太陽光100％で走るソーラーカーは実現できるか？

自動車ジャーナリスト（元開発者）

2022/1/25(火) 16:50

　CO2排出量ゼロを目標に、クルマの動力源を電動化する流れが世界的に加速しています。しかし、電気駆動車がCO2排出をゼロにできるのは、再生可能エネルギーによる電気を使用した場合のみです。ならばいっそのこと、太陽光パネルを高効率化して、クルマの屋根に搭載してしまえば、と考えたことのある人も、少なくないのではないかと思います。そこで今回は、その実現性について、考えてみたいと思います。

「太陽光だけでダイレクト駆動するクルマ」は実現できない！

　まず、太陽光のエネルギーはどれくらいあるのかを調べてみましょう。資源エネルギー庁の資料によると、地表に届く太陽光のエネルギーは、理想的な状態で１平方メートルあたり約１kW（1kW／m^2）とのことです。

　つぎに、クルマに装着できる太陽光パネルの面積を計算してみましょう。クルマのサイズを、全長4.7m×全幅1.8mとします。ボディの形状は、屋根の面積が大きく取れるワゴンタイプを想定します。クルマのボディは前後および上に向かって絞り込みが付けられていますし、フロントガラスに太陽光パネルは貼れませんから、使える面積は単純平面積の60％として計算すると、4.7×1.8×0.6≒5m^2となりました。すなわち太陽光パネルが取り付け可能な面積から得られるエネルギーは、最大で5kW（約6.8馬力）ということになります。

　しかも太陽光パネルの変換効率は、現状では約20％（結晶シリコン系の理論的限界は29％とされています）。ですから実際に得られる発電量は、１kW（約1.36馬力）にすぎません。これではクルマは走れませんね。

ソーラーカーにも二次電池の搭載は必須

　定性的に考えても、トンネルや日陰に入ったときにパワーが落ちては困りますし、夜間に使えないようでは実用にはなりません。となると、どうしても二次電池（充電して繰り返し使える電池）の搭載は必須です。実際、ソーラーカーレースに出場している車両にも、鉛電池やリチウムイオン電池が搭載されており、そこからの電力と、太陽光パネルから得られる電力、減速時に回生する電力を、いかにうまくマネージメントして走るかが、勝敗を左右する大きなポイントとなっています。

神奈川工科大学がソーラーカーレースに使用しているKAIT号。この車体の仕様なら、条件が良ければ太陽光のみでの走行が可能ですが、電流／電圧を安定化させる目的もあり、二次電池は必須です。（撮影筆者）

二次電池が必須なら、太陽光パネルを車載する意味は無い!?

　さて、二次電池の搭載が必須であり、太陽光から得られるエネルギーも理想状態で１kWしかないとなると、高いコストをかけて太陽光パネルを車載するより、純粋な電気自動車（EV）にして、充電した電気で走るようにしたほうが合理的に思えてきます。

　太陽光パネルは家庭の屋根を利用すれば、クルマよりはるかに広い面積で設置できます。一般家庭に設置できる太陽光パネルの平均出力は4.5kW程度とのことなので、フル出力が得られる時間を４時間とすると、18kWhの電力が得られます。電費が7km／kWhのEVなら126km走れますから、わざわざ自車の屋根に太陽光パネルを取り付けるのは不合理のように思えます。

　ところが、これは「日中は常にクルマが家にある」というのが前提です。たとえば通勤で使用する場合、業務時間中は会社の駐車場にあることになりますから、家庭に設置した太陽光パネルから充電することはできません（家庭に蓄電池を設置して溜めておくとか、グリッド内で融通し合って、クルマが家にある夜間に他所からもらってくるなどの運用方法も考えられますが、本稿ではそれは考慮しません）。

　一方で、車載した太陽光パネルから得られる電力が１kWに過ぎなかったとしても、有効な日照が４時間あれば、４kWhの電力が得られます。電費が7km／kWhのEVなら28km走れますから、通勤の片道分を賄える程度にはなる、という計算になります。

　問題は、これを多いと見るか、少ないと見るか、費用対効果が合理的なものなのかどうか、ということになりそうですが、たとえば１日あたりに得られる走行可能距離が半分の14kmだったとしても、365日なら5110kmになります。このレベルに達すれば、ユーザーによってはすべての走行を太陽光で賄うことができる可能性がありますから、「自車に搭載した太陽光パネルだけで走行可能なソーラーカー」が実現できたと言って良いのではないでしょうか。