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太陽光発電システムの基本知識【よくわかるまとめ】

2019.9.3

再生可能エネルギーのひとつであり、企業のほか一般世帯での導入例も増えている太陽光発電システムの概要についてお話しします。

太陽光発電システムの構成は?簡単に発電できる?

一般的な家庭用の太陽光発電システムは以下のような要素で構成されています。

  • ソーラーパネル(太陽光パネル)
  • 接続箱
  • パワーコンディショナー(パワコン)
  • 分電盤
  • 電力メーター
  • 蓄電池
太陽光発電のシステム構成

太陽光発電システムの仕組みについては「太陽光発電の仕組みをおさらい!発電システムや産業用設備の仕組みもわかりやすく解説!」を参照してみてください。

各要素の太陽光発電システムにおける役割については次の章で紹介します。

太陽光発電システムの基礎知識【構成を解説】

以下では、太陽光発電システムを構成する各要素について解説します。

【太陽光発電システムの仕組み】ソーラーパネル

ソーラーパネルは太陽電池素子で太陽光を受けてエネルギーを得るための装置であり、「太陽光モジュール」「ソーラーモジュール」とも呼ばれます。

ソーラーパネルの構成単位として用いられるのが「セル」「モジュール」「アレイ」です。セルは最小単位であり、太陽電池素子そのものを指します。モジュールはセルが複数組み合わさり、1枚のソーラーパネルを構成したものです。さらに複数のモジュールが組み合わさり、アレイを形成しています。

太陽光を効率良くエネルギーに変換するためには、ソーラーパネルの変換効率が重要です。変換効率はソーラーパネルの種類によって変わります。市場で最も高いシェアを占めているのは、変換効率が優れている単結晶シリコンパネルです。

一般的なソーラーパネルの寿命は20~30年程度と考えられています。ただし、屋外に設置するため、風雨などによるダメージを受けることを考慮に入れ、定期的なメンテナンスが必要です。

ソーラーパネルについて詳しくは「太陽光パネルの価格・寿命・設置メリットを解説【太陽光発電の基礎知識】」を参照してみてください。

【太陽光発電システムの仕組み】パワーコンディショナー

パワーコンディショナーは太陽光パネルで変換された直流の電気を家庭や施設で使える交流の電気に変える装置です。

パワーコンディショナーにも太陽光パネルと同様に変換効率があるため、可能な限り高効率のものを選ぶのが基本です。また、最大定格出力などのスペックや、最大電力点追従機能 (MPPT)、自立運転機能など機能面にも注目して選びます。

近年は、バーチャルパワープラント(仮想発電所)やリソースアグリゲーターを活用してエネルギー運用を分散化する動きが活発になっています。そのため、保護機能や電力系統側へ貢献する機能の有無もパワーコンディショナーの選択基準になってくるでしょう。

パワーコンディショナーの寿命は15年程度と考えられています。通常は太陽光パネルよりも早くパワーコンディショナーが寿命を迎えることになります。

パワーコンディショナーについて詳しくは「パワーコンディショナーとは?太陽光発電用パワコンの価格・仕組み・寿命を解説」を参照してみてください。

【太陽光発電システムの仕組み】蓄電池とは?

蓄電池とは、太陽光発電システムで生成した電気を貯めておくための装置です。蓄電池があれば、雨や雪の日、夜などの日照がないタイミングでも、貯めておいた電気を使用できます。

さらに、電気料金の安い深夜の時間帯に蓄えた電力を昼間に使用することで、電気代の節約が可能です。また、エネルギー需給のバランスを調整する「ピークシフト」にも活用できます。うまく活用すれば、電力会社からまったく電気を買わず、自家発電のみで生活する「オフグリッド」生活を送ることも可能です。

また、電力会社に売電するためには、原則として蓄電池が求められます。今後はネガワット取引などの普及が予想されているため、さらに蓄電池の需要が高まっていくと予想されます。一方、都心部のように商用電気が十分に供給されているエリアでは、導入メリットはそれほど高くないという考えもあります。

蓄電池の寿命は、内蔵されている電池によって異なります。一般的なリチウムイオン電池の寿命は約10年です。

蓄電池について詳しくは「太陽光発電システムに蓄電池を後付けするには?パターン別に解説!」を参照してみてください。

【太陽光発電システムの仕組み】分電盤とは?

分電盤(ブレーカー)とは、パワーコンディショナーで作られた電気を、各電源や蓄電池に分配する装置です。分電盤自体は一般的な家庭に設置されているものですが、太陽光発電システムに組み込む場合、専用のものを選ぶ必要があります。分電盤の寿命の目安は、設置から13年程度です 。

分電盤

分電盤について詳しくは「分電盤とは?交換タイミングや費用、太陽光発電やIH対応などについてもわかりやすく解説!」を参照してみてください。

【太陽光発電システムの仕組み】接続箱とは?

接続箱とは各ソーラーパネルとパワーコンディショナーの配線をつなぎ、エネルギーを取りまとめるための装置です。

接続箱には、入力上限である最大入力電圧が規定されています。そのため、ソーラーパネルの展開規模に合った最大入力電圧の接続箱が必要です。また、最大入力電圧、屋外での耐性の有無によって、住宅用・産業用・屋内用・屋外用といった種類に分けられています。一般的な接続箱の寿命は、10~15年です。

【太陽光発電システムの仕組み】電力メーターとは?

電力メーターとは、電気エネルギー量を測定するための機器です。一般的な家庭には、電力会社から送電されたエネルギー量を計測する買電用のメーターが設定されています。太陽光発電システムによる電気を売電する場合、「逆回転防止機能」が搭載された売電用のメーターが必要です。

電力メーターには、計量法で有効期限が定められています。各メーカーの有効期限は、貼付けされている検定ラベルで確認可能です。

電力メーター

ビジネス視点で見る太陽光発電システムの導入

太陽光発電システムを導入する際の費用内訳やメリット、また売電や産業用太陽光発電投資など、太陽光発電システムのビジネス事情についてお話しします。

太陽光発電のシステム導入費用やメリットは?

産業用太陽光発電システムの導入費用や具体的なメリットについてお話しします。

導入費用

太陽光発電システムの導入費用は「機器費」「工事費」「設置費」に分けられます。導入のコストは年々下がってきており、2019年時点では1kWあたり23万円程度で設置可能です。また、国や自治体からの補助金・助成金を利用して負担を軽減することもできます。

太陽光発電システムの導入費用について詳しくは「太陽光発電の設置費用と近年の価格推移【2019年度版】」を参照してみてください。

メリット

太陽光発電の最もたるメリットはクリーンで環境にやさしい点です。また、化石燃料のように有限のエネルギー源を使用していないため、半永久的なエネルギー供給が期待できます。また、大型地震が国内で相次いでいることから、災害時の非常用電源としても期待されています。

太陽光発電のメリットについては「太陽光発電のメリットとデメリットを電気代や環境面からまとめてご紹介!」を参照してみてください。

太陽光発電システムを導入して売電!

太陽光発電は余剰電力を売って収入を得られることから、投資としても注目されています。

売電の価格を一定の期間保証するのが「固定買取価格制度(FIT制度)」です。産業用太陽光発電の売電価格は、FIT制度によって20年間固定されます。固定買取価格は資源エネルギー庁から毎年度発表されます。また、500kW以上の大規模なシステムの売電価格については入札で決定されます。

売電について詳しくは「固定価格買取制度(改正FIT法)とは?太陽光発電の売電についてわかりやすく解説」を参照してみてください。

太陽光発電システムをビジネスとして投資するのはあり?

上述したとおり、太陽光発電システムは投資対象として選ばれることも多くなってきました。

FIT制度によって長期的な売電価格が保証されていることから、収益の見通しが立てやすいといえます。高額な初期費用がネックですが、補助金や助成金を利用することでコスト軽減が可能です。

また、実際の収益には日照条件や周辺環境が関係してきます。収益を安定させるためには、設置場所の環境やソーラーパネルの性能が重要です。

メガソーラーについては「メガソーラーとは?ビジネスで注目されるメガソーラーのメリットや注意点、導入事例もご紹介」を参照してみてください。

太陽光発電投資について詳しくは「太陽光発電に投資すべき?失敗しないためにはリスクを回避するのが大切!」を参照してみてください。


太陽光発電システムの概要についてお伝えしました。太陽光発電は、自家消費用としても投資用としても、導入例が増えています。

今後は、さらに私たちのエネルギー利用において身近な存在になっていくかもしれません。

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