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太陽光パネルの設置前に!押さえておきたい基礎知識

太陽光パネルの設置を検討しているものの、詳しい知識がないため太陽光パネルの基礎知識から理解したいと考えている人も多いのではないでしょうか。基本的な情報を集めている人に向けて、太陽光パネルの基礎知識を解説します。太陽光パネルのメリットだけではなくデメリットや、導入するにあたって知っておきたい管理方法なども見ていきましょう。

発電には不可欠!太陽光パネルとは

太陽光パネルとは、太陽の光を集めたうえでシステムを通して電力を作り出すためのものです。主に屋根などに設置され、複数の太陽電池をつなぎ合わせたパネルを指します。太陽光パネルの最小単位はセルと呼ばれ、セルを板状につなげたものがモジュール、モジュールを板状につなげたものがアレイと呼ばれます。太陽光パネルには、セル、モジュール、アレイといった色々な呼びかたがありますが、各メーカーの太陽光パネルの案内にはパネル1枚をモジュールと表記されているケースが多いといえます。

太陽光パネルで電力を作る仕組み

“太陽の光が太陽光パネルに当たると、太陽電池の半導体の電子が動く「光起電力効果」が起こるため、電力が発生します。太陽光パネルが電力を作る仕組み自体はシンプルですが、太陽光パネルそのものにはいくつかの特徴があるのです。太陽光パネルには化合物系、シリコン系や有機系などが存在しますが、主流となっているのはシリコン系です。

化合物系はいくつかの化合物を原料に作られたもので、素材の選択方法によっては初期投資費用を抑えられます。有機系の太陽光パネルは構造がシンプルなため、初期費用を抑えられるうえに軽いことがメリットです。また、シリコン系の太陽光パネルについては、多結晶と単結晶などがあるほか、シリコンの種類も分かれています。

しかし、太陽光発電システムそのものは、太陽光パネルのみでは成立しません。なかでも、パワーコンディショナーは太陽光パネルを使用して発電するシステムを成立させるために、不可欠なものの1つです。太陽光パネルで生成される電力は直流であり、家庭や会社で使う際には交流に変えなければなりません。これを変換し、太陽光パネルから得た電力を使用するときに必要なものがパワーコンディショナーです。”

太陽光パネルのメリット1:売電できる

“太陽光パネルで作られた電力であれば、住宅用太陽光発電でも売電が可能です。自宅で消費しきれなかった電力を送電線から電力会社に対して送り、買い取ってもらえます。消費しきれなかった電力のことを余剰電力と呼び、電力会社が決められた価格で余剰電力を買い取る固定価格買取制度が存在することがポイントです。 固定価格買取制度とは、太陽光発電システムで作られる電気など、再生可能エネルギーの買取価格を法律で決めるという制度です。太陽光発電システムなどの普及を目指して、2012年に制定されました。

日本でのエネルギー自給率の低さや、温暖化対策が滞っていることを受け、太陽、水、風など自然の力を利用した再生可能エネルギーの比率を向上させることにつなげる目的もあります。固定価格買取制度によって定められた買取価格は、法律によって決められた期間内には変動せず固定価格で買い取られることが特徴です。10kW未満の家庭用太陽光発電は10年間、10kW以上の事業用太陽光発電は20年間、地熱発電は15年間、同じ価格で買い取ることが定められています。

太陽光発電システムを設置する立場からでは、少なくとも10年という長期間に渡って収益の確保が可能になることがメリットです。固定価格買取制度で余剰電力を買い取った際にかかる費用は、「再エネ賦課金」として毎月の支払いによりカバーされています。再エネ賦課金は、電力を使用する消費者が電力会社へ支払います。再生可能エネルギーの普及を目指すためのもので、全国一律でkWhあたりの単価が決められており、単価は毎年変動します。一般家庭でも電気の検針票には「再エネ賦課金」と項目があるため、余剰電力の買取にいくら使用されているのかが確認できるでしょう。

固定価格買取制度を含め、売電収入をシミュレーションする方法としては、3つのステップで計算を行います。売電収入のシミュレーションを行うことで、太陽光パネルを導入してどの程度お得になったのか、売電による投資効果を得られているのかを確認できるのです。まず、シミュレーションソフトを利用して太陽光パネルを使用した発電量を計算します。シミュレーションソフトは、太陽光発電システムの事業者が利用するものなど多数存在するため、使用しやすいものを選びましょう。

次に、発電量をもとに実際に使用する電力量を引いて売電可能な電力量を算出し、最後に売電量へ売電価格をかけます。売電収入の計算式は「年間発電量×売電量×売電価格=年間売電収入」となり、売電収入を知ることで導入後の節電効果や投資としての役割を果たしているのかを数字でチェックできるのです。 ”

太陽光パネルのメリット2:停電時も電気が使える

“電力会社から電力が供給されている場合、災害で停電が起きれば、当然電気が止まってしまいます。しかし、太陽光発電によって自家発電している場所では停電になっても、晴れており太陽の光が出ている時間帯にパワーコンディショナーの自立運転に切り替えることによって、電気が使えるようになるのです。パワーコンディショナーには非常用コンセントがついており、そこから最大で1500Wの電力を取り出せます。

注意したい点は、太陽光発電システムを導入しているだけでは、太陽の光が出ていない夜のあいだは使用できないことです。東日本大震災を受けて、太陽光発電システムを導入した家庭が夜に照明を使えたという情報が出回りましたが、実際には蓄電池がなければ夜間の発電はできません。太陽光パネルを設置しているだけであれば、太陽の光で発電を行える昼間に、コンセントから電力を取り出せるだけになります。つまり、蓄電池がなければ、パワーコンディショナーのコンセントから電気をとれない部屋の照明は使用できません。

また、蓄電池がない状態で停電時に太陽光パネルから電力を取り出すために必要なものとして、延長コードと延長タップを用意しておきましょう。電気を使いたい場所がパワーコンディショナー位置から遠い場合、コードが届かない可能性も高いです。そのため、停電時にも好きな場所で電力を使えるよう、延長コードと延長タップが必要になります。さらに、いくつかの家電製品を一度に使用したい場面に備えて、差し込み口が多い電源タップも用意する必要があるのです。”

太陽光パネルのメリット3:補助金が使える

“太陽光発電システムの普及を目指して、太陽光パネルを設置した場合には補助金が支給されるようになりました。補助金の額は、太陽光パネルの内容や設置する地区によって異なります。2018年12月現在、国からの補助金制度はありませんが、都道府県と市区町村の2カ所から補助金が支給されているのです。例えば、東京都国分寺市の場合、市内に住宅を所有している人を対象に、住宅用太陽光発電システムを設置した際に支給する助成金を用意しています。

ただし、全部の自治体が補助金を出しているわけではありません。自治体によっては補助金制度そのものが存在しない、もしくは支給期間が終わっているケースもあるのです。住んでいる場所や太陽光発電システムを導入する予定の地区に、補助金制度が存在するかをチェックしておきましょう。また、設置する地区に補助金制度が存在しても、100%支給されるわけではない点にも注意が必要です。太陽光パネルの設置で補助金をもらうためには条件があり、各自治体で違いがあります。

つまり、補助金支給の対象であるか否かは、自治体に確認するほかないといえるでしょう。東京都の条件を例にとると、都内に住居がある個人で、対象のソーラーパネルを法定耐用年数内は管理することなどが定められています。補助金が支給される前提で太陽光パネルを導入してしまい、実際には支給対象ではないとなれば、支出額に大きな差が生じることになるのです。太陽光パネルを設置する予定があれば、都道府県と市区町村の条件を必ずチェックしておきましょう。”

太陽光パネルのデメリット1:日射量に影響される

“太陽光発電のデメリットとして最も懸念されるのが、日射量に影響される点です。太陽光発電システムは太陽の光を受けて電力を作り出しているため、晴天のほうが発電量は多くなり、曇りの日や雨の日が続くと発電量は減ります。安定した電力の供給が保証されないことがデメリットです。しかし、曇りの日や雨の日であっても日中は多少発電することが特徴で、晴れの日と比較すると減るものの、基本的に発電自体は行われます。

また、地域によりますが、太陽光パネルに積もる火山灰や雪は取り除かなければ、日中でも発電しにくくなる点に注意しましょう。 さらに、太陽光発電システムについては、日照時間よりも太陽の光エネルギーである日射量のほうを重視すべきだといえるのです。日射量は地域差もあり、日射量の少ない地域と比べて多い地域のほうが発電量は増えます。日射量は地域だけではなく季節によっても変動することが特徴です。日照時間が短いから発電できないのではと考えている地域でも、日射量を計測してみると十分な場合もあるため、太陽光発電システムを導入する予定の場所の日射量を確認してみましょう。”

太陽光パネルのデメリット2:コストがかかる

“太陽光発電は、決して安いとはいえない初期費用がかかります。一般的な費用相場は、1kW41万円で、太陽光パネルやパワーコンディショナー、設置費用などを合わせると120万~205万円程度になるのです。また、太陽光発電システムは発電効率のよさに比例してコストがかかることが特徴ですが、総容量が大きければ初期投資額は安くなります。

さらに、住宅用太陽光発電システムの初期投資費用は、屋根の状態や設置方法によって抑えられることも特徴です。屋根が厚さ5mm程度の薄い素材、勾配が20~30度、太陽光パネルを設置する箇所が1面だけといった場合、コストを抑えられる可能性があります。反対に、初期投資費用が高額になるケースとしては、積雪地帯、瓦屋根や平らな屋根、太陽光パネルを設置する箇所が3面以上になる場合です。積雪地域では雪の重さへの耐久性が求められるため、太陽光パネルの価格があがり、初期投資費用も増えてしまいます。

加えて、太陽光発電の不具合を防ぐためには定期メンテナンスも必要です。定期メンテナンスでは、長期間の発電を維持することを目的として、安全性を確保するために推奨されています。義務ではないものの、自然災害や天候の影響も受けているため、設置状況や電気の不具合がないかをチェックすることが望ましいといえるでしょう。国も定期メンテナンスを推奨していることから、メンテナンスを行うことを前提として電力の買取価格を決めています。そのため、積極的に実施すべきだともいえるのです。定期メンテナンスでは、目視や電気の測定などをして問題がないかをチェック。頻度は4年に1回以上、1回あたり2万円程度かかります。

ほかにも、定期メンテナンスの一環としてパワーコンディショナーの交換も必要です。パワーコンディショナーは太陽電池とは違うもので、通常運転しているだけでも消耗するため、交換しなければなりません。10~15年に1度の交換が目安で、費用はおよそ20万円です。定期メンテナンスとパワーコンディショナーの交換だけではなく、システムに予想外の不具合が生じて修理しなければならない可能性もあります。しかし、太陽光発電システムの事業者や太陽光パネルのメーカーでおよそ10年間の無料保証が設けられているケースが多いため、無料保証期間内であれば費用はかかりません。”

太陽光パネルのデメリット3:災害リスクがある

“太陽光パネルは、台風や暴風などの災害で破損する恐れがあるほか、大地震で建物が倒れてしまえば太陽光パネルが損壊する可能性もあります。太陽光パネルや配線などが壊れると、太陽光による発電はできなくなるのです。太陽光パネルは外に設置するため、自然災害である台風や雪、落雷などは避けられません。特に、台風の多い日本での設置においては、不安要素も大きいでしょう。

しかし、台風や暴風の被害に関しては、大きなリスクであると捉える必要はないといえます。理由は、建築基準法にのっとって作られているため、風速60mまで耐えられるためです。風速60mとは、太陽光パネル以前に建物が倒れる危険性もあるほどの風であり、ほとんど上陸する可能性のない規模の台風となります。そのため、台風や暴風の災害リスクを強く気に留める必要はないでしょう。

台風や暴風と同時に落雷の影響を心配する人も多いかもしれませんが、もともと太陽光パネルは雷を避けるように設計されています。つまり、落雷のリスクは太陽光パネルを設置していない建物と同等です。雨量については、地域によっては多くなるため不安をいだく人も多いのではないでしょうか。雨の影響は、太陽光パネルが雨量に耐えられないケースよりも、雨の影響を受けるのは屋根そのものであることが多いです。そのため、太陽光パネルを設置する前に屋根をチェックしておきましょう。

地域によっては、ひょうや積雪量も不安要素になります。国内のメーカーが生産する太陽光パネルは、1mの高さから直径38mm、重さ227gのものを落としても破損しないように作ることが決められており、一般的なひょうで壊れることはないといえるでしょう。積雪に関しては3cmまで耐えられるほか、一般的に傾斜のある屋根に設置されるため、3cm以上積もるケースは少ないともいえます。”

太陽光パネルの発電量が低くなる理由

“太陽光パネルは数十年という長期間使用できるものですが、寿命は各メーカーの製品によって異なります。ただし、製品ごとの性能に加え、使用する状況によっても発電量が低くなることがあるのです。まず、太陽光パネルの経年劣化によって発電量が落ちる可能性があります。太陽光発電システムは電子機器のため、どれほど品質のよいものでも時間の経過とともに劣化することは避けられません。劣化率が高ければ、使用できる期間も短くなってしまうでしょう。

さらに、表面に付着した汚れが発電量を低くしていることもあります。太陽光パネルは、屋根の上に置かれているため、屋外の問題によって発電量が落ちることも多いです。例えば、パネルの配線が劣化する、鳥のふんや枯れ葉など汚れが付着する、日陰になりやすいなどの問題が起こると、発電量は落ちてしまいます。太陽光パネルは電気系統のメンテナンスの頻度が少ないため、1度設置すると汚れの除去なども行わない人が多いです。一般的には雨風で流されるものであり、汚れは付着しにくい仕様になっています。しかし、こびりついてしまった場合、長期間に渡り発電量が低下するだけではなく、汚れの周囲に太陽エネルギーが集中して高温になり電気系統のトラブルにもつながるのです。

ほかにも、太陽光パネルは高温になると発電量が落ちてしまうので、日照時間も長く日射量も多い真夏の時期に弱いことが特徴です。30度以上の真夏では、太陽光パネル内の温度が70~80度まで上昇します。発電量は25度で最大となり、1度温度があがると0.5%程度発電量が低下するとされているため、真夏日には大きく落ちてしまうことが予想されるでしょう。気温の上昇に弱い太陽光パネルの発電量を落とさないようにするためには、温度が上昇しても発電量が落ちにくい製品を選択する、もしくは冷却システムを導入する必要があります。

ただし、太陽光パネルにトラブルがない場合でも、電圧上昇抑制が行われれば発電量が大きく低下することがあるでしょう。電圧上昇抑制により、太陽光パネルでは発電しているもののパワーコンディショナーで発電を抑制されてしまい、快晴でも発電しないケースが起こりえます。電圧上昇抑制については、モニターもしくはパワーコンディショナーのランプで確認が可能です。抑制されるのは電力会社から供給される電圧が高いことが理由であるため、電力会社へ問い合わせたうえで対応してもらいます。”

太陽光パネルの発電効率を上げる方法1:日陰対策

太陽光パネルの発電効率を上げるための方法として日陰対策が挙げられます。太陽光パネルに影がさしている場合、自身で排除できるものは排除しましょう。枯れ葉や鳥のふんなどを取り除くほか、ほこりなどの汚れを落とすためにも定期的に掃除をすることが大切です。

太陽光パネルの発電効率を上げる方法2:メンテナンス

太陽光パネルは、定期的にメンテナンスを行うことによって発電量を上げることが可能になります。シリコン系であれば劣化しにくいため、定期的なメンテナンスを行えば20~30年は使用できますが、ほかのシステム部分は劣化するものです。太陽光パネルを設置している架台や、機器と電力会社とをつなぐ電力網、パワーコンディショナーなどが劣化することでも発電量は落ちます。太陽光発電の定期メンテナンスは法律で義務付けられていないものの、不具合があれば早めに対処することが大切です。

太陽光パネルの廃棄に対する懸念とは?

2012年に固定価格買取制度が開始されて以来、住宅用太陽光発電を導入する家は増えました。太陽光パネルの寿命は25~30年といわれており、2040年頃を目途に太陽光パネルが大量に廃棄されることが予想されています。そのため、廃棄方法が分からない、面倒くさい、費用をかけたくないなどの理由から不法投棄をされる可能性も高いです。さらに、適切な方法であったとしても、廃棄にあたっては有害物質の流出などが懸念されています。

勝手に捨てられない?太陽光パネルの廃棄方法

“太陽光パネルは、住宅の解体や太陽光パネルの故障、破損などの理由で、業者へ撤去を依頼する場合は産業廃棄物として扱われます。業者に産業廃棄物として処理してもらうか、自分で捨てる場合には自治体の廃棄物担当に連絡をいれたうえで収集運搬業者に太陽光パネルを回収してもらうことになるのです。太陽光パネルの撤去と廃棄までをすべて行う際には、パネルだけではなくそれぞれのパーツごとに、一般廃棄物や粗大ゴミとして処理できるのかを自治体に問い合わせましょう。

また、太陽光発電システムを撤去するにあたっては、電気工事士の資格をもっていなければならないケースもあるため、基本的には専門業者へ依頼する方法が有効です。太陽光発電システムのうち、パワーコンディショナーや接続機器、メーターなどの電子機器については、買い替えによる廃棄の回数も多いでしょう。パワーコンディショナーなどの破棄については、メーカーの無料保証を利用するのであれば、施工業者に取り外しや交換作業を依頼できます。さらに、保証期間以降は有料で交換してくれることもあるでしょう。”

2019年問題とは?

2019年問題とは、固定価格買取制度が終わったあとでも売電は可能なのかと、問題視されているものです。住宅向け固定価格買取制度は2009年に開始され、制度で売電価格が保証されている期間は10年と定められています。つまり、2009年に住宅用太陽光発電を導入した人の固定価格買取制度が切れるのが2019年なのですが、以降は売電可能なのか、未だ明確にされていません。

2019年問題に対する今後の選択肢

2018年時点では、固定価格買取制度が終わったあとも売電できるのかについては、詳細が発表されていません。余剰電力の引き取りを継続するよう要請しているとの動きも見られますが、無償での引き取りとなるため売電による投資効果は得られなくなる可能性もあります。現段階で引き続き電力を買い取ると表明している電力会社も存在するものの、表明しているのは一部であり不透明な部分が非常に多いです。2019年以降は買取拒否もしくは売電価格の大幅値下げが予想され、将来的には売電よりも自家消費がメインの活用方法になる可能性もあります。売電を目的としていた人は蓄電池を準備し、使用する目的を切り替えることも検討する必要があるでしょう。

まとめ

太陽光パネルの基本知識から、発電量や売電に関する問題などを紹介しました。これから太陽光パネルの設置を検討している人は、基本知識を理解したうえで太陽光パネルを選択することが大切です。低価格が自慢のヒラソルであれば安心して依頼できるため、住宅や環境に最も適した太陽光発電システムの導入に関して相談してみましょう。

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