太陽光発電
solar power
2015年9月に、エネルギー、経済成長と雇用、気候変動等に関する持続可能な開発目標（SDGs）を掲げる「持続可能な開発のための２０３０アジェンダ」が国連で採択されました。同年12月には、今世紀後半に温室効果ガスの人為的な排出量と吸収源による除去量との均衡の達成を目指す「パリ協定」が発効され、脱炭素化に貢献する再生可能エネルギーの重要性が世界的に高まっています。
我が国においても、菅首相が2020年10月の就任後初の所信表明演説の中で「2050年カーボンニュートラル、脱炭素社会の実現を目指す」ことを表明し、国や企業が一斉にカーボンニュートラル実現へ動き出しました。さらに12月には政府が2050年時点での発電量に占める再生可能エネルギーの比率を今の３倍の「50%～60%」に引き上げる目安を示し、化石燃料から再生可能エネルギーへとエネルギー政策が大きく転換されることとなりました。
特に太陽光発電は、我が国の2019年度の発電量に占める再生可能エネルギー比率18%において、再生可能エネルギーのなかの37%を占める主要なエネルギー源となっており、再生可能エネルギーの大量導入を進めるためには、家庭から発電所と幅広い用途で活躍できる分散型電源として、太陽光発電の普及をさらに推し進められております。
当社は家庭用太陽光発電システムをはじめ、産業用太陽光発電システムの設置まで幅広い分野での太陽光発電システム導入をお手伝いさせていただいております。多くの実績で得た知見から、お客様のご希望に沿う発電システムのご提案させていただきます。
太陽光発電の特長
クリーンで枯渇しない
太陽光発電の最大の特長は、エネルギー源が無尽蔵で、クリーンである点です。石油を燃焼させて電気を起こす火力発電のように、発電時にCO₂（二酸化炭素）や、SOX（硫黄酸化物）、NOX（窒素酸化物）などの大気汚染物質を発生させることがありません。 1kWシステムの年間発電量を1,000kWhとした場合、結晶系シリコン太陽電池によるCO₂削減効果は、年間で399.5kｇ/kWh。石油の削減量 は、年間で227リットルになります (出典：太陽光発電協会「表示ガイドライン（2021年度）」）。
設置場所を選ばない
太陽光発電システムは、導入するシステムの規模に関係なく発電効率がほぼ一定です。設置する場所の広さに合わせて自由に規模を決められるため、一般家庭から大規模施設まで、それぞれの施設に合ったシステムを設置できます。発電時に騒音を出さないので、日射量さえ確保できれば、設置場所を選びません。屋根や屋上などへの設置のほか、近年ではビルの壁に設置するケースもあります。
非常用電源として利用できる
太陽光発電システムは停電などで電力会社からの電気供給が止まってしまった場合でも「自立運転機能」に切り替えることにより、太陽光発電システムで作った電気を使用できます。
太陽光発電システムの仕組み
住宅用太陽光発電システム
| 太陽電池モジュール | 太陽の光エネルギーを電気に変換する装置。 |
|---|---|
| 接続箱 | 太陽電池モジュールからの直流配線を一本にまとめ、パワーコンディショナに送るための装置。 |
| パワーコンディショナ （パワコン） |
太陽電池モジュールで発電した直流電力を、家庭で使える交流電力に変換するための装置。 また、太陽光発電システムを設置しているお宅が停電になると、システムは自動的に停止しますが、太陽の出ている時間帯は発電することができるため、自立運転機能のスイッチを入れると、その電力を利用することができます。 |
| 分電盤 | 家の配線に電気を分ける装置。 |
| 蓄電池 | 電気をためる装置。 昼に太陽光発電システムで発電した電気をためて、夜に使って自家消費を増やしたり、夜に貯めた電気を昼に使ってピーク電力を減らしたりできます。停電の際に、電気をためていれば夜でも電気を使うことができます。 |
| 発電量モニタ | 発電量や消費電力量などを表示する装置。 電気の使用量が見えることで省エネ意識が芽生えます。 |
産業用太陽光発電システム
| 電池アレイ | 直並列接続された複数の太陽電池モジュールを機械的、電気的に架台に取り付けた太陽電池群。 |
|---|---|
| 太陽電池モジュール （ＰＶ） |
太陽光エネルギーを直接電気エネルギー（直流）に変換するパネル。 |
| 太陽電池架台 | 太陽電池モジュールを所定の傾斜角を持って取り付けるための架台。一般的には鋼やアルミ合金製であることが多い。屋根建材型の太陽電池モジュールの場合は不要となることがある。 |
| 接続箱 | 直列ごとに接続された太陽電池モジュールから配線を一つにまとめるためのボックス。太陽電池の点検・保守時などに使用する開閉器や避雷素子の他、太陽電池モジュールの電気が逆流しないようにするための逆流防止ダイオード又はヒューズも内蔵している。パワーコンディショナと一体になっている場合もある。 |
| パワーコンディショナ （ＰＣＳ） |
太陽電池モジュールから発生する直流電力を最大限引き出すように制御するとともに交流電力に変換する。通常、電力会社からの配電線（商用電力系統）に悪影響をおよぼさないようにする連系保護装置を内蔵している。自立運転機能を備えている場合は、商用電力が停電した際に特定の負荷に供給できる。 |
| 分電盤 | 商用（買電）電力を建物内の電気負荷に分配する。 |
| 買電用受変電設備 | 電力会社からの商用電力系統（６．６ｋＶなど）を受電し、必要に応じて低圧の動力電源（３相３線２００Ｖ）、電灯電源（単相３線２００／１００Ｖ）に変換する。低圧受電で本設備がない場合もある。 |
| 買電用積算電力量計 | 電力会社からの買電量（需要電力量）を測定するための電力量計。 |
| 売電用積算電力量計 | 太陽電池で発電した電力を商用電力系統へ売電する時の売電量を測定するための電力量計。需要者側で費用負担する必要がある。売電の契約種類によって機器が異なることもあり注意が必要。 |
| ＰＡＳ | 高圧気中負荷開閉器のことで、架空引込方式の場合の配電線路の分岐・区分用開閉器。 |
太陽電池の発電原理
太陽光発電システムの中心になっているのが、太陽電池です。太陽電池は、太陽の光エネルギーを吸収して直接電気に変えるエネルギー変換素子です。シリコンや化合物などの半導体で作られており、この半導体に光が当たると、日射強度に比例して発電します。「電池」という名前がついていますが、電気をためる機能はありません。太陽光発電は英語ではPhotovoltaic（PV）power generationと呼ばれています。
現在最も多く使われている太陽電池は、シリコン系太陽電池です。この太陽電池では、電気的な性質の異なる2種類（p型、n型）の半導体を重ね合わせた構造をしています。
太陽電池に太陽の光が当たると、電子（－）と正孔（＋）が発生し、正孔はp型半導体側（裏側）へ、電子はn型半導体側（表面）へ引き寄せられます。このため､表面と裏面につけた電極に電球やモータのような負荷をつなぐと電流が流れ出します。
