【太陽光発電】仕組みとメリット・デメリット

【太陽光発電】仕組みとメリット・デメリット

二酸化炭素を排出しないエコな発電方法としてメジャーな太陽光発電。
最近、「太陽光発電を設置している家が増えたなぁ」と感じている方は多いと思います。

太陽光発電には、たくさんのメリットがあるといわれています。

例えば、「災害時などで停電しても使える」「地球にやさしい」「余った電気が売れる」などを聞いたことはありませんか?

しかし、メリットばかりではなく、デメリットもきちんと知っておきたいところですよね。

今日は、太陽光発電の仕組みとメリットとデメリットについて検証します。

太陽光発電とは

そもそも太陽光発電とは何でしょうか?

太陽光発電は、太陽の光エネルギーを使う発電方法です。
太陽の光はたくさん使っても枯渇しないため、再生可能エネルギーの1つとされ、二酸化炭素をはじめとした温室効果ガスを発生させない発電方法です。

再生可能エネルギーの中でも代表格として扱われており、国内で最も多くの発電量を誇ります。

経済産業省のデータによると、2019年時点で日本全体の発電量のうち、再生可能エネルギーは8.1%。
この全体に占める太陽光発電の割合は5.2%になります。

そのほかの風力発電が0.6%、バイオマス発電が2.1%であることから水力発電を除けば、再生可能エネルギーの半分以上を占めています。

太陽光発電の仕組み

太陽光発電のシステムは、「太陽電池・アレイ」、「接続箱・集電盤」、「パワーコンディショナ」で構成されています。

太陽電池の基本単位である「セル」は、樹脂や強化ガラス、金属枠で保護して強度を高めています。これが住宅の屋根に設置される「太陽電池モジュール(ソーラーパネル)」と呼ばれるものです。

また、このモジュールを複数並べて接続したものが「アレイ」と呼ばれ、大きな電力を生みます。

電力は、太陽電池モジュールと家庭の分電盤の間の「パワーコンディショナ」と呼ばれる電力用半導体と、制御を行う電子回路によって直流から交流に変換され、各家庭で使用されます。

太陽光発電のメリット

太陽光発電のメリット

では、太陽光発電にはどのようなメリットがあるのでしょうか?
それぞれ見てゆきましょう。

温室効果ガスの削減

再生可能エネルギーは二化炭素を排出しないことから、世界では温室効果ガスによる地球温暖化の抑制にも効果があると見られています。

火力発電は、石炭や石油、天然ガスといった輸入した化石燃料に依存していることから、エネルギーの自給率の上でも、この化石燃料への依存が深刻な問題となっています。

化石燃料に依存するということは、原油などの購入に資金が海外へ流出することになるため、依存度を下げることは、この資金流出抑制にも貢献することになります。

光熱費を大幅に削減できる

太陽光発電の魅力は、何と言っても毎月の光熱費を節約できること。

家庭の電力使用状況に応じた料金プランと、太陽光発電、オール電化などのシステムを上手く組み合わせれば大幅な光熱費の削減が期待できます。

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余った電気は売ることができる

日中仕事などで家を空け、電気を使用するのは主に夕方以降という方は、「せっかく昼間に発電できたとしても電気が余ってしまったらもったいないのでは?」と考えると思います。

しかし昼間に発電して余った電気は、蓄電池に貯めることで、発電しない時間帯に使うことができ、余った電力は電力会社に売ること(=売電)も可能です

「買う」電気代を抑えながら、「売る」電気代を増やすので、経済的にもメリットがあります。

売電(fit)制度とは

FITとは、FITはエネルギーの買取価格を法律で決める「Feed-in Tariff」を略した言葉で、太陽光発電した電力を売電するときのルールを定めた、「固定価格買取制度」のことです。

太陽光や、風力、水力、地熱、バイオマスなど、再生可能エネルギーで発電した電気を電力会社が一定期間、国が定めた価格で買い取ることを義務付けました。

ドイツやイギリス、スペインが先行して導入し、日本においては住宅用太陽光発電(余剰売電)が2009年に、産業用の全量売電が2012年にスタートしています。

経済産業庁資源エネルギー庁:固定価格買取制度

災害時にも使える

太陽光で発電した電気を蓄電池に貯めれば、太陽が出ていない夜間でも電気を使えるだけでなく、停電時のバックアップ電源として使用することもできます。

災害で発電所や送電線などに被害が起きた時でも、太陽光発電の設備さえ無事ならいつもどおりに電気が使えます。

専用のコンセントに電気製品を差し込めば、自家発電した電気を使ってラジオやテレビ、携帯電話の充電などを行うことができます。

もしもの時に備えることができるので安心です。

太陽光発電のデメリット

太陽光発電のデメリット

環境に優しくて経済的にとてもお得であることが分かりましたが、デメリットもあります。
それぞれ見てゆきましょう。

設置費用が高い

太陽光発電を導入するためにはほとんどの場合、100万円以上の設置費用がかかります。

太陽光発電には太陽電池(セル)を接続し、樹脂などで強度を上げた太陽光モジュール(ソーラーパネル)や、それら複数接続したアレイが用いられています。

また太陽電池で得られる電気を家庭などで使用するには、変換する必要があるためパワーコンディショナ(パワコン)と呼ばれる設備も同時に設置することが必要です。

これらを含め架台や工事費なども入れると、太陽光発電設備のシステム費用は高くなる傾向にあります。

毎年価格下落の傾向が見られますが、それでも2016年の通年のシステム費用は36.7万円/kW(キロワット)であり、1kWの発電を得るためにはこれだけのコストが発生するということになります。

また太陽光モジュールやアレイは、設置すれば永久にそのまま使用できる、というわけにはいきません。

発電量の維持や安全性確保の観点から、定期点検が必要になります。

台風や大雨、土砂崩れなど災害などでモジュールやパワコンなど、太陽光発電の設備が破損すれば修理をする必要が出てきます。

太陽光発電をやめる場合も、その廃棄に費用が発生するため、全体的にコストがかかることがデメリットになっています。

設置に向かない家屋もある

メーカーによっても異なりますが標準的な太陽光発電のパネルは1枚あたりだいたい15kg程度です。

住宅の屋根だと20枚程度になることが多いですが、その場合には屋根全体に300kg程度の負荷がかかることになります。
家屋の構造によっては重たいパネルを避けて選ぶ必要が出てきます。

更に、斜線制限の都合などから北向き一面の屋根形状であったり、極端に屋根が小さい場合には満足できるほどの発電量が得られない可能性があります。

また、そのほかにも塩害や積雪など、地域特有の環境も考慮する必要があります。

出力制御が起きる可能性がある

地域によっては出力制御が起きる可能性があります。

出力制御とは、太陽光発電の発電量が増えることで、電力の供給量が需要を大きく上回った場合に、太陽光発電設備が発電しないよう電力会社側が制御することです。

簡単に言うと出力制御が起こると、太陽光発電がせっかく発電しても電気を売れない可能性があることを意味します。

10kW未満のいわゆる住宅用太陽光発電に関しては、北海道電力、東北電力、北陸電力、中国電力、四国電力、九州電力、沖縄電力のエリアが出力制御の可能性があるエリアとされています。

まとめ

いかがでしたか?

太陽光発電は、再生可能エネルギーの中でも導入が進んでおり、比較的導入しやすい発電方法です。

デメリットはあるものの、メリットとしての恩恵も大きく、普及が進めば短期的にも長期的にも私たちの生活を支える基盤の一つとなってくれることでしょう。

地球温暖化やエネルギー問題を解決していくためにも、太陽光発電や再生可能エネルギーへの理解を深めてみませんか?

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