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太陽光発電のしくみ

ソーラーパネルは、どれくらいの面積で、どれだけの電気を生み出すカメ?
どうやって太陽の光から電気が生まれるのか、太陽光発電のしくみ、その基本を解説するカメ!

太陽電池が発電するしくみ


 

「太陽電池」は、「電池」と付いていますが、電力を蓄える装置ではなく太陽の光エネルギーを直接電力に変換する「発電機」の役割をはたします。

太陽から地上に降り注ぐ「光エネルギー」が「太陽電池」に当たると、「光起電力効果(ひかりきでんりょくこうか)」や「光電効果(こうでんこうか)」と呼ばれる現象が起こります。

光が照射されることで太陽電池を構成している半導体の電子が動き、電気が発生するのです。
 

太陽電池は、シリコン系、化合物系、有機系があり、それぞれに発電効率が違います。
現在の主流はシリコン系で、世界の生産量の約8割を占めています。

ソーラーパネルとは?


 

ソーラーパネルは、太陽電池を複数つなげたものです。
いちばん小さな単位を「セル」、そのセルを板状につなげたものを「モジュール」、「パネル」とよびます。
 
 

 
最近では、ソーラーパネルを一般家庭の屋根に設置することが増えてきました。
また、効率良く大きな電力を生み出すために、遊休地などにたくさんのソーラーパネルを設置して電力を生み出す、コンパクトタイプの野立て太陽光発電所も増えています。

どのくらい発電できる?


 

例えば、土地300坪におかれたソーラーパネルは年間約99,000KWhの電力を生み出すことができます。※注1

 
 

 


一般家庭が年間に消費する電力量は平均で約4,322kWhですから、年間約99,000KWhの電力を生み出す発電所でおよそ23世帯分の年間使用電力量をまかなうことができます。
 

※1.年間発電量の計算根拠
 太陽光発電1kW設置するにあたりに必要な面積を約10㎡とした場合、300坪(約991.736㎡)に設置できる太陽光発電の容量は約99kW。太陽電池出力1kWあたりの年間発電量は約1,000kWh。発電量は約99kW×約1,000kWh=約99,000kWh。
・JPEA太陽光発電協会の算定基準に基づき試算。
 太陽電池を水平に対して30度傾け、真南に向けて設置した場合の計算例です。地域や太陽電池の方位、傾斜角度により発電量が変わります。あくまでも目安の数値です。
※2.一般家庭の年間平均消費電力について
 環境省「2017年度の家庭のエネルギー事情を知る」より 世帯当たり年間エネルギー種別消費量(固有単位)および支払金額(平成29年度)

メリットとデメリット


 


【デメリット】
太陽光発電は、太陽光が当たれば電力を生み出してくれる発電方法です。
ただ、太陽光が当たっていない、夜間や日照不足の場合は発電することができないため、電力を毎日一定量供給するという「安定性」の面では弱い部分があります。
そのため、発電コストは少し高めにかかってしまいます。
 
 


 

【メリット】
その代わり、太陽光発電は火力発電や原子力発電のように燃料を必要としないので、排気ガスやCO2、燃えかす、使用済み燃料の処理などが発生しません。
また、火力発電のようにエンジンやタービンといった稼働に負荷のかかる機器が少なく、パネル自体の故障は発生しにくいので、長期利用への信頼性が高いことも特徴です。
 
地球環境にやさしい安全でクリーンなエネルギーとして、近年急速に普及が進んでいます。

どんな場所で発電できる?


 

ソーラーパネルは、太陽光を受けて発電するため、基本的には日射量が多い、日照時間が長い地域の方がより多く発電できます。
 
今回は時期の違いによる日照時間を比較してみましょう。
以下は東京の2月と5月の過去平均をした月別日照時間のグラフです。
(NEDO日射量データベースより)
 
▼東京/2月
太陽の光が注ぐ時間は多い日で9.8時間。


 

▼東京/5月
太陽の光が注ぐ時間は多い日で11.6時間。


 

2月と5月で1.8時間も違いが出ています。一般的には3月頃からぐんぐん伸び、4月や5月の春の時期にピークになるケースが多くなります。
時期の違いだけでなく、地域によっても晴れが多い地域や曇りが多い地域など様々です。
 
 
自分が住んでいる地域や太陽光発電を設置しようとしている場所がどうなのか気になる方は、ぜひNEDO(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構)のサイトからご確認ください。

NEDO/日射量データベース >
 
 

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