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太陽光発電を意味するpvとは一体?システムの特徴を解説!

太陽光発電は、pvとも呼ばれることがあります。太陽光発電をなぜpvと呼ぶのか、今一つわからない人も多いかもしれません。今回は、太陽光発電がpvと呼ばれる理由や、太陽光発電の特徴とはどういうものなのかなどについて解説していきます。太陽光発電の専門用語やシステムを導入するメリット、デメリットなどもご紹介しましょう。

太陽光発電って何?

太陽光発電は、その名の通り太陽光を使って発電するシステムを指します。専用のパネルで太陽光を受け止め、家庭で使用する電気に変換するのがこのシステムの特徴です。住宅用の太陽光発電の場合は、主に家の屋根にシステムを取り付けて光を集めます。太陽光発電システムは製品によっていろいろな設置基準がありますが、所定の基準を満たしていれば一般の家庭でもすぐに発電ができます。この太陽光発電を導入すると、自宅で電力を賄えるのはもちろん、余った余剰電気は電力会社に売却が可能です。電力自由化によって電力の流通が活発になったこともあり、太陽光発電は一般の家庭からも注目され始めています。

太陽電池を意味するpvとは?

pvは、英語のPhotovoltaic(フォトヴォルタイク)の略です。太陽光発電のpvというキーワードは、このような英語が元になっています。Photovoltaicの意味は、「光起電性」です。海外では、光起電性を持つ太陽電池のこともpvやPhotovoltaicと呼んでいます。日本では太陽電池のことをソーラーセル(Solar Cell)と呼ぶケースがほとんどであるため、pvと聞いて太陽電池をすぐに思い浮かべる人は少ないかもしれません。ちなみに、太陽光発電は英語では「Photovoltaic Power Generation」と表現します。

pvシステムって一体?

“太陽電池(pv)やその周辺機器を含めたシステム全体は、pvシステムと呼ばれています。太陽光発電をするときには、太陽電池のほかにもいろいろな周辺機器が必要です。発電の目的によって細かい構成内容は変わってきますが、通常は数種類の機器を取り付けて発電を行います。パネルで集めた太陽光は、そのままの状態ですぐに家庭の電気として使うのは困難です。家電などに問題なく電気を流せるように調節をするのが、pvシステムの1つの役割です。

pvシステムには、独立システムと系統連系システムの2種類があります。この2つのシステムの異なる点は、系統から独立しているかしていないかです。例えば、自分の家だけで電力を使用するときには、ほかの電力系統とつながっていない独立システムを導入すれば事足ります。一方、電力会社に電気を売る場合は、系統連携システムを設置して、電力会社の電力系統と連携をしなければなりません。住宅用の太陽光発電で電力会社に電気を売るときには、家庭で余った電力を売買します。このような売り方をする場合、家庭での電気の使用状況に合わせて、電力会社に供給する電力量をコントロールしたり、停電の際に機器を制御したりする必要がでてきます。

こういった少し複雑な作業も、pvシステムがあればこそ可能になるわけです。実際にどのようなpvシステムを構築する必要があるかは、その世帯によってケースバイケースと言えるでしょう。”

【pv以外に重要な専門用語1】太陽電池セル

“太陽電池にはセルアレイやモジュールなどのいくつかの単位がありますが、太陽電池セルはそのなかでもっとも小さい単位です。太陽電池セルのサイズは、約15cm四方とかなり小さめです。この太陽電池セルはシリコン製の薄い板でできており、1枚当たりの出力電圧は0.5Vから1.0Vほど。太陽電池として必要な出力を出すために、通常はこの太陽電池セルを直列あるいは並列に接続して使用します。ちなみに、セルを数枚接続したものがセルアレイです。太陽電池セルは、英語では「photovoltaic cell」と呼ばれています。

太陽光発電をする場合、どのくらいの出力がほしいかによって必要になる太陽電池セルの数が変わります。より大きい電力を出力したいときにはたくさんの太陽電池セルを設置する必要があるため、ある程度広いスペースを確保しなければなりません。”

【pv以外に重要な専門用語2】太陽電池モジュール

“英語で「photovoltaic module」と呼ばれているのが、太陽電池モジュールです。太陽電池モジュールは、数枚のセルをつないだセルアレイをガラスやアルミ、樹脂などの素材で1つのパッケージにしたものです。封止をしたり外枠をはめたりした太陽電池モジュールは、セルアレイを保護する働きをします。このように加工することで、必要な出力になるように接続したセルアレイの強度が増し、外部からのダメージを受けにくくなるわけです。ちなみに、太陽光発電の説明書などによくでてくる太陽光パネルはこの太陽電池モジュールのことです。

太陽電池モジュールは、構造によって種類がわかれます。例えば、アルミ製のフレームがついているのが、スーパーストレート構造の太陽電池モジュールです。このタイプは、雨などの水分の影響を受けにくいのが特徴になっています。一方、フレームがないのがサブストレート構造の太陽電池モジュール。このタイプは屋外環境の影響を受けやすいのが難点ですが、フレームがないだけ軽量です。そのため、設置する数が多少増えても住宅にダメージを与える心配が少ないのがメリットと言えます。

ガラスパッケージ構造の太陽電池モジュールは、太陽電池セルを強化ガラスなどを使ってパネル状にしたタイプです。ガラスを使った太陽電池モジュールは強度に優れ、見た目もスマートです。”

【pv以外に重要な専門用語3】単結晶・多結晶

“pvには、単結晶や多結晶などの複数のタイプがあります。単結晶や多結晶は、pvを構築する結晶の種類のこと。単結晶は英語では「monocrystal」や「single crystal」、多結晶は「multicrystal」や「polycrystal」です。この2つの結晶は、いずれもシリコンが素材になっています。単結晶も多結晶もシリコンを溶かしてから冷やし、固めて作られている点は同じです。相違点は、その構造にあります。単結晶は1つの結晶から作られていますが、多結晶は複数の結晶が集まった構造をしているのが特徴です。このような違いがある単結晶と多結晶は、見た目や電気の変換効率にも差があります。

例えば、単結晶はモジュールの表面が均一に整っており、ひび割れなどのダメージはほとんど見られません。単結晶のpvには純度が高いシリコンが使われているため、見た目が綺麗で電気の変換効率も高めです。一方、複数の結晶から作られている多結晶は、部分的にひびが見られることもあり、見栄えがよくないというデメリットがあります。また、多結晶は電気の変換効率もやや低めです。ただ、このような多結晶のpvは製造コストが低く抑えられます。もともと大量生産をするために開発されたこともあり、比較的安く作れるのが多結晶のpvです。その点、単結晶のpvは、1点ごとの製造コストが高くなる傾向があります。”

pvシステムに欠かせない基本機能

“pvシステムを導入する場合、目的に合わせて設置する機器をカスタマイズするのが一般的です。ただ、pvシステムで太陽光発電をするうえで、これだけは欠かせないという基本的な機能もいくつかあります。例えば、「太陽電池で発電する機能」はもっとも基本的なものです。発電ができないと、太陽光から電気を得ることはできません。また、「直流の電気を交流に変換する機能(インバータ)」も必須です。家庭で使用するコンセントはほとんどが交流式になっています。一方、太陽電池で発電した電気は直流です。家電などに電気を利用するには、インバータを使ってこのような直流の電気を交流に変える必要があるわけです。

太陽光発電の場合、その日によって発電できる電気の量が変わります。実際、日射量が少ない日は、発電量が低下します。このような太陽光発電でコンスタントに電力を得るためには、「発電した電気を充電する機能(蓄電池)」も必要になってきます。蓄電池の機能があれば電力をためておけるため、必要なときに電力が足りなくなることは少ないでしょう。売電で収入を得たいときには、電力会社との電気の売買を可能にする「系統連系システム」も備えておくべき機能と言えます。系統連系システムと蓄電池を上手に活用すれば、たまった余剰電力を売電できます。”

pvシステムを自宅に導入するメリット

“pvシステムを導入するメリットの1つが、光熱費を削減できることです。これまでのように電力会社から電気を購入しなくてもよくなれば、光熱費の負担は減ります。住宅をオール電化にするとガス代なども節約できますので、さらにメリットは大きくなるでしょう。エコキュートなどの高機能な設備を導入して、省エネをすることも可能です。系統連系システムを取り入れて売電を始めれば、電力会社からの収入も得られます。電力自由化がスタートしてからは、いろいろな電力会社に電気を売れるようになっています。高く売れそうなところを探して契約をすれば、収益も上がるでしょう。

pvシステムを導入すると、災害や台風などの影響で停電したときにも電気が使える可能性があります。自宅の蓄電池に電気がたまっていれば、送電がストップしても問題なく電化製品を使えます。pvシステムは、経年劣化のペースが緩やかな点もメリットです。ガラスのパッケージで保護されているタイプの場合、システムの主要部である太陽電池モジュールなどがダメージを受けるケースは比較的少ないと言われています。定期的なメンテナンスを欠かさなければ、システムを長く使用できるでしょう。

また、太陽光発電のpvシステムは、設置する場所を選ばないのも魅力です。条件が合うところなら屋根などの限られたスペースにも設置できるため、わざわざ土地を用意する必要もありません。補助金制度を利用することで、初期費用がグンと安く抑えられるところもメリットと言えるでしょう。”

pvシステムを自宅に導入するデメリット

“pvシステムを導入するデメリットとしては、日射量によって発電量が変わる点などが挙げられます。太陽の光を利用する太陽光発電は、天気の影響で発電量が変わります。曇りの日が続くなど、日射量が少ない時期は発電量も低下するのが一般的です。また、近くに樹木や建物があると影の影響で発電量が減る可能性もあります。システムを設置した時点ではとくに問題がなくても、長いことには近所に高層ビルが建ったり庭木の枝が広がりすぎたりすることも考えられます。長く使用するpvシステムは、後に予想外の事態に遭遇する可能性があるのが1つのデメリットと言えます。

初期費用が高額なところも、pvシステムのデメリットです。このシステムを導入する場合、100万円から200万円前後の費用がかかると言われています。利益がでるのはだいたい7年から8年後であるため、初期費用のコストが実質的にゼロになるまでにはある程度の時間がかかります。システムを長く使用するうえでは、メンテナンスの費用も考えておく必要があるでしょう。pvシステムは、保証期間内であれば基本的に修理は無料でしてもらえますが、部品の交換などは有料になるケースもありますので要注意です。

屋外に設置するpvシステムの場合、台風や竜巻などの影響で故障する可能性もゼロではありません。火災の影響で壊れることもあるため、自然災害には注意を払わなければなりません。また、pvシステムを設置した場合、雨漏りが始まるリスクがあります。設置工事の際に不手際があったり屋根が傷んでいたりすると、屋根が破損してこのようなトラブルが生じるケースがあるのもデメリットの1つです。売電収入を期待している人にとっては、電力の買取価格が年々下がっていることもデメリットになってくるかもしれません。”

まとめ

“太陽光発電システムの導入を考えているときには、ここでご紹介したようなpvの意味についてもよく調べておいたほうがよいでしょう。pvやpvシステムは、太陽光発電の基本的なキーワードです。言葉の意味や特徴を知らないと、専門業者と話をするときにも戸惑ってしまうかもしれません。設置するpvシステムを選ぶ際や、設置基準に適合しているかどうかを業者に調べてもらう際にも、基本的な専門用語を知っていたほうが話がスムーズに進みます。一般の家庭が太陽光発電システムを取り入れる場合、ほとんどの人は情報を集めるところから始めています。

専門業者に問い合わせたり、導入費用や将来の発電量を自分で試算したりして、慎重に設置を進めていくのが一般的です。pvシステムを設置する際には初期費用がかかることから、まずは特徴やメリット、デメリットを把握したうえであらためて導入すべきかどうかを検討してみるのがベストです。また、太陽光発電をする目的も考えておく必要があります。必要になるpvシステムは、発電の目的によって変わってきます。家庭でのみ電気を使用するのか、それとも電力会社に余った電気を売るのかをじっくりと考えてから導入をスタートしましょう。”

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