太陽光発電の基礎知識

太陽光発電とは?文系でも分かる太陽光発電の仕組みや原理はコレ!

太陽光発電って、どんな仕組みで電気を作っているの?

太陽光パネルがあればすぐに発電できるの?

設置するのに費用が掛かるけれど、メリットはあるの?

 

 

東日本大震災後、
エコでクリーンな太陽光発電がさらに注目を集めています。

自宅に導入したいと思っている方も多いと思いますが、
太陽光発電がどのような仕組みで電気を発電しているのか、ご存知ですか?

よく分からないまま業者の話を聞いても、
それがお得なのかどうなのかを判断することは難しいです。

太陽光発電を導入する前に、
基本的な仕組みや原理をきちんと理解しておきましょう。

 

「私文系だから、難しい用語とか使われても分からないし…」

確かに、電気工学で使うような用語が出てくるとチンプンカンプンですよね。

でもここでは文系の方でも理解できるよう、
簡単に解説していきますので大丈夫です!!

まずは知ることから始めましょう!

 

太陽光発電とは?太陽の光で発電するの?

Original update by : 写真AC

 

太陽光発電とは簡単に言うと、
「太陽の光のエネルギー」で「電気エネルギー」を作ることです。

もし、地球上に降り注ぐ太陽光を、
全て電気エネルギーに変えることが出来るとしたら、約1時間で、
世界で使うエネルギー1年分をまかなえるほどの電力になる、という試算があります。

太陽の光はそれくらい大きなエネルギーを持っているのですから、
使わないのはもったいないですよね。

 

では、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変えるにはどうしたら良いのでしょうか。

そこで登場するのが、太陽電池モジュール(ソーラーパネル)です。

真夏の照りつく太陽の下にいると屋根や道路が熱くなりますが、
日陰ではそれ程ではありません。

日向が熱いのは、
太陽光エネルギーが「熱エネルギー」に変換しているからです。

この、
「太陽光エネルギーが熱に変わる前に、
ソーラーパネルを使って電気エネルギーに変換する」

という発電システムが太陽光発電システムなのです。

 

乾電池を使わないソーラー電卓を想像してみてください。
明るい場所ならどこでも使えますよね。

太陽光発電は、これと同じ原理で動いています。

ソーラー電卓に使っている太陽電池をもっと大がかりにして、
冷蔵庫も洗濯機もエアコンも動かしてしまおう、

という発想のもとに作られているのです。

 

では次に、
ソーラーパネルの仕組みについて詳しく解説していきましょう。

 

太陽光発電の仕組みや原理とは?なぜ太陽の光で発電するの?

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上で、太陽光発電の原理は、
電卓の小さい太陽電池を大がかりにしたものと言いました。

太陽光発電で使うソーラーパネルは、太陽電池をたくさん繋げたものです。

 

ソーラーパネルの一番小さな単位を「セル」と呼び、
メーカーによって違いますが、一辺15cmくらいの大きさです。

そのセルを板状にしたものを「モジュール」とか「パネル」と呼びます。

セルを近くで見るとまだら模様があるのが分かります。これはシリコンの結晶です。

セルは、P型シリコン半導体とN型シリコン半導体を張り合わせて出来ています。

 

この2つの半導体の境目に光エネルギーが加わると、
P型シリコン半導体はプラスになり、N型シリコン半導体はマイナスになります。

プラスとマイナスには、元に戻ろうとする力があり、
そこに通り道を作ることで、マイナスがプラスの方へと動き出します。

この流れが「電流」となり、電気を生むのです。

セルの中では、乾電池と同じ状態が起こっているのです。

 

太陽光発電に必要な機器とは?

Original update by : 写真AC

 

太陽光発電は、ソーラーパネルを屋根に取り付ければ、
すぐに電気が使えるというわけではありません。

ソーラーパネルの他にも機器が必要になります。

どのようなものがあるのか、電気の通り道順に見ていきましょう。

1.設置架台

ソーラーパネルを取り付ける台です。

2.接続箱

ソーラーパネルで発電した電気を1つに集める機器です。

3.パワーコンディショナー

ソーラーパネルで発電した電気は「直流電力」という種類の電気です。
このままでは家電製品は使えません。

パワーコンディショナーは、
直流電力を家の中で使える「交流電力」に変える機器です。

4.分電盤

電気を各部屋に送る機器です。ブレーカーとも呼びます。

5.電力量計

余った電気を電力会社に売る時に、売った電気の量を量る機器です。

6.電力モニター(カラーモニター)

発電状況などを表示する機器です。

 

太陽光発電を導入するには、これらの機器も一緒に購入することになります。

 

太陽光発電のメリットデメリットとは?

自然界にある太陽光を電気エネルギーに変換させる太陽光発電は、
二酸化炭素を発生させる火力発電などと比べて非常にクリーンで魅力的です。

しかし、メリットもあればデメリットもあります。

導入前にしっかりと把握する必要があります。

メリット

  • 光熱費を削減できる
  • 余った電気を売ることが出来る
  • 無尽蔵なエネルギーだから、無くなる心配がない
  • 災害時には発電した電力を使用できる
  • メンテナンスが比較的簡単
  • クリーンで環境に優しい

デメリット

  • 天候に左右されて、発電量が一定ではない
  • 夜間の発電はできない
  • 変換効率が低い
  • 初期費用が高額
  • 持ち家じゃないと設置できない上に、家を売りづらい

 

太陽光発電を導入する際は、
特にデメリットにもきちんと目を向ける必要がありますね。

 

まとめ

いかがでしたでしょうか。

太陽光発電の仕組みについてまとめると、

  • 太陽電池(ソーラーパネル)を使って、
    太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムのこと
  • ソーラーパネルは、光を当てることで乾電池と同じような働きをしてくれる
  • ソーラーパネルで作られた電気は、直流のため交流に変える必要がある
  • そのためにはパワーコンディショナーなど、パネル以外の機器が必要である

 

環境に優しい太陽光発電は非常に魅力的です。

ですが、天候に左右されるため発電量が不安定といったような、
デメリットもあることを頭に入れておきましょう。