太陽光発電の仕組みとは？発電の流れ・メリットデメリット・設置費用を解説

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1.太陽光発電の仕組み

具体的な特徴

太陽光発電とは、日光をエネルギーに変える発電方法です。光エネルギーを半導体に当てることで電気が流れるようになります。光を受けた半導体から電気が生まれる仕組みが、太陽光発電の基本原理です。

太陽光発電の仕組みで利用される半導体は「太陽電池」と呼ばれます。太陽電池には主にシリコン系、化合物系、有機系の3種類があります。

太陽電池で生み出された電気は、パワーコンディショナーや分電盤、電力量計などの機器を通して、家庭の電化製品で使われたり、電力会社へ余った電力を売ったりする際に利用されます。

太陽光発電を家庭で利用する場合、いくつかの機器を設置する必要があります。太陽光発電の仕組みで必須となるのが、ソーラーパネルです。

ソーラーパネルで作られる電気は「直流」のため、そのままでは「交流」で動く家庭の電化製品では使用できません。そのため、電気を直流から交流に変換する「パワーコンディショナー」が必要になります。

パワーコンディショナーを通すことで、家庭でも安全に太陽光発電の電気を利用できるようになります。また、交流に変換した電気を家庭内へ振り分ける「分電盤」や、電力会社へ余った電気を売る際に電力量を計測する「電力量計」も必要です。

2.太陽光発電で売電できる仕組み

FIT制度で売買が行われる

基本的に太陽光発電の仕組みで生み出された電力は、家庭内で消費する電気として優先的に使われます。ただし、家庭で使う電力量よりも発電量が多い場合には電力が余ることがあります。余った電力は電力会社に買い取ってもらうことができ、この仕組みを支えているのが固定価格買取制度（FIT制度）です。

FIT制度とは、太陽光パネルなどの設備で発電した電力を、一定期間・一定価格で電力会社が買い取る制度です。太陽光発電システムで作られた電気を電力会社が購入する際には、電気の単位であるkWh（キロワットアワー）ごとに買取単価が設定されます。

売電価格は基準価格をもとに、設備を導入した家庭が一定の収益を得られるように経済産業省が算出し、毎年公表されています。一般的には、家庭が電力会社から電気を購入する価格（買電価格）よりも高く設定されています。

また、電力の買取期間も経済産業省によって定められています。近年は自然エネルギーへの関心の高まりや、副収入を得る手段として太陽光発電に取り組む人も増えています。

3.太陽光発電のメリット

主なメリット

電気を生み出す太陽光発電には、さまざまなメリットがあります。家庭で太陽光発電を導入した場合、電気代の削減や売電収入など、複数の利点が期待できます。

家庭における太陽光発電の主なメリットは次の通りです。

・月々の電気代を安く抑えられる
太陽光発電システムで生み出された電力は、家庭内でそのまま使用できます。設置しているソーラーパネルの容量や天候の状況にも左右されますが、発電した電気を自宅で使うことで、電力会社から購入する電気量を減らし、電気代を抑えられる可能性があります。条件によっては、家庭で使用する電力の多くを太陽光発電でまかなえる場合もあります。

・新たな収入源として活用できる
家庭に太陽光発電システムを導入すると、副収入につながる可能性があります。FIT制度を利用すれば、家庭で使いきれずに余った電力を電力会社に売ることができるためです。また、固定価格買取制度によって売電価格が一定期間決められているため、売電収入の見通しを立てやすい点も特徴です。

・自然環境への負荷が少ない
太陽光発電は、太陽の光を電気に変換して発電する仕組みです。そのため、発電時に二酸化炭素を排出しません。化石燃料を使う発電方法と比べて環境への負荷が小さいことから、環境に配慮した発電方法として知られています。また、家庭で再生可能エネルギーを利用することで、環境への意識を高めるきっかけにもなります。

・設備を長期間使用できる
家庭用の太陽光パネルは耐久性が高く、一般的に30年以上使用できるとされています。また、メーカーごとに15〜25年程度の製品保証や出力保証が付いているケースも多く、太陽光パネルは一度設置すれば長期間利用しやすい設備といえます。

4.太陽光発電のデメリット

主なデメリット

太陽光発電には多くのメリットがありますが、その一方で注意しておきたいデメリットもあります。導入を検討する際は、利点だけでなく課題となるポイントも理解しておくことが重要です。

主なデメリットは以下の通りです。

・設置場所を確保する必要がある
太陽光発電システムを設置するには、ソーラーパネルなどの設備を設置できる場所を確保する必要があります。新築住宅の場合はソーラーパネルの設置を想定して屋根を設計できますが、既存の住宅では屋根の形状や向きによってソーラーパネルを設置しにくい場合もあります。屋根の構造や日当たりによっては十分な発電量が見込めず、設置自体が難しいケースもあります。また、パネル設置の際には瓦を外したり屋根に穴を開けたりする工事が必要になることもあるため、住宅の構造を踏まえて導入を検討する必要があります。

・メンテナンスを行う必要がある
2017年4月1日以降、太陽光発電設備は適切なメンテナンスを行うことが求められています。定期的な点検や設備の確認を行うことで、安全に発電システムを運用できます。メンテナンス費用の相場はおおよそ5万円前後とされており、数年に一度は点検を実施する必要があります。

・天候によって発電量が変わる
太陽光発電の大きな課題の一つが天候の影響です。太陽光発電は日光を利用して発電するため、夜間は発電できません。また、曇りや雨の日は発電量が低下します。そのため、地域の気候や季節によっては期待していたほどの発電量が得られない場合もあります。

5.太陽光発電の設置費用

具体的な費用相場

太陽光発電の仕組みによってさまざまなメリットが得られますが、導入を検討する際に気になるのが設置費用です。

家庭向けの太陽光発電システムの設置費用は、一般的に1kWあたり200,000〜350,000円ほどが目安とされています。実際の費用は、設備の種類や設置環境、屋根の形状などによって大きく変わる可能性があります。

また、屋根に設置するソーラーパネルの面積を広げる場合は、その分だけ工事の手間が増えるため費用も高くなります。屋根への設置では足場を組む必要があるケースも多く、庭などの地面に設置する場合と比べて10万円以上費用が高くなることもあります。

一方で、太陽光発電システムの設置費用を抑える方法もあります。その一つが、複数の業者から見積もりを取って比較することです。

見積書には工事内容や費用の内訳が記載されているため、内容を確認しながら比較できます。少なくとも3社以上から見積もりを取り、地域で条件の良い業者を見つけることが大切です。

また、国や自治体が実施している補助金制度を利用できる場合もあります。太陽光発電設備を導入する前に、利用できる補助金があるかどうかを事前に確認しておくとよいでしょう。

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