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太陽光発電とは? 太陽光発電とは?


太陽光発電とは
● 太陽光発電とは
太陽の光エネルギーを吸収して電気に変える【太陽電池】を使った発電システムを、太陽光発電と呼んでいます。太陽光発電システムは、太陽電池を配置した【太陽電池パネル】と、太陽電池で発電した電気を家庭用の交流100Vに変える【インバーター】で大枠、構成されています。この他に電気の逆流を防ぎ、集電する接続箱、電力売買電メーターなどが加わります。

● 太陽光発電の特徴
エネルギー源が太陽なため無尽蔵で無償、しかも電気を作るときにNOx・CO2などの有害物質を出しません。電力会社に頼らず電気を自給できるシステムも作れるだけでなく、太陽光パネルは機械的に動作する部分がないので維持管理がたやすく、20〜30年の長寿命だと言われています。

● 太陽電池(PV)の原理
太陽電池は太陽の光が入射したときの日射量に応じて電気を起こす半導体です。発電した電気をためる電池の機能はありません。世界ではPV(Photovoltaic)・ピーブイと呼ばれています。

● 太陽電池パネル(太陽電池モジュール)
太陽電池として使用できる最小の単位(セル)をつなぎ合わせ、ガラスやプラスチックで保護して、設置しやすくしたものを太陽電池パネルもしくは太陽電池モジュールと呼んでいます。皆さんが日ごろ家の屋根で見かけるのはこのパネルです。

● 太陽電池のパネルの種類と特徴
現在、太陽光発電システムとして製品化されている太陽電池には【シリコン多結晶】、【シリコン単結晶】【アモルファス】、それらを組み合わせた【ハイブリッド型】があります。それぞれに価格・重量・変換効率が異なるので一概にどれが優れているということは言えず、システムにあったものを選ぶ必要があります。特殊用途として化合物系のものもあり、さらに近年色素系や球状のものも注目されています。

太陽電池の種類 変換効率 コスト 特徴
単結晶シリコン 13〜20% 豊富な使用実績・効率化が比較的高い
多結晶シリコン 13〜20% 比較的に大量生産に向く、現在主流
アモルファス 8 〜13% 大量生産に向き、加工性に富む(建材化が容易)

● 発電効率と温度の関係
単結晶・多結晶の太陽電池は温度が上がると効率が下がります。電池の種類により異なりますが、平均1℃上がるごとに0.4〜0.5%効率は下がるとされています。このため、真夏の発電効率は12ヶ月中で一番低くなります。(しかし日照時間・量がともに多いため結果的に発電量は多くなります。)アモルファスは温度に影響を受けることが少なく夏場の発電も確保されます。


太陽光発電システムの種類
太陽光発電システムは独立型システムと系統連携型システムの二種類があります。

● 独立型システム
電力会社の系統(送電線)と完全に分離したシステムで、電力会社とは無関係・独立に発電して独自に使用します。
太陽光が少ない曇りの日や夜間に運転する場合には、バッテリー(蓄電池)に電気を貯めておく必要があります。

● 系統連系型システム
電力会社の電力系統(送電線)と太陽光パネルを連系(接続)して電気を売買できるようにするシステムです。
発電量が自家使用を上回っている時間帯は余った電気を電力会社に売る事ができ、不足するときには電力会社から電気を買うことができます。
住宅用太陽光発電システムや公共産業用太陽光発電システムは、ほとんどこの方式です。


太陽光発電システムの構成機器(太陽光パネル以外)
● 接続箱
太陽電池からの配線を一本にまとめてインバーターに送る装置です。また太陽電池に電気が逆流したり、一度に大きな電流が流れないようにする機能をもっています。

● インバーター(パワーコンディショナー)
太陽電池で発電された直流電気を、電力会社と同じ交流電気に変え、家庭用電化製品に使えるようにする装置でパワーコンディショナーとも呼ばれています。停電時に運転するための自立運転機能を備えているものもあります。電力変換効率は、各メーカーとも90〜95%程度です。

● 分電盤
受電盤からの電力を建物内の電気負荷に分配します。太陽電池系統と商用電源系統との連系点になります。

● メーター(電力量計)
電力会社から買い入れた電力量を計測する装置。系統連系型太陽光発電を設置した場合、電力会社から購入するときの買電用メーターと、電力会社に売電した電力を把握するための売電用メーターの二つが必要となります。

● バッテリー(蓄電池)
太陽光で発電した電気を溜めておくために使います。これを接続させると昼に発電した電気をためて置き、発電のない夜に使用することができます。主に独立型システムで使用します。

● 充放電コントローラー
バッテリーに適正範囲の電気を溜め込ませるため電圧を監視する機器です。バッテリーがいっぱいになると充電を止め、逆に減ってくると充電を始めます。


その他
● 助成制度
太陽光発電の普及促進を図るため国・地方自治体等が太陽光発電設置者に補助金を出す制度です。国の制度として新エネルギー財団が行っている【住宅用太陽光発電導入基盤整備事業】がありますが、募集年度、時期により補助内容に違いがあります。詳しくはリンク先を参照してください。

● 日本の太陽光発電の普及について
日本の太陽光発電の生産普及率は世界第一位です。世界のシェアーの約50%を占め、欧州全部の2倍以上、米国の2倍弱です。日本の太陽光発電の普及の特徴は、個人住宅への設置を普及の柱としている点にありその実績から、現在、諸外国から見習われる対象となっています。


太陽光発電に良く使われる専門用語説明
※逆潮流
太陽光発電システムで発電した電気を電力会社へ送り買い取ってもらうことをいいます。

※系統
電力会社の送電線網のこと。

※連系
電力会社の送電線と太陽光パネルの電気を接続すること。

※負荷
太陽光発電に接続する電気器具類のこと。蛍光灯やポンプ

※セル
太陽電池の機能をもつ最小の単位のことで一般的に約10cm角、12.5cm角、15cm角又は丸のシリコンの薄い板(結晶系の場合)などがあります。

※モジュール
セルをつなぎ合わせて、使うのに便利な電圧を取り出せるようにパッケージに収めたもの。工事の際に取扱う最小単位のものです。

※アレイ
大きな電気を取り出せるようにモジュールを何枚か組み合わせ架台に並べた物。

※自立運転
電力会社が停電したときに、非常用の電源として使える機能。



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