太陽光発電の問題点 メリットもあればデメリットもある

太陽光発電の問題点として、発電ロスのことが挙げられます。

定格出力という言葉は、メーカーのカタログなどに記載される言葉です。太陽光発電ではソーラーパネルの表面温度が25℃、太陽光の日射強度が1kw/㎡という条件下での発電量を表します。
しかし実際の使用条件下では、定格出力の70%~80%が現実的な発電量であり、ここに大きなギャップが生じてしまいます。つまり実際の使用状況により、20%~30%の発電ロスが生じているわけです。

その要因はいくつか考えられますが、最も影響が大きいのはソーラーパネル表面の温度上昇による発電ロスです。実は太陽光発電は高温に弱く、ソーラーパネルの表面温度が10℃上昇すると、発電量は約5%低下します。

真夏のパネル表面は80℃にも達するので、定格出力の条件値25℃から55℃も高くなり、それだけで30%近くも発電量が低下してしまいます。真夏よりも春の方が全体的に発電量が多いのはこのためです。
さすがにメーカー側でもパネル表面の温度上昇を抑えるために、様々な工夫を施していますが、有効な打開策は見つかっていません。
影響は小さいとはいえ、パネル表面のゴミやホコリも発電ロスにつながります。ただし発電量の低下は5%に満たず、雨が降れば洗い流されるので大きな問題ではありません。
もう一つの要因は、パワーコンディショナーなど接続機器間の内部損失によるものです。メーカーごとの機器の性能差がありますが、大体5%前後のロスが生じます。

これらの構造的な発電ロスは、今のところは回避できない問題です。更にこれ以外にも、外的要因による発電ロスが日常的に発生します。例を挙げると、高い樹木や電柱の影が落ちたり、落ち葉や鳥のフンが付着したりする場合です。パネル全体ではなく一部分が影響を受けただけでも、パネルの構造上全体の発電量が低下する事もあります。

様々な要因が重なって発電ロスが発生するのは、ある意味仕方がない事だと言えるでしょう。太陽光発電システムの導入に関しては、その事を充分に理解した上で計画を立てる事が大切なのです。

 

その他の太陽光発電のデメリットについては、リンク先も参考にして下さい。

 

太陽光発電システムの価格とメ―カーの技術競争

一般家庭用の太陽光発電システムの設置費用は年々下落傾向にあります。一般的な家庭で設置される3.5KWもしくは4KWタイプでは、2010年には平均価格が65万円/KWからでしたが、現在はその価格が42万/KWから50万/KW程となっていて、総額では約145万円以上から200万円以下となります。この価格の下落傾向の理由はいつくかありますが、一つにはやはり各メーカーの技術革新と量産による価格競争によります。

また各自治体による太陽光発電システム普及のために独自の補助金制度を利用する家庭が増え、その設置数が伸びたこともありますが、J-PEC(太陽光発電普及拡大センター)の補助金の適用額が引き下げられたことも大きく影響しています。

ただこれは太陽光発電モジュールだけの価格なので、その他設置費用総額となると、直流を家庭用の交流電流に変換するパワーコンディショナーや設置機材、工事費用などを含めると、補助金を受給しない場合は200万円を優に超えます。
しかし各メーカーも太陽光発電モジュールの発電効率向上のためその技術にしのぎを削っています。例えば太陽光パネルです。

パナソニックはシリコンのハイブリッド構造を採用し、サンパワーは太陽光を遮る電極を背面にしたバックコンタクト方式を採用し発電効率を高め、またソーラーフロンティアは一般的なシリコンではなく化合物を使用しコスト削減するなどして発電効率と共に値段低減にも努めています。

またパナソニックや京セラはその営業網を活用して販売数を伸ばし、量産効果を高めているので、この先も太陽光システム自体の価格は下がる可能性が高いと思われます。

 

 

太陽電池の種類

最初に高純度のシリコンを原料に開発が始まった太陽電池は、基本原理はほぼ変わらずに素材の使い方で多様性が進んでいます。現在広く普及しているシリコンを使った太陽電池には、大きく分けて3つの種類があります。

最も歴史が古い単結晶シリコン太陽電池は、変換効率は高いのですがコストも高いため、以前よりシェアが小さくなっています。性能はいいので、小さな設置面積で効率的に発電する場合に向いています。今後シリコンの価格が低下すれば、再び注目される可能性はあります。

現在の主流は多結晶シリコン太陽電池です。これは製造に単結晶タイプほどの技術を必要としないため、コスト面で優れています。実用的な変換効率が20%近くまでアップしてきた事から、一般家庭用太陽光発電でも最大のシェアを占めています。

もう1つはシリコンをガラス状の固化体として扱う、アモルファスシリコン太陽電池です。この方法ではシリコンの使用量を結晶タイプの100分の1程度に抑えられるため、大幅なコストダウンが可能です。ただし変換効率はかなり低く、単独で使わず結晶タイプと組み合わせたり、コスト面の優位性を活かして大規模プラントで使われたりしています。非常に薄くできるので、フィルム状の太陽電池などにも応用できます

結晶シリコンとアモルファスシリコンでは、発電に利用できる太陽光の波長帯が違います。そこでこの2つのタイプを重ね合わせて、利用できる波長帯を広くしようと考案されたのが、多接合型太陽電池です。このタイプでは、シリコン以外の化合物を素材にした方法が進化していて、35%という高い発電効率を達成しています。

今後は使用するシーンやコストに合わせて、いろいろなタイプの太陽光発電システムを選ぶ事になるでしょう。中には印刷した面が発電するものや、シースルーのガラス面が発電するものなど、ちょっと遊び心をくすぐる製品も実用化が近づいていると聞きます。想像力を広げてみたら、そこはすでに至るところ太陽電池、そんな時代がそこまで来ています。

太陽光発電のメリットとデメリットのことなどはこちらの記事へ

 

太陽電池のしくみ

太陽電池の原理は19世紀に発見されました。今では多くの素材が採用され、様々な方式が開発されましたが、原理としてはどれもほぼ一緒です。

その基本原理はシンプル、ある決まった性質を持つ半導体を2種類以上重ねて、そこに太陽光を当てると、一方の半導体からもう一方の半導体に向けて電子の流れが生まれます。この単純な仕組みを利用しているのが太陽電池です。

発電素材として最初に使われたのがシリコンでした。現在でも性能的には、シリコン素材が最も高性能で安定しています。このシリコンに2つの違った性質を与え、N型とP型という2種類のシリコンにして貼り合わせたのが、最も基本的な太陽電池です。

太陽電池の仕組み

この2層になった太陽電池に太陽光が当たると、その接合部分から電子とホール(正孔)がとび出します。とび出した電子はN型シリコンの表面に向かって移動し、ホールはP型の表面へと移動します。この時電子はマイナスに荷電し、ホールはプラスに荷電しています。

この状態でN型とP型と両方のシリコン表面を導線でつなげば、マイナスの電子がプラスのホール側に向けて流れ出します。

この時、電子の流れと逆の向きに電流が発生するのです。これがPN接合の太陽電池です。

他にもP型とN型シリコンの間に、また性質が違うI型のシリコンを挟んだPIN接合の太陽電池もあります。変換効率が高まるので全体的に厚さを抑える事ができ、コストダウンにつながる利点があります。

太陽電池の素材はシリコン以外でも、同じ様な性質を持つ半導体なら作る事ができます。シリコンの価格は高いので、今後は別の素材の普及が加速すると考えられます。

素材はいろいろでも基本原理はほとんどいっしょ、太陽電池は研究者からすれば、非常に難しいテーマなのかもしれません。

参考リンク: JPEA

太陽光発電の導入計画

情報収集

太陽光発電の導入を考えたら、まずは情報収集からスタートしましょう。気軽にインターネットで検索すれば、様々な情報が手に入ります。また実際に展示場やイベントに足を運んでみたりして、複数の情報源を活用するのもおすすめです。もちろんこの段階で導入を決めるのは完全な準備不足、急ぐ必要はどこにもありません。

 

費用について検討

太陽光発電について大まかな知識を手に入れたら、同時に導入価格の相場についても確認しておきましょう。今はインターネットで安全に簡単に一括見積もりができるので、参考レベルで見積もりを取ってみましょう。

現在の自宅の光熱費を分析しておく事も大切なポイントです。太陽光発電を導入した場合に、どのくらいの経済的メリットが生まれるのか、後で必ず必要になるデータですから。

 

見積もりを依頼

ここまでやってみた上で前向きに検討するのであれば、次に直接販売店に見積もりを発注しましょう。今まで得た情報を元に、販売店を数店に絞り込んで詳しい見積もりを依頼します。

この見積もりでは販売店の担当者立ち合いのもと、専門家に自宅の屋根の状態を診断してもらったり、周辺の障害物など設置環境もチェックしてもらいましょう。見積もりなので費用が発生する事はありません。

それと一緒に予想発電量のシミュレーションもしてもらいましょう。経済的メリットが余りにも小さい場合は、導入を見合わせるのも選択肢の1つです。

 

契約する販売店を決める

詳細な見積もりが出来上がったら、販売店を1つに絞ります。価格の安さだけで考えずに、販売店としての信頼性を第一に検討すべきでしょう。

さて販売店を1つに決めたらすぐに契約、とは進まずに、もう一歩踏み込んで交渉しましょう。見積もりの内容と予算とを比較しながら、納得できる条件まで話し合うのは大切な事です。

ただし、一方的に値下げを要求するのはルール違反、お互いが合意できる範囲で調整しましょう。

契約へ

こうして販売店側との充分な事前協議が済んだところで、初めて契約段階に移ります。実際には他にも多くの条件をクリアする必要がありますが、まずは時間を掛けて検討する事と、決める前にもう一度考える事が重要です。1つでも不安に感じる部分が出て来たら、クリアするまで前に進まないこと。
太陽光発電は長く付き合うシステムですから、焦らずじっくりと計画を立てましょう。

参考サイト: 太陽光発電メリットデメリット