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太陽光発電の仕組みと特徴

太陽光をエネルギー源にして発電するデバイスはさまざまですが、結晶シリコン(半導体の素材)型が、現在、世界中に設置されている太陽光発電デバイスの約95%を占めているといわれています。

太陽光が当たるとそのエネルギーによってマイナスの電荷をもつ “電子 ”と、プラスの電荷をもつ “正孔 ”が生じ、電子はn型シリコンへ、正孔はp型シリコンへそれぞれ流れていきます。
この電荷を電極で取り出し、電力を得るのです。

発電量が需要に対して不足すると,周波数、電圧が下がり,最後は停電します.
需要に対して発電し過ぎても,電圧が上がって機器が焼け焦げる.

 

 

蓄電方法・性能について

蓄電池併設型太陽光発電設備について

・鉛蓄電池:価格の安さやリサイクルができる
・リチウムイオン電池(1991 年ごろ):高エネルギー密度化や優れた充放電特性

 

電気自動車やプラグインハイブリッド車としては使用できなくなった蓄電池であっても,用途を変える
ことにより使用できる可能性が十分にある。その期待が電力貯蔵であり,急速な充放電も必要なく,蓄電池残容
量が 60%と仮定してもその範囲で利用可能である。

 

水素を使った電力貯蔵

・エネルギー効率では蓄電池に大きく劣る
・政府の水素基本戦略では,2050 年に 30 GW の発電を水素の燃焼により賄う.

蓄電池

・日産リーフを例にとると、蓄電池は8年間または走行距離16万kmが保障
電動車を用いた太陽光電力の高効率利用システム-バーチャルグリッド(2022)

・バーチャルグリッドはPV電力を系統経由で供給し、EVでの蓄電池で調整するよりも、PV電力の供給損失が少なく、EVの蓄電池の充放電負荷を軽減できる。

東京都市圏における EV・PV・定置用蓄電システムを活用した都市のゼロエミッション化に関する分析(2021)

 

 

太陽光発電を取り巻く状況と、将来に向けての研究課題(2020)

 

地域循環共生圏構築の一手段としての営農型太陽光発電 (ソーラーシェアリング) の課題と期待(2019)

ソーラーシェアリングによって太陽光発電による売電収入が得られ,直接的に農業者の所得向上が図られることである。

・遮光率 35%の場合で概ね 1,000m2あたり年間 90 ~ 100 万円(売電単価 12 円 /kWh)の売電売上を得ることができる。
・水田での 1,000 m2あたりの米の売上げが 10 ~ 12 万円程度(平年収量540 kg,相対取引価格 15,763 円 / 玄米 60 kg)(農林水産省,2018b)
であることを考えると,実に 8 ~ 10倍の売上を得ることができる。

 

「低コスト化した太陽光発電の大量導入に必要な新エネルギーシステム」(2018)

 

 

・我が国では発電のコストが10 円程度(送配電のコストは除く)
・日本に 40GW 以上入っています.(40 原発分の発電量)
・日本のピークの発電量は,150 GW 程度(8月)

農村地理学の視点から太陽光発電施設の建設問題を考える(2016)

太陽光発電施設の場合は、2016 年現在、国の固定価格買い取り制度(FIT)の価格の引き下げによって、収益が厳しくなってきた

世界の太陽光発電産業のなかの中国(2014)

・日本:太陽光発電システムはいわば家電製品の一種として,太陽電池モジュール,コントロールパネル,インバーター,さらに設置工事まで一体化した商品として販売されるため,ブランド力や販売網を持つ総合電機メーカーが強い競争力を持っている。

・ヨーロッパ:太陽光発電システムの建設を担う EPC(設計,調達,建設を担う会社)がモジュール,インバーター,副資材のラックなどを買い集めて建設するので,太陽電池はいわば建設資材のようなものとして流通している。

●現在商業生産されている太陽電池
・変換効率が高いが値段も高い単結晶シリコン型,多結晶シリコン型と,
・変換効率は低いが値段も安い薄膜シリコン型,カドミウム・テルル薄膜型,CIGS(銅,インジウム,ガリウム,セレン)薄膜型の5種類がある。

 

日本における太陽光発電の最新動向と展望(2012)

●固定価格買取制度の買取り価格( 1kW 時あたり)

・太陽光 (10kW 以上) は税込み42円で20年,
・風力 (20kW 以上) は同じく 23.1円で20年,
・地熱 (1.5万kW 以上) は同じく 27.3円で15年。

政府試算では, 出力 1000kW (1MW) のメガソーラーを建設する
ときの初期費用は3億2500万円になり, 年間の維持費は1000万円かかる。発
電量は日照条件などで異なるが, 1000kW なら年間100万 kWh 程度が目安だ。
政府案通り 1kWh 当たり40円 (税抜き) で買い取ってくれるとしたら,
年間の売電収入は4000万円。維持費の1000万円を差し引いた3000万円が年間の利益になる。

→金利負担を無視すれば11年弱で投資の元が取れ, 買い取り期間
の残り9年で2億7000万円が手元に残る計算になる。

太陽光発電の現状と今後の課題(2009)

・現在の太陽光発電システムの価格:180万円
・発電コスト:30円/kWh
(システムの寿命:20年、金利:4%、維持費:0円で算出)

→20年間故障がなければぎりぎり元が取れるレベル

●NEDOの技術ロードマップ

・2020年:15円/kWhの発電コスト
・2030年:7円/kWhの発電コスト

蓄電池併設型太陽光発電システムの防災住宅への適用(2006)

・住宅用太陽光発電システムの設置軒数はすでに20万件に達した
・主流 となっている太陽光発電 システムは, 太陽電池で発電 した電力を交流に変換し, 電力会社の系統と連系して負荷に供給するシステム。
・余剰電力が発生した場合には系統に逆潮流 (売電)をお こなうので, 余剰電力を貯蔵するための蓄電池は設置されていない。

 

 

【電検3種(R2年度)】電力科目:問5 太陽光発電の仕組みとパワーコンディショナの役割

【2040年の未来予測】電池は日本のお家芸

効率良く太陽光で発電し、販売台数が増えるEVに電力を貯蔵するようになれば、エネルギー政策の根本も変わる。
全固体電池は、日本の自動車業界のみならずエネルギー事情も様変わりさせる可能性を秘めている。

 

太陽光発電は得なのか???

再生可能エネルギーの普及を高めるために国が行うFIT(固定価格買取制度)を使うと、一般家庭でも屋根で太陽光発電した電気を10年間売ることができます。2021年度にFITを始める住宅用太陽光発電は、1kWhあたりの売電価格19円を10年間維持して、FIT期間中はずっと売電することができます。

この売電価格、2009年は1kWhあたり48円だったことに比べると、とても安く感じますよね。

これは、得しにくくなったということを意味しているわけではないのです。
逆に、安く導入できるようになったといっても間違いではないのです。

 

FIT(固定価格買取制度)が定める売電価格とは、原則として「初期費用を回収できるように」設定されるものです。つまり、売電価格が下がったことは、太陽光発電の初期費用が安くなったことを意味します。

FIT(固定価格買取制度)は太陽光発電の導入費用の推移を国が毎年見ながら、投資回収期間が変わらないように買取価格を設定しています。

つまり、10年前も5年前も2021年も投資回収期間に大きな差はなく、

逆に初期費用が高すぎて断念していた家庭にも、太陽光発電のチャンスがきたため、
『太陽光発電導入の大チャンスなのです』

 

太陽光発電の相場はこんなに安くなった
今から太陽光発電を設置する最大のメリットは、初期費用が下がっていることです。

太陽光発電システムの初期費用には、

太陽光パネルやパワーコンディショナーなどの機器を購入する費用
設置工事をする費用
が含まれます。

屋根に乗せる太陽光パネルと、その電気を調整するパワーコンディショナの組み合わせで、発電できる出力(kW)が決まります。一般住宅では4.5kWくらいが平均的です。

設置費用が高いか安いか判断するときは、1kWあたりいくら、というkW単価で比較します。

太陽光発電のkW単価の相場は、100万円ほど安くなった
太陽光発電の相場は、2011年の目安は1kWあたり46.8万円でしたが、2021年には15万円前後(タイナビ調べ)にまで低下しています。

この設置費用を4.5kWの太陽光発電で比較してみましょう。

2011年 4.5kW×46.8万円=210.6万円
2021年 4.5kW×15.0万円=67.5万円
2011年には210.6万円だった設置費用が、2021年現在の相場では67.5万円。住宅用太陽光発電は、143万円以上も安くなっているのです。

 

 

現在の導入費用ではたった6年程度で初期投資を回収できます。売電単価は下落していますが、今年設置した場合は10年間の売電価格は保証されます。まだFIT制度があるうちに導入するのがおすすめです。

 

太陽光発電が世界中で普及したことで、発電システムの大量生産による低価格化が進んだこと。1枚の太陽光パネルの出力・発電効率が年々増加したこと。そして、設置工事の効率を上げて設置費用を下げる施工店の企業努力があったためです。

初期費用が高すぎて断念していた家庭にも、太陽光発電のチャンスがきているのです。下記サイトでは簡単な情報の申請で、お住まい地域でおすすめの太陽光発電業者から最大5社の無料見積もりを出せます。

見積書を比較すれば地域の太陽光発電設置の相場価格が分かります。業者を比較すれば太陽光発電を安く設置できるので、太陽光発電の導入を検討されている方は、まず一括見積りであなたにとっての最安・適正価格を知ることをおすすめします。

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