太陽光発電の導入を検討する際は、まずシステムや関連制度の仕組みについて知っておくことが大切です。また、仕組みを理解できれば、どのような機材が必要なのか、どれだけ発電できるのか把握できます。
そこで本記事では、太陽光発電の仕組みやメリット、デメリットについてわかりやすく解説します。
太陽光発電を導入しようか悩んでいる方や太陽光発電に関心があるものの仕組みがよくわからない...!という方などは、ぜひ参考にしてみてください。
太陽光発電の仕組み
太陽光発電の基本的な仕組みは、設備の規模にかかわらず共通しています。ただし、ポータブルタイプや住宅用太陽光発電、産業用太陽光発電やメガソーラーによって周辺設備の種類に違いがあるため、混同しないよう注意しましょう。
今回は、住宅用太陽光発電やポータブルタイプをベースに、仕組みや特徴を解説しています。
それでは、住宅用太陽光発電の発電に関する仕組みと流れを確認していきましょう。
太陽光パネルから光を吸収し直流の電気へ変換
まず、太陽光パネル（太陽電池モジュール）で吸収された日光は、内部の太陽電池で直流の電気へ変換されます。
太陽光パネルは太陽光発電の発電を担う重要な機器で、正方形や長方形、台形の形状で製造されています。光を電気へ変換するのは、パネル内部に搭載された太陽電池です。
また、太陽電池には種類があり、代表的なのはシリコン系です。シリコン系の太陽電池は、P型半導体とN型半導体という半導体で構成されています。
半導体の中では、以下のような流れで電気を生み出しています。
- 太陽電池に光が当たる
- N型半導体に電子が集まる（－の電気を帯びたもの）
- P型半導体に正孔が集まる（＋の電気を帯びたもの）
- 電子がP型半導体へ流れ、電気の流れが発生する
つまり、光が当たると電気の流れが発生し、電池としての役割を担ってくれるということです。
接続箱で各パネルから流れてきた電気を集約
複数の太陽光パネルで発電した電気は、接続箱という機器で1つにまとめられます。
住宅用太陽光発電の場合は、自宅の屋根に複数の太陽光パネルを設置するのが一般的です。そのため、各太陽光パネルから発生した電気をまとめなくては、自宅のコンセントや住宅設備などへ供給できません。
そこで住宅用太陽光発電システムには、接続箱という機器が取り付けられています。
ちなみに接続箱で集められた電気については、次で紹介するパワーコンディショナへ流れていきます。
パワーコンディショナで直流の電気を交流へ変換
接続箱に集められた直流の電気は、パワーコンディショナという機器へ流れたのち、各コンセントや住宅設備などへ供給される仕組みです。
パワーコンディショナでは、直流の電気を交流へ変換したり制御を行ったりしてくれます。
まず、電気には、直流と交流という2種類の性質にわかれています。
家庭のコンセントや住宅設備は交流の電気のみに対応しているため、直流の電気を使用することができません。しかし、太陽光パネルから発電された電気は、直流の状態です。
そこでパワーコンディショナという機器が、直流を交流へ変換した上で各部屋のコンセントや住宅設備へ電力を供給してくれます。
なお、具体的には、パワーコンディショナから分電盤を経由して、各部屋へ電力供給される流れです。分電盤は、電気の供給先を制御するための機器で、各部屋へ電力供給するために必要です。
太陽光発電の運用に関する仕組み
前段でのざっくりとした解説で、太陽光発電の発電に関する仕組みと流れは理解できたでしょうか。
続いては、住宅用太陽光発電における運用の仕組みと特徴を紹介します。
発電した電気は自家消費できる
住宅用太陽光発電およびポータブルタイプの太陽光発電システムは、発電した電気を自家消費することが可能です。
自家消費は、発電した電気を自宅や自社のオフィスなどで使用する状態を指しています。
電力会社から供給されている電気の買電量（電気の購入量）を削減できるため、電気料金削減効果を得られるのが大きなポイントです。
昨今、電気料金の値上げが続いており、家計負担を圧迫しています。節電や省エネだけでは対処しきれないケースもあるため、太陽光発電の自家消費を活用してみるのがおすすめです。
FIT認定を受ければ余剰電力の売電が可能
住宅用太陽光発電の場合は、FIT認定を受けることで、自家消費だけでなく余剰電力の売電も行えます。
FIT制度は、再生可能エネルギーの電力を一定期間固定の単価で買い取ってもらえる国の制度です。出力10kW未満の太陽光発電もFIT制度の対象設備とされており、余剰電力の買取が認められています。
つまり、家庭で発電した電気を自家消費したのち余った場合は、電力会社へ売電できるという仕組みです。売電収入を得られるのが強みで、電気料金削減効果をさらに伸ばせます。
太陽光発電を構成する機器と特徴
太陽光発電の大まかな仕組みを理解したあとは、主な構成機器について確認していきましょう。住宅用太陽光発電の場合には、架台や太陽光発電用モニターなどが付帯されます。
一方、ポータブルタイプの場合は、コンパクトなサイズということもあり架台が不要です。
太陽光パネル
冒頭で紹介したように太陽光パネルは、日光を直流の電気へ変換してくれるのが主な役割です。
形状は、正方形や長方形などにわかれています。住宅用太陽光発電の場合は、屋根形状に合わせて三角形や台形といった形状もあります。
太陽光パネルを選ぶ際は、出力や変換効率といった点に注目しましょう。
変換効率とは、吸収した光をどれだけ電気へ変換できるのか「％」で示したものです。一般的な太陽光パネルは変換効率20％前後で推移しています。そのため、太陽光パネルの比較検討時には、変換効率20％以上かどうかという点を基準に調べてみるのが大切です。
一方、出力とは、日光が当たった瞬間に生じる電力量のことです。
つまり、出力が高ければ高いほど、少ない枚数・コンパクトなサイズでも発電量を伸ばせます。反対に出力が低い太陽光パネルを導入してしまうと、発電量を伸ばせません。
どのような太陽光パネルがいいのかということについては、BLUETTI シリーズを検討してみるのがおすすめです。
たとえば、「BLUETTI PV200D ソーラーパネル |200W」は、585×608×45mmというコンパクトなサイズ感で、200Wもの出力があります。また、変換効率23.4％という高効率な仕様なので、ポータブルタイプかつ高性能な太陽光パネルを探している方にもピッタリです。
架台
架台とは、太陽光パネルを支える土台のことです。
住宅用太陽光発電の場合は、住宅の屋根に架台が固定されます。一方、産業用太陽光発電の場合は、地面やビルの屋上などに架台が設置されています。
なお、ポータブルタイプの太陽光発電に架台は付帯されていないため、自由に持ち運んだり設置したりすることが可能です。
パワーコンディショナ
パワーコンディショナとは、 太陽光発電システムの制御や電気の交流変換、電気系統の保護などといった役割を持つ機器のことです。
住宅用太陽光発電や産業用太陽光発電には必ず付帯されており、設置工事の際に取り付けられています。
ポータブルタイプの太陽光発電システムは、ポータブル電源や蓄電池に電気の変換機能（インバータ）が搭載されています。そのため、住宅用太陽光発電などと同じく、交流電源で稼働する家電製品や電子機器などを稼働させることが可能です。
接続箱
前半で紹介したように接続箱は、複数の太陽光パネルから流れてきた電気を1つにまとめる機能を持つ機器です。
住宅用太陽光発電や産業用太陽光発電といった、複数の太陽光パネルを導入する設備では活用されています。ポータブルタイプの太陽光発電システムは、1枚の太陽光パネルから発電された電気を活用する設計ということもあり、接続箱不要で運用できます。
分電盤
分電盤とは、太陽光発電から発電された電気の分配、逆流防止といった機能を持つ機器のことです。
住宅用太陽光発電の場合は、パワーコンディショナから流れてきた電気を分電盤で受け取ったのち、各部屋のコンセントや照明、住宅設備、蓄電池などへ分配します。また、FIT制度などで電力の売電が可能な場合は、電力量計を通じて電力会社へ電気を流してくれます。
なお、ポータブルタイプの太陽光発電システムに分電盤は付属していません。
太陽光発電用モニター
太陽光発電用モニターは、主に住宅用太陽光発電や産業用太陽光発電に付帯されている機器で、発電量や消費電力量などをチェックできます。
通常、ポータブルタイプの太陽光発電システムには付属していないため、混同しないよう気を付けましょう。
太陽光発電の発電量は？
太陽光発電の発電量は、太陽光パネルの出力や日照時間などによって変わります。ただし、簡易的な計算式を活用すれば、大まかな発電量を確認することが可能です。
簡易的な計算式は「出力×1,000kWh」で割り出せます。
たとえば、「BLUETTI PV200D ソーラーパネル |200W」の場合は出力200Wなので、0.2kW×1,000kWh＝年間200kWhの発電量を見込めます。
小型パネルで発電量200kWhはハイパワーといえるため、保管管理場所に悩む方や小型パネルを探している方にもおすすめです。
太陽光発電のメリット
ここからは、太陽光発電を導入することで得られるメリットを紹介します。
設置場所に困らない
太陽光発電はさまざまな場所で発電できるため、他の再生可能エネルギーより設置場所で悩みにくいといえます。
たとえば、風力発電の場合は、一定の風速を常に確保できる場所でなければ設置できません。また、水力発電は、水路やため池などがなければ発電できない仕組みです。
一方、太陽光発電に必要な光は、基本的に全国どこでも確保できるため、設置場所に困りません。また、ポータブルタイプの太陽光発電システムであれば、持ち運びやすくすぐに発電できます。
発電時にCO2を排出しない
環境負荷の少ない電源設備という点が、メリットのひとつといえます。
CO2は気候変動の原因とされているため、排出削減が必要です。また、企業だけでなく個人も、環境に配慮された製品やサービスの使用、エネルギーの選択などが求められています。
太陽光発電であれば発電時にCO2を排出しないため、環境負荷の低減に貢献できます。環境に配慮された電源設備を探している方は、太陽光発電を検討してみましょう。
自家消費で電気料金の削減効果を得られる
前半で触れたように太陽光発電で発電した電気は、自家消費することが可能です。また、自家消費すればするほど、電気料金の削減効果を得られるのが大きなメリットといえます。
住宅用太陽光発電やポータブルタイプの太陽光発電システムなどは、発電した電気を交流の電気へ変換してくれるため、家電製品や電子機器へ電力供給できます。
光熱費負担が気になっている方は、この機会に太陽光発電の導入を検討してみてはいかがでしょうか。
太陽光発電を自宅に導入すべきかどうか悩んでいる方は、「注目のソーラー発電、導入するべき？」こちらも参考にしてみてくださいね。
FIT制度による売電で収入を得られる
住宅用太陽光発電を導入した場合は、FIT制度を活用して売電を行うことが可能です。自宅に太陽光発電を導入したい方や売電収入を重視している方にとっては、メリットの大きなポイントといえます。
住宅用太陽光発電の場合は、FIT認定を受けた年から10年間固定の単価で電力を買い取ってもらえます。また、買い取ってもらえるのは、余剰電力のみとされています。（自家消費したのち余った電力）
たとえば、2024年度にFIT認定を受けた場合は、発電量1kWhにつき16円の固定買取価格が適用されます。
出典：資源エネルギー庁ウェブサイト（買取価格・期間等｜FIT・FIP制度｜なっとく！再生可能エネルギー）
停電時には非常用電源としても活躍する
住宅用太陽光発電およびポータブルタイプの太陽光発電システムは、停電時に非常用電源として活躍します。
住宅用太陽光発電の場合は、停電時に自立運転モードへ切り替えると停電時でも発電・稼働できる回路へ切り替わります。あとは特殊な操作不要で、通常通りに発電・自家消費できる仕組みです。
ポータブルタイプの太陽光発電システムは、住宅の配線と接続されていないので、自立運転モードなどへの切り替え不要で発電を継続できます。住宅用太陽光発電のみで電力が不足しそうなときや簡単に発電を始めたいときなどは、ポータブルタイプから検討してみるのもおすすめです。
蓄電池との連携が可能
太陽光発電は、蓄電池と連携することが可能です。
太陽光発電の場合は、日中の晴れた日でなければ一定の発電量を確保できません。また、雨の日や曇りの日も発電は可能なものの、発電量が低下してしまいます。
さらに、夜間や早朝、積雪の多い日などは発電できないため、常に一定の発電量を確保できないのが課題です。
そこで蓄電池やポータブル電源を導入しておけば、日中に発電した電気を貯めておき、消費電力量の多い時間帯や発電量の少ない場面で自家消費することが可能です。電気料金削減効果を高められるのは、大きなメリットといえます。
防災対策については以下の記事もぜひ参考にしてみてください。
関連記事：防災に役立つモバイルバッテリーの選び方！その他の充電手段も解説
太陽光発電のデメリット
太陽光発電にはメリットだけでなくデメリットもあります。これから導入する方は、デメリットも把握した上で検討することが大切です。
それでは、太陽光発電のデメリットを紹介します。
初期費用の負担がかかる
住宅用太陽光発電およびポータブルタイプの太陽光発電システムを導入する際は、初期費用の負担がかかります。費用負担が気になる方にとっては、デメリットといえるポイントです。
たとえば、住宅用太陽光発電の初期費用は、経済産業省の「令和６年度以降の調達価格等に関する意見」によると1kWにつき28.4万円とされています。たとえば、5kWの住宅用太陽光発電は、初期費用142万円です。
より費用負担を抑えながら試しに太陽光発電を導入したいときは、ポータブルタイプを検討してみてはいかがでしょうか。
BLUETTI の「BLUETTI PV200D ソーラーパネル |200W」は、40,800円（税込）で購入することが可能です。また、コンパクトながら200Wの高出力で、発電量という点でもメリットがあります。
出典：「令和６年度以降の調達価格等に関する意見」（経済産業省）
維持管理が必要
住宅用太陽光発電を導入する場合は、施工販売店による定期的な保守点検・修理交換が必要です。
太陽光発電はメンテナンスフリーではないため、定期的に点検しなければいけません。しかし、点検作業は国家資格を持った専門業者でなければ対応できないため、施工販売店や専門業者へ依頼する必要があります。
つまり、維持管理費用がかかるということです。経済産業省の「令和６年度以降の調達価格等に関する意見」によると維持管理費用は、1kWにつき年間5,800円とされています。5kWの太陽光発電なら、29,000円程度の費用がかかる計算です。
一方で、維持管理費用は太陽光発電の運用に必要なコストでもあるため、削減しないよう気を付けましょう。
出典：「令和６年度以降の調達価格等に関する意見」（経済産業省）
常に一定の発電量を保てない
太陽光発電全般の課題でもあるのが、発電の安定性です。発電量は日照時間や日射量に左右されるため、常に一定の発電を保つことが難しい傾向です。
ただし、太陽光発電やポータブルタイプの場合は、前段でも紹介した通り蓄電池と連携できるため、夜間や発電量の少ない日でも自家消費を行うことが可能です。
夜間や早朝などにも太陽光発電を活用したいときは、蓄電池やポータブル電源をセットで導入することをおすすめします。
おすすめのポータブル電源とソーラーパネルのセットを紹介
ポータブルタイプの太陽光発電を検討している方は、BLUETTIの「BLUETTI PV200D ソーラーパネル |200W」＋「AC180 大容量ポータブル電源」をおすすめします。
BLUETTIの「BLUETTI PV200D ソーラーパネル |200W」は、ハンドル付きの折り畳み式単結晶ソーラーパネルで、変換効率23.4％の高効率な性能を持っています。さらに最新のETFE素材が使用されており、高耐久性かつ高温に強いのがメリットのひとつです。そのため、長時間日光に当てても問題なく使用できます。
防水等級はIP65なので、小雨が降っていてもそのまま稼働でき、アウトドア・キャンプにも使いやすい仕様といえます。
また、付属の専用スタンドには35度、45度、55度のマークがあるので、太陽の入射条件に合わせて固定・調整を行うことが可能です。光の角度は発電量を左右する大きなポイントなので、嬉しいところですね。
重量は8.14kg、サイズ585×608×45㎜とコンパクトな設計で、簡単に持ち運んだり保管したりできるのも優れたポイントです。
そして「AC180 大容量ポータブル電源」は、「BLUETTI PV200D ソーラーパネル |200W」とセットで利用できるUPS機能搭載の蓄電システムで、高速モードを使用すればわずか1時間強でフル充電できます。UPS機能とは、停電などの際、瞬時に機器へ電力を供給し続けられる機能のことです。特にパソコンなどの精密機器には重要な機能です。
蓄電容量は大容量の1,152kWh、出力は合計1,800Wで、電子レンジやエアコン、ヒーターなども稼働させることが可能です。定格消費電力2,700W以下の家電製品であれば問題なく稼働させられるのは、大きなメリットといえます。
大容量タイプでたっぷり電気を使用したい方には、ぴったりの商品です。
また、フル充電しておけば、スマートフォンを約62回充電できるほか、冷蔵庫を連続約15時間稼働、電子レンジ約1.5時間使用、炊飯器約4.4時間も仕様することが可能です。
耐久性という点でも強みがあり、1日1回の充放電を想定した場合なら10年以上使用し続けることも可能です。長寿命であればあるほどコスパもいいので、経済的メリットを重視している方にも検討しやすいでしょう。
ソーラーパネルからの入力には500Wまで対応しており、「BLUETTI PV200D ソーラーパネル |200W」と問題なく連携できます。また、ソーラーパネルからの充電であれば、わずか約3時間でフル充電できるのがメリットのひとつです。
さらに16kgと軽量なので、ソーラーパネルと共にアウトドアへ活用することが可能です。
高出力・高耐久性のソーラーパネルや蓄電システムをお探しの方などは、特に利用すべきおすすめの商品です。
まとめ
太陽光発電の仕組みは比較的シンプルで、ポータブルタイプなら太陽光パネルから発電された電気を、ポータブル電源システムで交流の電気へ変換します。また、住宅用太陽光発電システムなら、太陽光パネルから発電された電気を接続箱でひとつにまとめ、パワーコンディショナで交流の電気へ変換する仕組みです。
小型の太陽光発電を導入したい方や持ち運べる太陽光発電を探している方は、今回の記事を参考にしながらBLUETTIのソーラーパネルやポータブル電源システムを検討してみてはいかがでしょうか？
BLUETTIでは、さまざまな種類のソーラーパネルやポータブル電源、バックアップ電源などを販売しております。持ち運び可能な設計なので、アウトドア好きな方にもおすすめです。
また、停電時の非常用電源として機能するため、停電対策を検討している方にもメリットがあります。
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