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太陽電池と学習曲線
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学習曲線は、継続して行われる人間活動が知識と経験を蓄積してゆき、より無駄をなくし巧妙に行われることをモデル化するものである。過去の多くの工業製品に関する実測結果から、以下のような学習曲線の原理が導き出されている。[1]
「累積生産量が２倍になるとき、生産コストや生産に要する時間が一定割合だけ低下する」
学習曲線を定式化すると以下のようになる。
Yn=ＡＸ−β （１）
ここで Yn：ｎ番ユニットの単位あたりのコスト
Ｘ：１からｎ番ユニットまでの累積生産量
Ａ：第一番ユニットの生産コスト
β：累積生産に伴うコストの減少割合
さらに ＸaとＸb という二つの時期の累積生産量がちょうど２倍になる場合に
Ｘｂ＝２Ｘａ
（２）
進歩指数（Progress Rate）Ｆを以下のように定義する。
Ｆ＝Ｙb／Ｙa＝Ｘb／Ｘa＝２−β （３）
Ｆとβは以下のような関係がある。
β＝−logＦ／log２ （４）
すなわち、進歩指数Ｆは累積生産量が２倍になるときのコスト低下の割合を示している。この値が小さければそれだけコスト低下の度合いが大きい。
学習曲線のグラフは、横軸に累積生産量をとり、縦軸にコストをとると図のようになる。初期には急激にコストが低下するが、次第にそのコスト低下の割合は緩やかなものになっていき、最終的には定常状態に近づいてゆく。
進歩指数Ｆは、一般に資本集約的産業では小さく、労働集約的産業では大きいことが知られている。過去の計測によれば、半導体産業では７０―８０％、機械組立て産業では８０―９０％とされている。進歩指数が小さいと累積生産量が増大するにしたがって、極めて大きなコスト低下が実現されることになる。
日本におけるＰＶのデータを利用して、学習曲線に関する分析を行った。ＰＶのコストは、ＮＥＤＯ発表のモジュールコストである。一般にシステムコストは、モジュールコストにＢＯＳコスト（Balance
of Systems Cost）として、インバータ、工事費などを含めるので、モジュールコストの２倍になるとされていたが、最近では、この数値は２倍より小さくなっている。このとき最終的に供給される電力コストは、システムコストをもとにして日本における年間平均日照量１０００時間、耐用年数（例えば２０年）、金利の想定により計算できる。この電力供給コストと実際にある各種の電力需要を比較することにより、１９７９―１９８８年のデータを用いて、既におこなった分析では以下の結論が得られた。[2]、[3]
（１） 小規模需要への供給
離島、灯台、遠隔地などの小規模需要への電力供給価格は、一般的な電力価格よりも高価である。それゆえＰＶは現在でもこの分野ではデーゼル発電機などと競合可能であり、供給規模を拡大しながら累積生産量を増加させてゆくことが可能である。
（２） 大規模需要への供給
家庭、公共部門、工場などの一般的な電力需要にＰＶから電力を供給するようになるには、２０―３０円／ｋＷｈの電力価格になる必要があり、学習曲線と需要曲線の交点をもとめると、競合的になるのに必要な累積生産量を求められる。結果はＦの仮定値により変化し、１４００（Ｆ＝７６％）〜８０００ＭＷ（Ｆ＝８０％）程度になった。
今回、新しく最近までのＰＶデータ（１９７９―１９９８）にもとづいて回帰分析を行った。[4]
ＰＶのシステム価格を卸売物価指数（ＷＰＩ）で割り戻し、累積生産量との関係をもとめると以下のような結果が得られた。
LOG (Y / WPI) = 6.01452 -0.276582 LOG(X) （５）
( 決定係数Ｒ２=0.9209 標準偏差σ=0.181 )
この期間においては β=0.276582 であり、進歩指数 Ｆ=0.8255 (82.55%) となる。 図
にはＰＶのシステム価格をしている。さらに各年の進歩指数を計算すると、以下のことがわかる。
（１） １９７９―８６年には、Ｆは７０―８０％程度と飛躍的にコスト低下が生じた。
（２） １９８７―９４年には、Ｆは大きく、コストの低下は停滞した。
（３） １９９５―９８年には、Ｆは再び急激に小さくなり、コ
スト低下が生じている。
最初のコスト低下は、研究開発と生産量の拡大によるものであったが、８０年代末からエネルギー価格の低迷に影響されてコスト低下が生じなかった。卸売物価指数で換算すると進歩指数が１００％を越えている時期もあった。しかし、９５年以降には再び、急激なコスト低下が生じている。これは政府のＰＶ設置者に対する補助政策によって普及が推進されたためと考えられる。
参考文献
1) Frank krawiec at.al, An Investigation
of Learning and Experience Curves, Solar
Energy Institute, USA, 1980
2) H.Tsuchiya, Photovoltaic Cost Analysis
Based on Learning Curve, Solar World Congress,
1989, Kobe, Japan
3) 早野拓朗、槌屋治紀、新エネルギーのモデル化とシミュレーション、エネルギー・資源、Vol..11,NO.2,1990.
4) 槌屋治紀、学習曲線による新エネルギーコストの分析,日本太陽エネルギー学会誌、ｖｏｌ．25, NO.6,１９９９年
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