太陽光発電(Photovoltaic Power Genereation)は太陽電池を利用して、太陽光の持つ膨大なエネルギーを電気に変換する発電方式です。
設置費用が高く、思うように設置するのも大変ですが、ここ数年の各メーカーの競争により、価格が下がりつつあります。また温暖化問題を解決してくれる1つとして注目されたことにより、公的な補助も復活し、さらに設置しやすくなってきております。
特徴
良い点
- 太陽光を利用する再生可能エネルギーなので化石燃料に依存しない。(注1)
- 発電した場所で利用できるので、送電のためのコストが削減できる。
- 災害時、停電になっても、天気が良ければ室内の電気をまかなうことができる。(システムをご確認下さい)
- 温室効果ガスの排出量が他の発電方式に比べて少ない。
- 可動部分がないので、騒音もなく、機械的なメンテナンスも必要としない。(電気的には定期的にメンテナンスが必要)
欠点
- 発電量が天気により左右されやすい。
- 夜間や曇り日は発電できない。
- 発電電力量あたりのコストが割高である。
宮崎県全部の面積に、太陽光パネルを敷き詰めると、昼間、県内で使う電気の全てをまかなうことができるという試算もあるようです。
注1:製造時のエネルギーは化石燃料を使うので、この話はおかしいのでは・・・と言われることがあります。
太陽光発電システムのシステムの製造から廃棄までに使われるエネルギー量(機械や装置の製造から運用に必要なエネルギー)が、システムによって発電されるエネルギーにより回収されるまでの期間ことをペイ・バック・タイムといいます。
実際計算すると、多結晶シリコンで1.5年、アモルファスシリコンで1.1年、化合物薄膜(CIS)で0.9年となっています。
太陽電池の呼び方
太陽電池の種類
単結晶シリコン太陽電池
単結晶シリコン太陽電池(以下単結晶型)の歴史は最も古く、最初に開発された太陽電池です。
高純度のシリコン(ICやLSIに使われるシリコンで、純度が99.999999999%にもなります。9が11個も並ぶのでイレブン・ナイン・シリコンと呼びます)を利用しています。
最近の研究では、これほど高純度のシリコンを使用しなくても(それでも9が6~7個は並びます。ソーラーグレード・シリコンと呼びます)発電できることが分かりました。
多結晶シリコン太陽電池
多結晶シリコン太陽電池(以下多結晶型)は、単結晶型を製造した際にでた“端切れ”を集めて溶かし、再度塊に固めたものを利用しています。
発電効率は、単結晶型よりも低いですが、製造コストが安くなるため、費用対効果で考えると単結晶よりすぐれています。
最近はこのタイプが主流になってきています。表面が光の反射により、キラキラして見えます。
アモルファスシリコン太陽電池
アモルファスシリコン太陽電池(以下アモルファス型)はアモルファスシリコンという素材を使用しています。結晶型(単、多結晶)と比べて高温時でも出力の低下が少ないと
いう特性があります。
ただ、太陽光に含まれる紫外線により劣化しやすいという難点がありましたが、材料の変更などにより、問題も解決しているようです。
電卓に使用されている太陽電池は、このアモルファス型が多いようです。
薄くフィルム状の太陽電池も作ることができます。
化合物系太陽電池
シリコン以外の無機化合物(銅、イリジウム、ガリウム、アルミニウム、セレンなど)
を材料に製造されています。CIS型、CIGS型などと呼ばれます。
高価でしたが、性能の向上と量産化に成功し、段々と価格が下がってきたようです。
ちなみに、宇宙で使われる太陽電池は、今はこの型が多いようで、最高35%もの変換効率を持つものもあります。
有機系太陽電池
無機化合物に対して、有機化合物を材料に使用しています。
材料や製造コストは、これまでの太陽電池に無いぐらい安くなりますが、変換効率が低い、寿命が短いなど克服しなければならない問題があります。
色素増感型太陽電池もこの種類で、向こうが透けて見えるぐらい薄く、また、赤や黄色などカラフルな太陽電池を作ることができます。
その他
このほかに、単結晶型とアモルファス型を積層したものも、販売されているようです。
HIS型と呼ばれます。それぞれの良いところが活かされているようです。
簡単な表にしますと・・・
◎特に良い○良い△他より劣る
単結晶型 | 変換効率 | 設備費 | 設置費 | 設置面積 | 発電量 | 温度特性 |
14~15% | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | |
評価:設置面積に対する発電量は、まずまずといったところ。 夏場のパネルが高温になるときに、出力の低下がみられる。 |
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多結晶型 | 変換効率 | 設備費 | 設置費 | 設置面積 | 発電量 | 温度特性 |
12~14% | ◎ | △ | △ | △ | △ | |
評価:価格は安めだが、同じ発電量を得るのに、枚数を多く設置しなければならない。 単結晶型同様、夏場のパネルが高温になるときに、出力の低下がみられる。 |
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アモルファス型 | 変換効率 | 設備費 | 設置費 | 設置面積 | 発電量 | 温度特性 |
7~8% | ◎ | △ | △ | △ | ◎ | |
評価:価格は安めだが、同じ発電量を得るのに、枚数を多く設置しなければならない。 | ||||||
化合物型 | 変換効率 | 設備費 | 設置費 | 設置面積 | 発電量 | 温度特性 |
16~18% | △ | ○ | ◎ | ◎ | △ | |
評価:発電効率が高いので、設置面積が狭くて良いが、本体価格は高め。 | ||||||
単結晶+アモルファス型 | 変換効率 | 設備費 | 設置費 | 設置面積 | 発電量 | 温度特性 |
16~18% | ○ | ○ | ◎ | ◎ | △ | |
評価:単結晶型とアモルファス型の良いところを出し合っている。本体価格は少し高め。 |
設置(接続)方法
系統連系システム(電力会社に繋ぐ方式)
太陽光発電システムを電力会社の配電線に接続し、発電中は家庭内で電気を使用して(自家消費、余った電力(余) 剰電力)を電力会社に売るシステムをいいます。
台風等の災害時に長時間停電する場合は、インバーターを系統連系から自立運転に切り替えることにより、家庭内の電気を1,500Wまで賄うことができます。(ただし、おひさまがさんさんと降りそぞいでいる時のみ)
詳しくは、太陽光発電の取り扱い説明書で確認されるか、設置した業者にお問い合せ下さい。
システムについて
○独立系システム(電力会社と繋がない方式)
主として離島や山間部へき地、一部の街灯などで使われます。
電力会社の電線に接続せずに、設置場所のみで発電した電力を使用します。
昼間はバッテリーに貯めて、夜間も使用できるようにしたりします。街灯などはLEDを使用して、消費電力を極力減らすようなシステムになっています。