都市の建築物をクリーンな太陽光発電所に デザイン性にも優れる「サンジュール®」 都市の建築物をクリーンな太陽光発電所に デザイン性にも優れる「サンジュール®」

Apr.20 2022

都市の建築物をクリーンな太陽光発電所に デザイン性にも優れる「サンジュール®」

カーボンニュートラル実現に向けて、太陽光発電など再生可能エネルギーの活用が不可欠になっている。必要な電力量を太陽光発電で確保しようとするためには、メガソーラー建設に適するまとまった土地が必要だ。だが、日本にはそうした適地が少ない。ならば、都市を埋め尽くすように林立する建築物に発電機能を付加し、電力の地産地消を可能にすれば、クリーンなエネルギーを多く生み出すことができるではないか。AGCの建材一体型太陽光発電ガラス「サンジュール®」は、そんな夢のような話を実現する建材だ。

Profile

萩原 慶太

萩原 慶太

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 部長

川野辺 毅

川野辺 毅

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 営業部長

伊藤 淳史

伊藤 淳史

AGC硝子建材 取締役執行役員 ビル建材事業部 システム営業統括部 部長

米山 武蔵

米山 武蔵

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス マーケティング マネージャー

太陽光発電のあり方を一変させるブレイクスルーとは?

世界中が一丸となって、カーボンニュートラル達成に向けて取り組み始めた。日本政府は、2050年までにCO2の排出量を実質ゼロ(カーボンネットゼロ)とすることを長期目標として宣言し、再生可能エネルギーの活用への注目度が増すことになった。なかでも太陽光は、再生可能エネルギー活用の柱の一つとなることが期待されている。政府方針によれば、今後10年間で約1400万kWの太陽光発電の導入が必要とされている。これは1MW規模のメガソーラーファームを、毎年1400カ所のペースで新設していくことを意味している。


ただし、その実現に向けたハードルは極めて高い。山地が多い日本国土の特性から、メガソーラーファームの設置に適した広い土地が確保できるのは一部地域のみ。しかも適地は年々減少している。さらに、近年目立って増加している自然災害に起因する安全面の不安や景観・環境への影響が懸念され、地元自治体が一定規模以上の開発に規制を掛ける動きが出てきている。再生可能エネルギーの確保は必要とはいえ、制約を受け始めているのが現実である。日本で太陽光による発電量を増やすためには、これまでの太陽光発電のあり方を一変させるほどのブレイクスルーが必要だ。

建物そのものに発電機能を付加する

「AGCは、エネルギーの地産地消(都市発電)、すなわち街の中に存在する建物やキャノピー(天蓋)など人工物への発電機能の付加が必須になると確信しています」と建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 部長 萩原慶太氏はいう。

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 部長 萩原 慶太氏

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 部長 萩原 慶太氏

脱炭素化に向けた取り組みが加速することで、今後、電気料金は上昇していくことだろう。また、炭素税などの実施によって企業活動の中で排出するCO2の量が、ビジネスでのコスト競争力に直結する時代が到来する可能性も高まっている。このため、あらゆる業界・業種の企業で、エネルギーの地産地消に向けた取り組みが進むことは必然であろう。

こうした時代の要請に応えるブレイクスルーが、AGCの建材一体型太陽光発電(Building Integrated PhotoVoltaics:BIPV)ガラス「サンジュール®」である(図1)。


建物に設置する太陽電池といえば、屋根の上にパネルを置くというものが一般的だ。しかし、ビルなどの屋根はそれほど広い面積があるわけでもなく、ヘリポートの設置や屋上緑化など別の用途に使われていることが多く、太陽電池を設置できない場合も多い。サンジュール®は、壁や窓など、その他の残されたスペースそのものに発電機能を持たせるという新たなコンセプトで生み出された建材だ。

図1 AGCの建材一体型太陽光発電ガラス「サンジュール®」

図1 AGCの建材一体型太陽光発電ガラス「サンジュール®

サンジュール®とは、太陽電池セルを2枚の建材用ガラスの間に封入して太陽光発電機能を組み込んだ合わせガラスタイプのガラスである。セル前面に高透過ガラスを配することで発電効率を高め、実績のある合わせガラスの生産技術によって建材としての高耐久性を実現した。封入するセルは、カーテンウォールやトップライトなど片側の面からの太陽光を受けて発電する片面セルと、フェンスや手すりなど両面から受光して発電する両面セルのどちらも選択することが可能である。またサンジュール®は、構造を複層化することで、発電以外の機能を付加することもできる。例えばLow-Eガラスと組み合わせれば遮熱・断熱性能を高めることが可能だ。

図2 「サンジュール®」の実物

図2 「サンジュール®」の実物

発電設備を生活の場に溶け込ませるデザイン性を追求
建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 営業部長 川野辺 毅氏

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 営業部長 川野辺 毅氏

「BIPVでは、発電性能や耐久性、安全性など太陽電池としての性能と、強度、耐久性、透視性(眺望性)、遮熱・断熱性能、デザインといった建材としての性能の両立が求められます。こうした高度な要求に応えながら、いかにして施主の要求や建築家のアイデアに合致する建材を生み、届けるかが腕の見せどころとなります」と建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス 営業部長 川野辺毅氏はいう。

ただし、サンジュール®のようなBIPVでは、二律背反する悩ましい問題を抱えている。発電機能とデザイン性の両立である。太陽電池セルは光を吸収して電気を発生させる発電デバイスだ。このため、セル領域は基本的に光を通さない。ところが、建築用ガラスには、採光性や透過性が求められる。


現実問題として、発電効率の向上と採光性・透過性の両立は原理的に困難だ。そこで、適性の異なる多様な品種を用意し、さらに設置する建物などで求められる要件に合わせてサイズ、板厚、形状、セル配置、ガラス構成などの仕様をカスタマイズする提案力で対応している。ともすれば無粋な設備になってしまう発電デバイスを、仕事や生活の空間の中に溶け込ませ、嫌われない、むしろ好まれる建材に仕上げることが使命である。


発電効率の高い単結晶セルは、黒くて大きなタイル状の物体だ。それを数多く封入してしまうと、発電量は高まるが、誰も利用したいとは思わない建材になってしまう。サンジュール®では、適度に光が透過するように、セル領域と透過領域それぞれの配置を工夫し、光透過性と透視性を高められるようにしている。セルの配置は、ユーザーの要求に合わせてカスタマイズ可能であり、見栄えを自在にデザインすることができる。

図3 AGC鹿島工場の事務棟における「サンジュールSUDARE」施工例

図3 AGC鹿島工場の事務棟における「サンジュールSUDARE」施工例

また、単結晶セルを細長い形状に切り出し、それを並べて透視性とデザイン性を高めた「サンジュール® SUDARE」と呼ぶ製品も用意している。その名の通り、すだれのように自然な外観で建物になじんでいる。「見栄えの良いSUDAREの投入によって、より多くの場所にサンジュール®を採用していただけるようになりました」(川野辺氏)という。このほかにも、緑色の結晶模様が映える多結晶シリコンセルを使用し、見た目で環境保全を想起させる「サンジュール® GR」と呼ぶ製品もある。


さらに、必ずしも採光性・透過性にこだわることなく、デザイン性をとことん追求した製品も開発した。セルを封止しているガラスとして発電できる波長の光だけを透過させるカラーガラスを使った「ラコベルT アクティブ」や、デザインしたフィルムを挟むことで一見セルが入っていないように見える「アートライト アクティブ」、窓部のLow-Eガラスと外観を合わせてスパンドレル部で使用する「ストップレイ アクティブ」などがある。これらは、いずれも欧州で開発された製品だ。

図4 左から順に「アートライト アクティブ」「ラコベルT アクティブ」「ストップレイ アクティブ」のイメージ図。フロアとフロアの間、腰にあたる部分が「ストップレイ アクティブ」となる

図4 左から順に「アートライト アクティブ」「ラコベルT アクティブ」「ストップレイ アクティブ」のイメージ図。フロアとフロアの間、腰にあたる部分が「ストップレイ アクティブ」となる

欧州市場には、意匠性を高めるために壁面にガラスを使う例が多く、採光性よりもデザイン性を重視する建築用ガラスのニーズがある。また、脱炭素に向けた取り組みも日本以上に切迫感がある。このため、欧州市場で先行市場投入されている。2023年以降には日本市場でも、新たなニーズを掘り起こすため展開する予定だ。

応用提案から設計、生産、施工、メンテまで自社グループで行う強み

実は、AGCにおけるBIPVのビジネスの歴史は意外と長い。事業展開を開始したのは2001年にまでさかのぼる。20年以上、技術開発と市場開拓におけるノウハウを蓄積し続け、「2021年1月時点での引き合い件数と比較して、現在(2022年4月)は10倍近くに増えています」(萩原氏)と、時代の追い風を受けて大きく花開きつつある。

AGC硝子建材 取締役執行役員 ビル建材事業部 システム営業統括部 部長 伊藤 淳史氏

AGC硝子建材 取締役執行役員 ビル建材事業部 システム営業統括部 部長 伊藤 淳史氏

BIPVのビジネスは、太陽電池やガラスの技術を持っているメーカーならばどこでもできるような簡単なものではない。現時点でのBIPVは、その採用を決める建築家に対して、使いどころや利用価値を十分理解してもらえているとは言い難い状況だ。さらに、電気設備としての機能も持っているため、設置時には、通常の建築用ガラスとは異なる施工、エンジニアリングの知見やスキルが必要になる。


そこで、提案から設計、生産、施工、さらにはアフターメンテナンスまで一気通貫で、自社グループ内で対応できるAGCの強みが生きる。「私たちは、新しい建物の設計が始まったばかりの基本設計の早期段階から施主が求める要件を満たすサンジュール®の活用法を提案し、その効果をアピールしています。さらに、実施設計の段階で、発電した電力を取り出すケーブルを配置できるサッシ形状、加工位置など、従来の建築用ガラスとは使い勝手が異なる部分を一つひとつクリアしながら導入していきます」と、設計事務所やゼネコンなどに向けたサンジュール®の提案・施工・管理などを担うAGC硝子建材 取締役執行役員 ビル建材事業部 システム営業統括部 部長 伊藤淳史氏はいう(図5)。建築と電気設備の両方の視点からサポートできる力があるからこそ、サンジュール®のような新しい建材の採用を広げることができるのだ。

図5 サンジュール®の提案から施工、運用までの流れ

図5 サンジュール®の提案から施工、運用までの流れ

実用性だけでなく、未来感を演出する建材に

ファサード・窓、屋根、トップライト、手すり・フェンス、庇(ひさし)、バスシェルターなど、建物や街の施設の中にサンジュール®を導入できる場所は意外と多い(図6)。街中の適用可能なそれぞれの場所に発電機能を盛り込んでいけば、都市が巨大な発電所になるだろう。日本国内でも、サンジュール®を採用した建築例を既に多く目にすることができる。

図6 サンジュール®を導入可能な場所は多岐にわたる

図6 サンジュール®を導入可能な場所は多岐にわたる

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス マーケティング マネージャー 米山 武蔵氏

建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス マーケティング マネージャー 米山 武蔵氏

横浜ダイヤビルディングでは、2008年に約1500m²分のカーテンウォールに、定格出力約91kWのサンジュールを施工(図7)し、環境認証であるCASBEEのSランクを取得できたという。


「これまではカーテンウォールへの適用はそれほど多くなかったのですが、現在、最も引き合いが多いのがこの部位になっています。より多くの電力を発電したいという要求が高まっているからです。これから5年先、10年先のビル建設では、採用が加速するとみています」と建築ガラス アジアカンパニー 日本事業本部 新市場開拓部 スマートガラス マーケティング マネージャーの米山武蔵氏はいう。

図7 サンジュール®の採用例 横浜ダイヤビルディングの例(左上)、高輪ゲートウェイ駅の例(右上:写真提供:株式会社JR東日本建築設計)、産業技術総合研究所の「ゼロエミの木」の例(左下)、小倉駅のペデストリアンデッキの例(右下)

図7 サンジュール®の採用例


横浜ダイヤビルディングの例(左上)、高輪ゲートウェイ駅の例(右上:写真提供:株式会社JR東日本建築設計)、産業技術総合研究所の「ゼロエミの木」の例(左下)、小倉駅のペデストリアンデッキの例(右下)

また、山手線の新駅、高輪ゲートウェイ駅のホームのトップライトの約500m²に単結晶シリコンセルを用いたサンジュールを2019年に施工した。これによって、定格出力44kWの電力を創出している。さらに、窓の約20m²分にもサンジュールSUDAREを導入しており、そこでは定格約1.1kW分を発電している。これらで生み出した電力は、駅舎の照明や空調を動かす電力の一部として使用している。同駅は、「エコステーション」というコンセプトを掲げており、環境にやさしく、災害時に強い駅の姿を示すことができている。


デザイン性を重視した施工例としては、産業技術総合研究所のゼロエミッション国際共同研究センターの玄関口の大庇において、樹木をモチーフにした脱炭素社会のシンボルツリー「ゼロエミの木」が挙げられる。定格出力6.9kW分の単結晶シリコンのセルを用いたサンジュールを2021年に施工した。建物の顔になる部分であることを意識し、セル1枚1枚を葉に見立て、地面に映るセルの影が木漏れ日のように見えるデザインを採用した。発電設備を、魅せるオブジェとして活用した先進的な事例だ。発電量は建物のエントランス照明相当であるという。


約2700m²とサンジュール®の歴代施工例の中で最大面積となるのが、2012年に施工した小倉駅のペデストリアンデッキである。従来のペデストリアンデッキの屋根は鉄板などで覆って雨をしのげればよいというだけのものだった。これがサンジュール®を活用することで、日中は採光と発電が同時にできて、雨もしのげる多機能な屋根になった。


発電所は、電力の消費地である都市から遠い場所に建設するものという常識は過去の話になるのかもしれない。サンジュール®が、街のあらゆる場所で使われるようになれば、発電設備は生活に密着した身近な存在へと変わっていくことだろう。

日経クロステック Special 掲載記事

※部署名・肩書は取材当時のものです

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