太陽光発電のポテンシャル推計及び反射シミュレーション

検証や実証に用いた方法・データ・技術・機材

今回の実証実験では、LOD2の3D都市モデルが持つ屋根形状の特徴を活用し、太陽光発電ポテンシャル推計及び反射シミュレーションを行った。具体的には、各建物の屋根面積、傾き、形状などから、屋根面ごとに太陽光発電パネルの設置可能箇所を抽出。傾きや周辺建物の日陰等を考慮して屋根面ごとの年間予測日射量を推計。JIS C 8907「太陽光発電システムの発電電力量推定方法」（2005年）を参照し、屋根面ごとに年間予測発電量を推計のうえ、建物ごとに太陽光発電ポテンシャルとして表した。また、公共施設を対象に、夏至、春分、冬至の各3日について1時間ごとに太陽光発電パネルを設置した場合の反射シミュレーションを行い、自建物以外の建物に太陽光が反射する到達先を抽出し、反射光が当たる時間（1時間単位）を集計。当該建物の光害発生時間として算出することに加え、反射光による光害発生の影響を光跡として可視化した。

検証で得られたデータ・結果・課題

3D都市モデルが持つ建物の屋根面積、傾き、建物による日陰影響の情報などを活用することで、屋根面ごとの精細な年間予測発電量を推計し、これを総計することで地域の再生可能エネルギーのポテンシャルを算出することができた。また、都市スケールでの反射シミュレーション及び結果の可視化により、パネルを設置したと仮定した場合の都市内での光害発生の建物数、時間、箇所を確認することが可能となった。こうしたシミュレーション結果を活かし、地域にカーボンニュートラルを実現するためのエビデンスを提供することができる。

さらに、災害リスクや土地利用等の都市計画に関する情報と組み合わせて活用することで、太陽光発電の最適なエリアの設定や公共施設での太陽光パネルの設置位置の判断への活用などが期待される。

一方、今回の実証実験では、パネルの設置向きや角度などについて予め定めた条件でシミュレーションを実施した。地域によって、日照量、気象条件（積雪の有無など）、建物や屋根形状の比率などは異なり、太陽光発電パネルの最適な設置条件は異なる。今後、全国の地方公共団体や事業者で実用化するには、任意の条件を設定し、様々なパターンをシミュレートできるシステムとする必要がある。また、同様のニーズや課題を抱える他の地方公共団体への横展開に向け、現状は特定ソフトウェアの利用を前提とした本シミュレーション結果をもとに、今後太陽光発電の適地判定を自動で行う汎用性の高いシステムをオープンに開発していく。

今後の展望

近年、世界的に地球温暖化対策が喫緊の課題とされており、我が国も2020年10月に、2050年カーボンニュートラルの実現を目指すことを宣言した。国土交通省、経済産業省、環境省が連携して設置した「脱炭素社会に向けた住宅・建築物の省エネ対策等のあり方検討会」では、公的機関が取り組むべき課題として、公共施設への太陽光発電設備設置の標準化を挙げた。また、改正温対法において、市区町村は促進区域の設定に努めることとされており、2022年1月以降に脱炭素先行地域の公募が行われるなど、施設単体ではなく、エリアとして脱炭素を進める動きが加速している。

3D都市モデル（PLATEAU）は今後全国に展開されるオープンなデジタル・インフラである。これを活用して地域の太陽光発電量ポテンシャル及び太陽光発電パネル設置による光害の影響を算出するための方法論を確立することで、全国どこでも、建物から都市までの多様なスケールで分析が可能となる。また、これらの分析結果と災害リスクに関する情報などを組み合わせて、太陽光発電が有効なエリアを明らかにすることで、太陽光発電促進の重点エリア、将来の土地利用、コンパクトシティのあり方の検討へ活用するなど、3D都市モデル×カーボンニュートラルの具体化な政策が全国に展開されることが期待される。