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ホーム設備 こんな家に住みたい。第六回 太陽光発電のある」家 その一 解りやすい発電の仕組みと構造のはなし

こんな家に住みたい。
知れば、なるほど。オプションのある家
第六回 「太陽光発電のある」家 その一 解りやすい発電の仕組みと構造のはなし 第五回 ホームシアターのある家 第三回 シンボルツリーのある家 第四回 石畳のある家 第一回 屋上に庭のある家 第二回 火のある家 第六回 太陽光発電のある家 その二 メーカーの比較方法 第六回 太陽光発電のある家 その三 年間発電量とコストパフォーマンス 第六回 太陽光発電のある家 その四 見積書からみる初期投資の回収年数 第六回 太陽光発電のある家 その五 ローンを組んでも今買うべきか? 第七回 防音室のある家 第八回 無垢材のある家 文・写真 ぐっちー 太陽光発電のある家 文・写真 自宅に太陽光発電を設置するために、性能・構造・経済効果を調べ、導入後の発電量・消費量の実録も掲載する太陽光発電、新築を検討中の人たちから信頼の厚いHPを作成・公開している。
  その1 解りやすい発電の仕組みと構造のはなし
  太陽の熱と光の利用法 分離発注でマイホーム〜エコ住宅・省エネ住宅〜
太陽の熱を利用する 太陽光温水器 太陽の熱でお湯をつくる 太陽の光を利用する 太陽光発電 太陽の光で電気をつくる

「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。

一昔前に「朝日ソーラーじゃけん!」のCMで一世を風靡したのは、太陽エネルギーの熱を利用した太陽熱温水器でしたが、最近では熱の利用より光の利用が注目されており、「救うのは太陽だと思う。シャープは世界のソーラー・カンパニーへ」のキャッチコピーに代表されるように、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。

太陽電池の仕組み
 

太陽電池(パネル・モジュール)部分太陽電池とは、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。

プラスの性質を持ったP型半導体 マイナスの性質を持ったN型半導体 太陽電池の構造 半導体とは・・・電気を通す導電体と電気を通さない絶縁体の中間の性質を持つもの。

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。

 

ホームシアターの基本機器

太陽電池には、原料や製造法の違いにより、いくつかの種類があります。現在、住宅用太陽電池として販売されている主なものには、シリコン系多結晶シリコン系単多結晶薄膜シリコン系化合物系などがあります。

これらをメーカー別で見ると、シャープ、京セラ、三菱電機がシリコン系多結晶、三洋電機が薄膜シリコンと単結晶のハイブリッド、化合物系では最近ホンダがCIGS薄膜太陽電池の販売を開始しました。

コスト面、性能面において、それぞれ特徴があり、どれが優れているかは一概には言えません。逆に飛びぬけてコストパフォーマンスの良い製品もないということになります。次回でもう少し詳しくメーカー比較について述べたいと思います。

太陽電池の材料 シリコン系多結晶 薄膜シリコン系 シリコン系単結晶 化合物系
シリコン系多結晶
比較的小さな結晶が集まった多結晶でできている基板に太陽電池を作ったもので、単結晶より安価で、作りやすいことから現在の主流となっています。変換効率は、やや単結晶に劣ります。
メーカー:京セラ、シャープ、三菱電機

シリコン系単結晶
最も古い歴史があります。200μm〜300μmの薄いシリコンの単結晶の板(基板)に太陽電池を作ります。基板の値段が高いのが欠点ですが、性能や信頼性に優れています。
メーカー:三洋電機

薄膜シリコン系
アモルファス(非晶質)シリコンや結晶シリコンをガラスなどの基板の上に1μm内外の非常に薄い膜を形成させて作った太陽電池です。大面積で量産ができるという特長がありますが、結晶系シリコンと比較して性能面に課題があります。

化合物系
化合物半導体の一種で、銅とインジウムとセレン等を原料とした薄膜太陽電池です。製造工程が簡単で高性能が期待できることから技術開発が進んでいます。
メーカー:ホンダ
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。

 

プラスの性質を持ったP型半導体 マイナスの性質を持ったN型半導体 太陽電池の構造 半導体とは・・・電気を通す導電体と電気を通さない絶縁体の中間の性質を持つもの。

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。

 



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ページ公開日:2010年3月31日
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