核融合発電実現時代の電気代フェルミ推定
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Q=10の核融合炉(燃料は重水素)を想定し、電気料金低下の可能性をフェルミ推定で詳しく検討します。 日本の平均電気料金(家庭用):20円/kWh。
コスト内訳の仮定:
燃料費:30%。
設備運用費:50%。
配電コスト:20%(不変と仮定)。
$ Q=10(投入した燃料の10倍のエネルギー生成)。
熱電変換効率:40%。
稼働率:70%(年間8760時間中、約6132時間稼働)。
重水素の市場価格:755円/g(前提)。
1gの重水素で発電可能な電力量(前述の計算より):19.6kWh。
燃料コスト:$ 755 \div 19.6 = 38.5 \, \text{円/kWh}。
燃料コストは10分の1に低減:38.5円/kWh → 3.85円/kWh。
燃料費の割合(30%)を考慮して計算:
$ \text{燃料費負担} = 20 \, \text{円/kWh} \times 30\% = 6 \, \text{円/kWh}
核融合炉での燃料コストは3.85円/kWhとなるため、削減効果: $ 6 \, \text{円/kWh} 3.85 \, \text{円/kWh} = 2.15 \, \text{円/kWh} \text{ の削減}
燃料費削減が全体料金に与える影響を試算:
$ \text{新電気料金} = 20 \, \text{円/kWh} 2.15 \, \text{円/kWh} = 17.85 \, \text{円/kWh}
これにより、電気料金は約 10.75%低下 すると予想されます。
製造業のエネルギーコストをGDPの5%と仮定(約27兆円):
10.75%削減により、約2.9兆円のコスト削減が見込まれます。
データセンターのエネルギーコストをIT産業全体の30%と仮定:
年間電力消費を仮に2兆円とすると、約0.2兆円の削減が期待されます。
エネルギー依存度の高い経済構造を持つ日本では、電力料金の低下は間接的な影響も含めてGDP成長率を押し上げる要因となります。電力コストの削減が他の分野にも波及すれば、さらに大きな経済効果が期待できます。
Q=10の核融合炉が実現し、燃料コストが重水素ベースで効率化されれば、電気料金は約10.75%低下すると見積もられます。 これにより、製造業・IT産業のコスト競争力が向上し、日本経済において年間数兆円規模のプラス効果をもたらす可能性があります。
運用コスト、建設費、配電への影響を加味し、さらに詳細なフェルミ推定を行います。以下のように各項目を精査します。
現在の電気料金(家庭用:20円/kWh)を内訳ごとに詳細化します。
| 項目 | 割合 | 単価(円/kWh) |
|||-|
| 燃料費 | 30% | 6.0 |
| 建設費(償却費含む)| 25% | 5.0 |
| 運用・保守費 | 25% | 5.0 |
| 配電コスト | 20% | 4.0 |
| 合計 | 100% | 20.0 |
前提:
重水素燃料コスト:$ 3.85 \, \text{円/kWh}(前述のQ=10計算より)。
従来燃料費:6.0円/kWh。
燃料費削減:
$ 6.0 \, \text{円/kWh} 3.85 \, \text{円/kWh} = 2.15 \, \text{円/kWh}
核融合炉の建設費は初期段階では原発より高いと仮定します。 原発の建設費:1基あたり 6000億円(100万kW級)。
設備寿命:40年。
年間発電量:$ 1 \, \text{GW} \times 6132 \, \text{時間} = 6.132 \, \text{TWh/年}
建設費のコスト回収:
$ \frac{1.2 \times 10^{12} \, \text{円}}{6.132 \, \text{TWh} \times 40 \, \text{年}} \approx 4.9 \, \text{円/kWh}
建設費負担が若干増加すると仮定。
原発運用コスト:5円/kWh。
核融合炉では、安全管理コスト(廃棄物・放射線対策)がやや緩和されるため 4.5円/kWh に低減と仮定。 削減効果:
$ 5.0 \, \text{円/kWh} 4.5 \, \text{円/kWh} = 0.5 \, \text{円/kWh}
配電コストは変わらないと仮定(現状と同じ4円/kWh)。
核融合炉の導入後、コスト構造を以下のように見積もります。 | 項目 | 現在(円/kWh) | 核融合炉(円/kWh) | 差分(円/kWh) | ||-|--|-|
| 燃料費 | 6.0 | 3.85 | -2.15 |
| 建設費(償却費含む)| 5.0 | 4.9 | -0.1 |
| 運用・保守費 | 5.0 | 4.5 | -0.5 |
| 配電コスト | 4.0 | 4.0 | 0 |
| 合計 | 20.0 | 17.25 | -2.75 |
$ \frac{17.25}{20.0} \times 100 \% = 13.75 \%
核融合炉の導入により、電気料金は約 13.75%低下 すると予想されます。 製造業のエネルギーコストがGDPの5%(約27兆円)と仮定:
$ 27 \, \text{兆円} \times 13.75\% = 3.71 \, \text{兆円/年} \text{ のコスト削減効果}
IT産業の電力コストを年間2兆円と仮定:
$ 2 \, \text{兆円} \times 13.75\% = 0.275 \, \text{兆円/年} \text{ のコスト削減効果}
平均家庭消費電力量(年間):4000kWh。
削減額:
$ 4000 \, \text{kWh} \times 2.75 \, \text{円/kWh} = 11,000 \, \text{円/年}
電気料金低下:13.75%の削減。
経済効果:製造業やIT産業を中心に年間約4兆円規模のコスト削減が可能。
家庭の恩恵:年間約11,000円の電気代削減が期待。
これにより、製造業やIT産業の競争力向上、日本経済全体への好影響が見込まれます。
Q=10であれば17.25円 / kWhあたりになりそう
Q=10は割と悲観シナリオだから、Q値が上がるほどもっと安くなりそう
ただ今回はトリチウムの燃料代は抜いているから、そこはトントンかもね
関連資料
こっちはもっと安くなる(16~11 / kWh)って言ってるから、オーダーとしては間違ってない