディショナに入力し、そして交流機器（負荷）に適切な形態で供給する、あるいは余剰の電力については、電力会社の商用電力系統に逆潮流して売電する場合もある。このように、太陽光発電装置で得られる発電電力量は、利用者にとって関心事であり、表示装置などで表示されている。また、この発電電力量を電気料金に数値換算して表示される場合もある。

特に、近年、太陽光発電装置による環境貢献度が注目されており、例えば、発電電力量をＣＯ_２削減量に換算して表示することが行われている。例えば、特許文献１では、太陽光発電装置により得られる発電電力量を、同じ発電電力量を火力発電所で発電する際に生じるＣＯ_２排出量に換算し、その値をＣＯ_２削減量として算出されている。特許文献２では、環境貢献度として把握しやすいように電力以外にガス・水道等の使用量も二酸化炭素排出量として表示させる表示装置が開示されている。
特開２０００−００３２２４号公報 特開２００５−１９６５２６号公報

ところで、環境対策については、太陽光発電装置以外にも、植樹や屋上緑化などによってトータル的に行われている。しかしながら、このような太陽光発電装置以外の環境対策については直接的に把握できる方法はほとんど検討されていない。例えば、植樹した場合、その場所における植物のＣＯ_２吸収量を実測するのは容易ではなく、どの程度効果があるのか把握するのが困難である。また植物のＣＯ_２吸収量を測定するには大掛かりな装置が必要である。

本発明の目的は、簡易な構造で、かつ植樹された植物のＣＯ_２吸収量を容易に測定することが可能な環境測定装置および環境測定方法を提供することにある。

本発明の環境測定装置は、太陽電池と、前記太陽電池により発電した発電電力量から、日射強度を算出する日射強度演算手段と、植物の種類を含む植物情報を受付ける受付手段と、前記日射強度演算手段により得られる前記日射強度と、前記受付手段により得られる前期植物情報とを、日射強度に対する前記植物の二酸化炭素吸収量データに照らして、二酸化炭素吸収量に変換する手段と、前記変換手段により得られる結果を出力する出力手段とを備える。

ある実施態様においては、前記植物情報が、前記植物の種類と、前記植物の数、樹齢、および大きさの少なくとも一つとを含む。

ある実施態様においては、さらに、前記二酸化炭素吸収量を順次記憶し、得られる複数の二酸化炭素吸収量を積算する手段を備える。

ある実施態様においては、さらに、前記太陽電池により発電した発電電力量において、同じ電力量を石油火力発電により発電した場合に生じる二酸化炭素量が削減されたと仮定して、二酸化炭素削減量を算出する手段を備える。

本発明の環境測定方法は、太陽電池を測定箇所に設置し、発電される発電電力量に基づき、日射強度を算出する工程、測定箇所に設置する植物の種類を含む植物情報を受付ける工程、および前記日射強度と、前記植物情報とを、日射強度に対する前記植物の二酸化炭素吸収量データに照らして、二酸化炭素吸収量に変換する工程を包含する。

ある実施態様においては、前記植物情報が、前記植物の種類と、前記植物の数、樹齢、および大きさの少なくとも一つとを含む。

ある実施態様においては、さらに、前記算出された二酸化炭素吸収量を順次記憶し、複数の二酸化炭素吸収量を積算する工程を包含する。

ある実施態様においては、さらに、前記太陽電池により発電した発電電力量において、同じ電力量を石油火力発電により発電した場合に生じる二酸化炭素量が削減されたと仮定して、二酸化炭素削減量を算出する工程を備える。

本発明の環境測定装置によれば、太陽電池により植樹された地域の実際の日射強度を測定し、これによって植樹した植物のＣＯ_２吸収量を算出することが可能であるため、正確なＣＯ_２吸収量の測定が可能である。さらに、植物の本数・樹齢・大きさ（高さ）などの情報を加えることにより、より詳細なＣＯ_２吸収量の測定が可能である。また、本発明の環境測定装置は、使用する太陽電池を太陽光発電システムとして併用する場合には、例えば、太陽電池により発電される電力量を、火力発電した場合に排出されるＣＯ_２量が削減されたと仮定してＣＯ_２削減量を合わせて測定したり、あるいはこれらのＣＯ_２吸収量とＣＯ_２削減量との合計量を算出することも可能である。

また、本発明の環境測定装置は、植樹する前に、日射強度からＣＯ_２吸収に最適な条件となる植物（樹木）の種類をシミュレーションして提示することも可能である。

本発明の環境測定装置は、さらにＣＯ_２吸収量を経時的に記憶させておくことによって、例えば、１日あたり、１月あたり、１年あたりなどの所定期間のＣＯ_２吸収量を測定することも可能であり、より詳細な測定が可能である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の環境測定装置の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示す環境測定装置は、太陽電池１と、演算手段２と、受付手段３と、二酸化炭素吸収量変換手段４と、出力手段５とを含む。

具体的には、太陽電池１と演算手段２との間に、太陽電池１の発電電流を検出する電流検出部６および発電電圧を検出する検出部７が設けられ、発電電流および発電電圧から発電電力量および日射強度が演算手段２により算出される。本明細書において、発電電流（発電電圧）とは、所定時間当たりの発電電流量(発電電圧量)をいい、瞬時の発電電流量（発電電流値）および瞬時の発電電圧量（発電電圧値）も含む。また、日射強度とは、所定時間当たりの日射量をいい、瞬時の日射量も含む。他方、植樹した植物の種類などの植物情報を受付手段３で受付ける。そして、上記日射強度と、上記植物情報とを、二酸化炭素吸収量変換手段４により日射強度に対する植物の二酸化炭素吸収量データに照らしてＣＯ_２吸収量（光合成量）に変換し、このＣＯ_２吸収量を出力手段５により表示する。なお、本発明の環境測定装置は、太陽電池１を太陽光発電システムとして併用しているために、太陽光発電システムの構成として、さらにパワーコンディショナ１０、交流負荷２０、および商用電力系統３０、および供給電力検出部４０が備えられている。

太陽電池１は、太陽光により電力を取り出せるものであればよく、特に制限されない。例えば、種々の太陽電池素子、複数の太陽電池素子を電気的に接続した太陽電池モジュール、複数の太陽電池モジュールを電気的に接続した太陽電池ストリングまたは太陽電池アレイのいずれも使用することが可能である。例えば、図１に示すように、太陽電池ストリングまたは太陽電池アレイを用いる場合は、太陽光発電システムと併用した環境測定装置としてもよいし、太陽電池素子を用いる場合は、携帯型の環境測定装置とすることも可能である。

演算手段２は、太陽電池１から得られる発電電流および発電電圧から発電電力および日射強度を算出する目的で設置される。太陽電池１と演算手段２との間には電圧検出部６と電流検出部７とが設けられている。

受付手段３は、植物の種類、植物の数、植物の樹齢、植物の大きさ（高さ、径など）などの植物情報を受け付ける。受け付ける植物の情報は、単体のものであってもよいし、複数のものであってもよい。植物の数、植物の樹齢、および植物の大きさは、より精密なＣＯ_２吸収量を算出する観点から、必要に応じて受け付けられる。この受付手段３には記憶部が備えられており、予め情報として受付けられていてもよい。

二酸化炭素（ＣＯ_２）吸収量変換手段４は、得られる日射強度および植物情報（植物の種類）から、日射強度に対する植物のＣＯ_２吸収量（光合成量）に変換するものである。ここで、日射強度に対する植物のＣＯ_２吸収量Ａは、以下の式で表される：
Ａ＝Ｂ−Ｃ（ただし、Ａ≧０である）
式において、Ｂは、日射強度に対する植物の光合成によるＣＯ_２固定量であり、Ｃは、日射強度に対する植物の呼吸によるＣＯ_２排出量である。上記式において、日射強度が弱い場合、Ｂ＜Ｃとなり得る結果、ＣＯ_２吸収量Ａは負の値となり得るが、この場合、上記ＣＯ_２吸収量Ａは０で表示する。

二酸化炭素吸収量変換手段４においては、上記のとおり、日射強度に対する植物のＣＯ_２吸収量（光合成量）データが情報としてインプットされている。あるいは上記データの代用として、植物毎の日射強度に対する光合成によるＣＯ_２固定量および呼吸によるＣＯ_２排出量がそれぞれ情報としてインプットされていてもよい。

出力手段５は、変換手段４により得られる結果を表示する。例えば、ＣＯ_２吸収量をそのまま表示してもよいし、このＣＯ_２吸収量を炭素固定量（炭素重量）に換算して表示してもよい。さらに必要に応じて、太陽電池によりＣＯ_２削減量などを表示する。表示方法は、当業者が通常用いる表示方法を用いればよく、特に制限されない。

次に、本発明の環境測定方法について説明する。図２は、本発明の環境測定装置の一例における環境測定方法のブロック図を示す。

まず、ステップ１において、太陽電池１の発電電力量を測定する。発電電力量は、測定された発電電圧値と発電電流値とから算出することによって得られる。この発電電力量の算出は、演算手段２により行ってもよいし、あるいは予め別の演算手段により行ってもよい。

ステップ２では、演算手段２により発電電力量に係数を乗じて日射強度を算出する。この日射強度を算出する上で、太陽電池の設置容量、太陽電池の設置条件（設置角度、方位、多面設置などの諸条件）などの条件を考慮することが好ましい。通常、植物は、日射強度が強いほど、光合成を行い、ＣＯ_２を吸収する。他方、日射強度が一定値を下回ると、植物の光合成は停止し、呼吸によりＣＯ_２排出するようになる。

ステップ３では、植物の種類などの植物情報を受け付ける。なお、植物情報は予め記憶部に記憶されている。

ステップ４では、ステップ２で得られる日射強度と、ステップ３で得られる植物情報とを、日射強度に対する植物のＣＯ_２吸収量（光合成量）データに照らして、ＣＯ_２吸収量に変換する。このステップにおいては、上記日射強度に対する植物のＣＯ_２吸収量（光合成量）データ以外に、さらに詳細なデータ（例えば、植物の樹齢によるＣＯ_２吸収量データなど）に基づいて、ＣＯ_２吸収量に変換され得る。

ステップ５では、ステップ４で得られる植物のＣＯ_２吸収量（光合成量）を記憶するとともに、必要に応じて、ステップ１〜ステップ４を繰り返し、記憶された複数の植物のＣＯ_２吸収量（光合成量）を積算する。このような積算により、単位時間当たりの植物のＣＯ_２吸収量をより精密に算出できる。

他方、ステップ６は、さらに太陽電池によるＣＯ_２削減量を算出する目的で行われる。ステップ６では、ステップ１で得られる太陽電池の発電量において、同じ電力量を発電する際に燃やした石油燃料などで生じたＣＯ_２の量を算出し、この値を二酸化炭素削減量として算出する。なお、ステップ６において、二酸化炭素削減量を記憶するとともに、必要に応じて繰り返し、記憶された複数の二酸化炭素削減量を積算してもよい。

ステップ７では、ステップ５で得られる植物のＣＯ_２吸収量および必要に応じてステップ６で得られる二酸化炭素削減量を出力手段により表示する。これらは個別に表示してもよいし、合計して表示してもよい。さらに、太陽光発電システムを併用している場合は、例えば積算電力量や消費電力量などを合わせて表示してもよい。

＜実施の形態２＞
本発明の環境測定装置はまた、植樹に適した植物の選択に使用することができる。例えば、測定地点の季節毎の日射強度の変動を測定することによって、その日射強度の変動に最適なＣＯ_２吸収量が得られる植物を、種々の植物情報から選択することができる。例えば、楠と大島桜では年間のＣＯ_２吸収量や夏期・秋期のＣＯ_２吸収量はほぼ同じであるが、春期は大島桜のＣＯ_２吸収量が楠に比べて３倍であり、逆に冬期においては、大島桜はＣＯ_２を排出するのみでありほとんどＣＯ_２を吸収しない。このように算出された日射強度の変動と植物情報とを比較することにより、測定地点の環境に応じて、ＣＯ_２吸収に最適な条件となる樹木の種類をシミュレーションすることが可能となる。

＜実施の形態３＞
さらに、受付手段３において、樹木が植樹される場所の方位、周辺の建物の位置と高さなどの植物情報以外の日射量の変動因子に関する情報を受け付けることによって、さらに設置場所の環境に適した植物の種類を提示することができる。例えば、年間を通じてビルの影になる時間帯が多い場所であれば、散乱光でもＣＯ_２の吸収量が多い柊木犀のような中低木を植樹すると効果的である。また、赤松とモミの木では赤松の方が低日射でのＣＯ_２吸収量が多く、日射時間が短くてもＣＯ_２吸収量が多くなるので、算出した日射強度の時間的変化から最適な樹木を提示することもできる。

＜実施の形態４＞
さらにまた、植物のＣＯ_２吸収量はその樹木の年齢（樹齢）によって変化し、成長過程ではＣＯ_２吸収量は年々増加し、一定樹齢以降はＣＯ_２の貯蔵庫としての存在となりＣＯ_２の吸収は殆んど行われなくなるので、ＣＯ_２吸収量を樹齢に合った数値に補正するとよい。これにより、より正確なＣＯ_２吸収量を算出できるとともに、ＣＯ_２の吸収量を再び増加させるための植え替えの時期を提示することが可能となる。

以上述べたように、本発明の環境測定装置は、太陽電池を用いることによって、測定地点に植樹した植物、あるいは植樹する予定の植物のＣＯ_２吸収量を測定することができる。さらに上記太陽電池を太陽光発電システムとして使用している場合は、このシステムによるＣＯ_２削減量を測定することも可能であるため、植物および太陽光発電システムのトータル的な環境貢献度を評価することが可能である。

本発明の太陽光発電装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の環境測定装置の一例における環境測定方法のブロック図である。

符号の説明

１：太陽電池
２：演算手段
３：受付手段
４：二酸化炭素吸収量変換手段
５：出力手段
６：電流検出部
７：電圧検出部
１０：パワーコンディショナ
２０：交流負荷
３０：商用電力系統
４０：供給電力検出部

Claims (8)

1. 太陽電池と、
   前記太陽電池により発電した発電電力量から、日射強度を算出する日射強度演算手段と、
   植物の種類を含む植物情報を受付ける受付手段と、
   前記日射強度演算手段により得られる前記日射強度と、前記受付手段により得られる前記植物情報とを、日射強度に対する前記植物の二酸化炭素吸収量データに照らして、二酸化炭素吸収量に変換する手段と、
   前記変換手段により得られる結果を出力する出力手段と
   を備える、環境測定装置。
2. 前記植物情報が、前記植物の種類と、前記植物の数、樹齢、および大きさの少なくとも一つとを含む、請求項１に記載の環境測定装置。
3. さらに、前記二酸化炭素吸収量を順次記憶し、得られる複数の二酸化炭素吸収量を積算する手段を備える、請求項１または２に記載の環境測定装置。
4. さらに、前記太陽電池により発電した発電電力量において、同じ電力量を石油火力発電により発電した場合に生じる二酸化炭素量が削減されたと仮定して、二酸化炭素削減量を算出する手段を備える、請求項１から３のいずれかの項に記載の環境測定装置。
5. 太陽電池を測定箇所に設置し、発電される発電電力量に基づき、日射強度を算出する工程、
   前記測定箇所に設置する植物の種類を含む植物情報を受付ける工程、および
   前記日射強度と、前記植物情報とを、日射強度に対する前記植物の二酸化炭素吸収量データに照らして、二酸化炭素吸収量に変換する工程
   を包含する、環境測定方法。
6. 前記植物情報が、前記植物の種類と、前記植物の数、樹齢、および大きさの少なくとも一つとを含む、請求項５に記載の環境測定方法。
7. さらに、前記算出された二酸化炭素吸収量を順次記憶し、複数の二酸化炭素吸収量を積算する工程を包含する、請求項５または６に記載の環境測定方法。
8. さらに、前記太陽電池により発電した発電電力量において、同じ電力量を石油火力発電により発電した場合に生じる二酸化炭素量が削減されたと仮定して、二酸化炭素削減量を算出する工程を備える、請求項５から７のいずれかの項に記載の環境測定方法。

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