太陽光発電
Keywords: 太陽光発電, 2005年, NEDO, NPO, インバータ, エネルギー, コンデンサ, シャープ, 一次電池, 二次電池
太陽光発電(たいようこうはつでん)は、太陽電池(光電効果を利用して、太陽光を電流に変化させる)を利用した発電である。
セラミックスなどの材料工学や半導体工学の進展により、変換効率も向上し、エミッションフリーで環境保全の観点からも、最近需要が伸びている。
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特徴
- 無尽蔵の自然エネルギーである太陽光エネルギーを利用している。
- 発電に伴う排気ガスなどの有害物質の排出がない。
- 回転機器がないため発電機より整備が容易である。
- 小規模でも効率の低下が無いため、小規模発電に利用される。
- 温度が低ければ低いほど、つまり絶対零度が最も発電効率が良い。
- 発電電力が日射に左右され、不安定である。
- 夜間・雨天には発電できない。
- 初期投資費用が高価であるため、送電線のない地域の電源・高価な小容量一次電池の置き換え・人工衛星用電源など、費用対効果の高い用途から普及が始まっている。
携帯用小型機器
電卓・ライト・腕時計など、消費電力の少ない携帯機器を一次電池や商用電源による充電不要で利用するために超小型のものが使用される。小型一次電池による電力が比較的高価なためコストの面でも効果がある。電気二重層コンデンサによる蓄電も行われる。
独立蓄電
太陽電池モジュール→中継端子箱→二次電池→負荷
離島や奥地など送電線がなく燃料の輸送が不便な地域の電源として利用される。充電器と組み合わせ、砂漠の真ん中で衛星放送を受信して団欒を行う遊牧民も出現する。
宇宙空間での使用も多い。
系統連系
太陽光発電の電力と、電力会社からの電力を繋げることを系統連系という。
太陽電池モジュール→中継端子箱→インバータ→連系保護装置→商用電源
1kWの発電能力あたり50万円から100万円程度の初期費用がかかり、連係保護装置・インバータの定期的な保守点検が必要である。現状では、ある程度の助成がないと早期の費用回収は難しい。
公共施設での利用
商用電源停電時の電源の確保・環境保護のために、災害の際の避難場所に指定されている公共またはそれに準じた施設に太陽光発電装置を設置することが一部で行なわれている。
家庭での利用
通常、太陽光発電での電力は、1~5kW程度である。そのため、日中に発電した電力を確実に消費しきれない一般的な家庭では、余剰分を電力会社に売却し設置費用を回収し、また夜間や曇天時など発電量の足りない時に受電する形での利用がほとんどである。
2005年現在、買い取り価格にもよるが、20年~45年程度で設置費用が回収できると言われている。条件によっては5年程度で元が取れる場合も考えられるが、非常にまれなケースであり、もともと相当多額の光熱費を払っていたなどの場合が多い。真南を向いていないとか、屋根の角度の問題で効率が悪い場合、日照が別の建物などで遮られる時間が多い場合など費用回収が永久に不可能な場合もある。オール電化化、あるいは、エコキュートの設置状況、IHクッキングヒーターの設置まで行って電気温水器の夜間電力での湯沸しとの関連で、どれだけの光熱費削減効果があるかは、家庭によって違う。設置によっての「節約意識」の芽生えで、節電も進むので、実際の光熱費削減量は多くなる傾向がある。将来の光熱費の値上がりあるいは値下がりを正確に予想できるわけではないので、元を取るとか利殖とかいう面で太陽光発電をとらえるのは難しい。
太陽電池モジュール
太陽電池をパネルに成型した太陽電池モジュールは、設置費用の軽減のため各種工夫がなされている。
屋根材として機能があり架台が不要なもの、軽量で屋根への負担の少ないもの、接続工数の低減されたものなど。
日本の状況
太陽光発電システムは、石油ショック以降、「サンシャインプロジェクト」によって開発普及が進んだ。NEDO・国・地方公共団体等の助成により少しづつ普及して来ている。災害時の非常電源の補助に壁面に設置した兵庫県庁の例もある。
住宅用には新エネルギー財団が補助事業を実施している。2005年度で終了するとの見方がある。
NPOが支援を行なっている場合もある。設置費用は環境保護に興味のある人からファンドとして集め、それをもとに、大規模な発電システムを設置するのである。お寺の屋根、幼稚園の屋根などでの実績がある。動力の電力(200V受電)はもともと単価が安いため、電灯(100V)に比較して、「元を取る」には長い年数がかかることが多い。今後、費用の削減が進めば、業務用への爆発的な需要が考えられる。
日本国内においては、日射の少ない地域ほど発電量が低いが、九州沖縄では温度が高いことによる効率の低下もあり、地域的には松本市の年間発電量が多い。北陸山陰は曇天が多いこと、東北北海道は降雪があることが発電量が伸びない原因だと考えられる。また、沖縄では、台風対策、塩害対策の面から設置費用がかさむ。海岸線直近も設置は避けるほうが良い。
太陽電池の生産シェアはシャープが一位である。
関連項目
- 太陽熱発電
