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太陽光発電について

「ソーラーシステム」という言葉をよく耳にしますが、太陽のエネルギーを利用するシステムには様々なものがあります。単にソーラーシステムといわれただけでは、なにを指しているのかわかりません。住宅で太陽エネルギーを利用するシステムには、「熱」を利用するものと、「光」を利用するものがあります。 太陽の熱を利用するシステムは「太陽熱温水器」(ソーラー温水器)と呼ばれ、温められた水はお風呂のお湯などに利用されます。 一方、太陽の光を利用するシステムは「太陽光発電」(ソーラー発電)と呼ばれ、太陽の光を電気に変換し、家庭内で消費される電力をまかなったり、余った分を電力会社に売ったりします。 最近では熱の利用より光の利用が注目されており、ソーラーといえば太陽の光を利用した太陽光発電が主流になっています。

「あなたの家の小さな発電所」 太陽光発電とは?

太陽電池とは、太陽の光を電気に変換する光電気変換素子のことをいいます。しかし、「電池」という言葉がついているので、その役割が非常に紛らわしいです。 「電池」と聞くと、電気を溜めておくもののように思えてしまいますが、太陽電池は電池といっても電気を溜めるわけではありません。 なぜ「電池」と名前が付いてしまったのかはわかりませんが、「太陽光発電器」や「太陽光電気変換器」の方がイメージをつかみやすいのではないでしょうか。 一般的に太陽電池という言葉が馴染んでしまっているので、どうにもなりませんが、太陽電池は「電池」ではなく「発電機」なのです。

太陽電池は、光を当てる面はN型シリコン、裏面はP型シリコンという積層構造の半導体で構成されています。厚みは約200〜300㎛程度の薄い板状のものです。この半導体に光が当たると光電効果により電気が発生するしくみになっています。太陽光発電システムとは、簡単に言えば屋根に設置した太陽光発電パネルから電気を発電し、その電気を家庭で使用し、余った電気を電力会社へ売るというシステムです。自宅の屋根は、小さな発電所となり太陽光という無尽蔵エネルギーにより自家発電し、余った電気を電力会社が買取る仕組みとなっています。

モーターは電気を回転運動に換えることができ、逆に回転運動を与えると電気を作り出してくれます。基本的にモーターと発電機は同じ仕組みです。同じように電気は光に換えることができ、逆に光から電気を作ることができます。 じゃあ電球に光を当てれば電気ができるのかと質問されると、そう単純なものではありません。しかし光も一種のエネルギーなので、電気に変換することができるのです。その変換に用いられているのが半導体です。半導体と聞くと、コンピューターやハイテクといったイメージを持ってしまいますが、そんなに複雑なものではありません。物質には電気を通す導電体(鉄や銅など)と電気を通さない絶縁体(ゴムやガラスなど)とがあります。その間にあるのが半導体で、材料としては主にシリコンが使われています。 これらはICチップに使われているので、難しいイメージがありますが、太陽電池の構造は意外と単純で、プラスの性質を持ったP型半導体とマイナスの性質を持ったN型半導体を貼り合わせただけの構造なのです。

人類の生命維持に欠かせないエネルギーには、いろいろな種類があります。その多くは化石燃料をエネルギー源として使用していますが、結果的に、それらは多くの二酸化炭素を排出し、地球環境の悪化を招いている、ひとつの要因であるといわれています。

太陽光エネルギーは、有限な化石燃料の使用を抑え、二酸化炭素を発生させないクリーンエネルギーです。太陽光エネルギーを積極的に活用することにより地球温暖化の防止や地球環境維持にも大きく貢献することができると期待されています。

太陽光発電の構成機器

住宅用太陽光発電システムで最も重要な構成機器は、太陽光発電パネル(太陽電池)パワーコンディショナーの2点です。その他に、売電メーター、接続箱(昇圧回路)、ケーブル、架台、発電モニターなどが必要になりますが、主役は太陽光発電パネルとパワーコンディショナーです

太陽光発電パネルは、太陽の光を電気に変える役割をしますが、発電される電気は直流です。家庭で使われている電気は交流なので、直流を交流に変換する必要があります。また、発電した電気は、まず家庭内の消費に回され、余っていたら売電メーターを通じて電力会社へ流します。売電メーターは電力会社に売った電力量を記録し、買電メーターは電力会社から買った電力を記録します。電力会社からの入金と電力会社への支払いは、このそれぞれのメーターを元に行われるので、売り買いを相殺することはしません。ここに太陽光発電の経済的メリットのポイントがあります。太陽光発電が電気を多くつくるのは昼間なので、昼間は売電メーターが動きます。逆に夜間は太陽光発電をしませんので、当然買電メーターが動きます。ここで、昼間は高く、夜間は安い時間帯別契約をしておけば、電力を安く買って高く売ることができるのです。

売電と買電の電力量が同じでも、金額的には支払いよりも入金が多くなるのです。(※平成21年11月から余剰電力の売電単価が48円になり、より高く売れるようになりました。)発電に必要な機器ではありませんが、発電モニターも非常に重要なアイテムです。発電量はパワーコンディショナーでも確認できますが、宅内の消費量、買電量、売電量などをグラフィカルに表示してくれる発電モニターは、必須アイテムといえます。 リアルタイムで、太陽光発電がどれくらい発電しているのか、またどれくらい電気を使ってしまっているのかを確認できるのは、省エネマニアでなくても楽しいものです。

太陽光発電の仕組み

太陽光発電システムは、大きく四つのユニットに分類することができます。

①太陽電池モジュール

太陽光を受け取り、直流電気として変換します。小さなセルを組み合わせたもの。技術進歩により、セルの出力が向上、より多くの太陽エネルギーの電気変換に期待できます。

ジュール変換効率とは
太陽光発電の性能を比較するとき、「モジュール変換効率」という言葉を耳にします。このモジュール変換効率とは、1㎡当たりどれくらい発電できるかというもので、1,000w(太陽光エネルギー)を100%とした場合の割合になります。 例えば、1㎡当たり150wの電気を作れるとしたら、モジュール変換効率は15%ということになります。 太陽光発電パネル(モジュール)の性能を比較する時、メーカーや製品ごとにパネルのサイズが違いますので、1㎡当たりの発電量で比較することが重要なのです。 仮に6畳(約10㎡)ほどの広さにモジュール変換効率15%のパネルを敷き詰めたとすると、約1,500wの電気を発電することができます。 よく、システムの容量を表すときに「○○kwシステム」という表現をしますが、この場合はシステム容量1.5kwということになります。 この数字は太陽光エネルギーを100%受けた場合ですので、常にこれだけ発電するわけではなく、条件が最高に良いときにこれだけ発電しますということです。 太陽は一日中出ているわけではありませんし、季節によって日射量も違います。さらに天候も刻々と変化します。実際の発電量は出力×時間(kwh)になりますので、日射量を考慮して計算しなければなりません。 日々の日射量はめまぐるしく変化しますが、年間を平均すると大きくはぶれません。 平年を100%とした場合にほぼプラスマイナス5%の範囲で収まります。この年平均日射量は地域別に統計があり、システムの容量がわかれば、おおむね年間の発電量を予想できます。

②パワーコンデショナ

発電した直流電気を家庭で使える交流電気に変換する装置。パワーロスがまだ大きいことから、今後も改善が求められています。

③屋内分電盤

屋内にある照明器具や調理器具へ電気を分配する装置。器具の同時使用や漏電時の過電流を感知し、瞬時に電源を切るブレーカーがついています。

④電力量計

太陽光発電システム向けには、購入電力用メーターと、売却電力用メーターが、直列に接続されており、それぞれが、電流の方向を感知し作動します。
電力量計を通過した電気は、送電線を経て、電力会社に送られます。

太陽光システム全体イメージ図

まとめ

太陽光発電システムは、「太陽光エネルギーから電気を作る」というシステム的にはとても理想的といえます。しかし、太陽光エネルギー研究会はそのメリットだけで、ご購入をお勧めしません。太陽光発電システムは設置する場所や条件によって発電量が変わることもあり、価格的にも決して安価な商品ではありません。設置には様々な知識と技術が必要とされます。

太陽光エネルギー研究会は、日本でも有数の設置件数を誇ります。それは、私どもがこれまで磨いてきた知識と技術が、ユーザー様からの高い信頼と評価につながったものだと理解しております。

私たちの願いは、「太陽光発電で後悔する人を 1人も出さない」。このホームページをご覧の皆様は、太陽光発電システムの正しい知識を、より深めて頂き、「太陽光発電で地球と家計に優しい生活」を送っていただきたいと考えております。

*設置のお悩み、ご相談などがございましたらお気軽にご相談下さい。

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設   立平成20年8月1日
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