低炭素時代のエネルギー転換：再生可能エネルギーの利用

1996年、ある生物学者が、通常は中国南部でしか見られないオオカバマダラ（モナーク蝶）が北部で目撃されたという事実をつかみました。 昨年8月には、同様の現象が北京でも観測されました。 近年、北半球の気温が上昇し、気候変動が世界中の生態系に影響を与えています。 今後50年にわたり、エネルギーと環境は、人類の重要課題のトップ10に残るでしょう。
2021年のノーベル物理学賞は、複雑な物理システムを理解するための画期的な貢献により、真鍋淑郎、クラウス・ハッセルマン、およびジョルジョ・パリジの3人の科学者に授与されました。 3人は、地球の気候および人類が地球に与える影響に関する知識の土台を築きました。 この研究では、大気中の二酸化炭素の増加、地表の温度上昇、そして人類が地球に与える影響の関連性が詳細に説明されていました。

この問題は、低炭素技術の開発、「デュアルカーボン」の実現、エネルギーと環境問題の解決という3つの懸念分野に大きくのしかかっています。 低炭素化技術には、炭素削減技術、ゼロカーボン技術、脱炭素化技術という3つの側面があります。 原子力、太陽光、風力、水力、バイオマスなどのゼロカーボン技術は、エネルギーの利用時にのみ二酸化炭素を排出する「クリーン」エネルギーとして社会的に広く注目されています。

太陽光はデュアルカーボンを実現する推進力

化石燃料は再生不可能なエネルギー源であり、いずれ枯渇します。 しかし、太陽エネルギー資源は豊富にあります。 ある科学的計算によると、中国・新疆ウイグル自治区のタクラマカン砂漠を太陽光パネルで覆うと、年間約6.6✕1014kWhの太陽エネルギーを産出できます。 中国の2020年電力消費統計によると、中国全体の年間電力消費量は、約7兆5,000億kWhでした。 つまり、タクラマカン砂漠で産出される太陽エネルギーによって、中国のすべての人々および産業の電力消費量が賄えるということです。
太陽エネルギー資源の利用に無限の可能性がある一方で、中国は排出削減の大きな圧力に直面しています。 Xx 2018の報告によると、エネルギー構成は、原炭が61.9%、原油が19.1%、天然ガスが7.2%を占め、クリーンエネルギーはわずか11.8%でした。 2020年に、中国は約100億トンの二酸化炭素を排出する最大の排出国となりました。

中国科学院は、光熱、光化学、および光生物学的エネルギーの開発に注力する行動計画を策定しました。 この計画では、分散型のスマートエネルギーシステムとエネルギーIoT技術の集中開発に加え、ローカルソーラー技術の広範囲の活用推進も網羅しています。
2022年のIIC会議（International IC & Component Exhibition and Conference）においてSungrow Power SupplyのWeng Jie取締役が公開した情報によると、風力発電およびエネルギー貯蔵のコストは、急速に低下しています。 過去10年間で、太陽光発電コストは90％、風力発電コストは25〜40％、エネルギー貯蔵コストは80％以上低下しています。 現在、太陽光発電と風力発電の均等化発電原価（LCOE）は、石炭火力発電よりも低くなっています。

>

 

2021年の中国の太陽光発電の累積設備容量は300GWを超えており、2050年には5000GWを超えることが予測されています。 2050年には、太陽光発電量が中国の全発電量の39％を占め、中国の電力供給源の主流となっているでしょう。 これは、太陽光発電が「デュアルカーボン」の主な指針力になることを示しています。

太陽光発電産業の発展は、半導体と切り離せない

太陽光発電は、半導体界面の光起電力効果を利用して、光エネルギーを電気エネルギーへと直接変換するプロセスです。 太陽光発電の産業チェーンは、上流では高純度ポリシリコン、中流では太陽電池、太陽光電池モジュール、整流器、インバータ、変圧器、下流では主に太陽光発電所で構成されていますが、すべて半導体と密接に関連しています。
ここで、中流のインバータを例に挙げます。 実際のところ、太陽光発電のインバータには、家庭用インバータ、ストリングインバータ、集中制御インバータなど、さまざまな種類があります。  最近では、オプティマイザー、ストリングインバータ、マイクロインバータ、シャットダウンゲートウェイ、ストリングインバータ、またその他の新型のインバータも生まれています。
太陽光発電インバータの中核部品は、パワーコンポーネントです。 単管という観点では、主にIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、SiCダイオード、CoolMOS、SiC MOSFETがあります。 モジュールとしては、主にPrimePackシリーズ、Econodualシリーズ、およびホワイトモジュールがあります。 また、太陽光発電インバータには、MCU、MPU、PMIC、その他の半導体を搭載する必要があります。
2022年の世界半導体会議でCRマイクロのMa Weiqing副社長が公開した情報によると、500kWの集中制御インバータでは1200V／600AのIGBTが12個、25kWの三相ストリングインバータでは、12～16個のシングルIGBTとSiCダイオードが2個必要です。
また、中国の大手太陽光発電インバータ企業の公開情報によると、2019年の同社の調達額は、5億6700万人民元です。 原材料の半導体デバイスには、主にIGBT、MOSFET、SiCダイオードが含まれます。 IGBT系パワーデバイスの調達額は6000万人民元であり、調達額の10.6％を占めています。 このように、太陽光発電業界の発展は、半導体の進歩と密接で直接的な関係があります。

まとめ

「デュアルカーボン」は、化石燃料に依存したエネルギーから、風力、太陽光、水力などゼロエミッションのエネルギーへの転換を目指しています。 新エネルギーのダイナミックな発展は、カーボンピークアウトおよびカーボンニュートラルを達成する鍵です。
デュアルカーボンの目標は、急成長期へ向けて、中国の太陽光発電産業を加速させています。 アヴネットは、太陽光発電の発展が、より持続可能な世界の実現に大きく貢献することを確信しています。