太陽光発電システムは、太陽光を電力に変換するための装置のことです。再生可能エネルギーの一形態であり、太陽の光を利用して電気を生み出します。このページでは、太陽光発電システムの主要な要素や特徴について詳しくご紹介しています。
太陽光発電システムの構成
まず、一般的な太陽光発電システムの構成は以下のようになっています。
ソーラーパネル：太陽光を電気に変換するための部材です。主に、シリコン（半導体）を主成分とするセルが用いられています。光エネルギーがセルの電子を励起させることで電流が生じます。
インバータ：生成した直流（DC）の電力を交流（AC）に変換するための装置です。一般的な電源は交流となっており、変換するインバータが必要となります。最適な電力変換は効率的なエネルギーの収集にも貢献します。
バッテリー（蓄電池）：電力は一カ所に留めておくことができません。そのため、柔軟な使用を行うには蓄電をしておくバッテリーが必要となります。太陽光発電は日常的な充放電を行うため、主に二次電池が用いられます。ニッケル水素電池やリチウムイオン電池など複数の種類があります。
制御システム：太陽光発電システムを効率的に動作するためのコントローラーです。発電量やバッテリーの状態をモニタリングし、必要に応じて制御する役割をもちます。また、過放電や過充電といった故障の原因を予防し、安全に使用するための機能も備えています。
架台など：上記に挙げた一連の太陽光発電システムを支えるための架台や筐体です。発電量を高めるためにはソーラーパネルを適切な角度や位置に設置する必要があります。そのため、架台も発電量に大きく影響を与える要因となります。
太陽光発電システムのメリット
まず、「低環境性」であることが挙げられます。電力源に再生エネルギーを用いており、無限に利用することができます。発電過程において二酸化炭素やその他の大気汚染物質を排出せず、クリーンなエネルギーだとされています。また、石油や石炭といった有限の資源ではない点で発電時のコストメリットも望めます。
次に、「エネルギーの分散生産」が可能である点があります。太陽光発電システムは局所的に展開することができ、分散型発電の実現に役立ちます。例えば、メガソーラーなどの大型発電施設から一般家庭での発電まで、エネルギーを需要のある場所で生産することができます。これは地域のエネルギー安全保障への寄与にも大切な要因となります。外部からのエネルギー供給依存度の減少に繋がるためです。
また、「メンテナンスが比較的容易」な点もメリットのひとつです。ソーラーパネルは使用期間が20年ほどの長寿命をもち、動作中にほとんどメンテナンスが必要ありません。低コストでの安定した運用が期待できます。
太陽光発電システムのデメリット
太陽光発電システムには多くのメリットがありますが、他方でいくつかのデメリットも存在します。
まず、「太陽光への依存度が高い」という点があります。ソーラーパネルによる発電には太陽の光が必要不可欠です。日照が期待できない場合は天候の影響を受けて発電効率が低下します。また、夜間や雨天など太陽光が得られない場合は発電自体が困難です。
次に、「初期投資と設置スペース」の問題があります。一般的に、太陽光発電システムの導入には高い初期投資が掛かります。技術の進歩に従い安価な製品も誕生していますが、生成可能なエネルギー密度を考慮するとまだまだ大きな費用であると言えます。
また、大きな電力を取り出す際にはその分だけ「大規模な発電面積」が必要となります。太陽光発電システムを導入する場合、設置スペースの確保が問題となるケースも少なくありません。
最後に、見た目である「外観性」も課題のひとつです。ソーラーパネルは発電効率を高めるために黒や濃紺の外観となっています。住宅や周囲の風景に合わず、景観を棄損しているとの声も上がっています。
ソーラーパネルと景観問題についての詳細は下記のリンクをご参照ください
ソーラーパネルの外観については、特に住宅地や観光地では顕著となっており改善が求められています。
他の発電方法との比較
太陽光発電は、他の主要な発電方法と比較して様々な側面で特性を持っています。
再生可能性
化石燃料を使用する発電方法と比較して環境への影響が軽微です。例えば、石炭は燃焼により二酸化炭素（CO2）や硫黄酸化物、窒素酸化物などの大気汚染物質を排出します。これらは気候変動や酸性雨、大気汚染の原因となります。加えて、石炭鉱山の採掘や運搬も生態系への悪影響を及ぼすことがあります。
また、石炭と比較すると軽量ですが、石油も同様に二酸化炭素や大気汚染物質を排出します。他方で、天然ガスは石炭および石油と比べるとはるかにクリーンな資源です。しかし、天然ガスの採掘やパイプラインの建設が大規模になるため、この面で環境への悪影響があります。また、国内では天然ガスの採掘量が少ないため、外国にエネルギー源を依存してしまうことにも繋がります。
発電の安定性
太陽光発電は天候に依存しており、日照の変動や天候の影響を受けます。同じ再生可能エネルギーでは、風力発電や水力発電も天候に影響を受けることがあります。一方で、地熱発電や原子力発電は比較的安定して発電することが可能です。
初期投資とランニングコスト
太陽光発電の導入には初期投資が必要ですが、ランニングコストは比較的安価です。風力発電や水力発電も比較的ランニングコストが低めですが、建設に高い費用が必要です。一方で、原子力発電や化石燃料発電は建設と運用に高いコストがかかります。
発電効率
太陽光発電の発電効率は向上していますが、他の発電方法と比較するとまだ低いと言えます。およそ10～20%程度の発電効率となっています。発電所の設備により異なりますが、石炭は30～40%、石油は40～50%程度の発電効率をもちます。その他、風力は30～40%、水力や原子力においては80%以上と高い発電効率が得られます。
地域への悪影響
太陽光発電においては、外観性から生じる景観面が悪影響を及ぼす主なリスク要因となっています。原子力発電は核廃棄物の管理や事故の懸念があり、事故が発生すると甚大な被害が生じる恐れがあります。また、廃棄物質などの処理も問題となっています。他に、風力発電は風車の建設に伴う景観や騒音が悪影響であると捉えられています。
当社の太陽光電源システム
当社では、電子機器へ接続する太陽光電源システムを取り扱っています。
太陽光発電は分散型の発電に適しており、周囲に電源が無い場所でも使用することができます。その特徴を生かし、屋外における電源設備として一体的なユニットを構築しました。主に「ソーラーパネル」「蓄電池」「制御装置」の3セットから構成されています。
また、バッテリー切れのリスクを抑えた電源システムとして、「太陽光発電」と「コンセント」を組み合わせたハイブリッド電源もラインナップしています。
お客様のご要望に沿ったカスタマイズなども可能です。詳細につきましてはお気軽にご相談ください。
上記の他、表示板と組み合わせた太陽光発電システムも展開しています。表示板にソーラーパネルを内蔵した構造を備えています。屋外において点在する看板、標識などを電源として活用できます。太陽光発電システムの新たな活用方法や展開を進めています。
