太陽光発電のシステム｜オール電化のススメ

地球温暖化が懸念されるなか、地球に優しい発電、ということで関心が集まっている「太陽光発電」。でも、「導入費用が高いのでは？」「設置や維持が大変なのでは？」と、心配している方も多いのではないでしょうか？確かに、地球に優しいのは嬉しいですが・・・お財布にも優しいようでないと、なかなか導入には踏み切れませんよね。では、その「太陽光発電」とはいったいどのようなものなのでしょうか？

太陽光発電というのは、ソーラー発電とも呼ばれ、太陽の光のエネルギーを直接電力に変換する、新しい発電方式です。変換には、太陽電池という電力機器を用います。シリコン太陽電池が主流ですが、その他にもさまざまな化合物半導体を素材にしたものが実用化されつつあります。太陽のエネルギーは、再生可能なエネルギーです。そのため石油などのように、資源をとり尽してしまい、将来枯渇するということはありません。また、昼間の電力需要のピークを緩和する利点、および温暖化ガス(二酸化炭素などの温室効果ガス)の排出量を削減できるという、温暖化抑制の効果が期待できます。

その一方で、太陽光発電(ソーラー発電)は、導入費用が比較的高価であるという難点があります。高価という印象が根強いのは確かでしょうが、近年では研究や開発が進んで性能も向上し、設置や維持が容易になるなど、将来性のある産業として期待されています。愛知県で行われた「愛・地球博」では、長久手会場で太陽光発電の施設が紹介されました。「地球に優しい」電力として、もっともっと開発、普及が進んでほしいと思います。

「愛・地球博」でも紹介された「太陽光発電」。「地球に優しい電力」といわれています。でも、どうして今、太陽光発電なのでしょう？どのような特徴があるのでしょうか？

地球温暖化防止会議で、日本は2010年までに二酸化炭素の6パーセント削減(1990年比)を目指しています。しかし日本では、産業、民生、運輸・・・各分野のエネルギー消費量が年々増え続けています。そこで今、消費エネルギーの削減、つまり省エネと共に、エネルギー資源そのものの根本的な見直しが瀬間されています。そこで注目されているのが、太陽光発電です。太陽光発電の場合、地球温暖化の要因のひとつである、二酸化炭素の排出が、発電時でゼロ。まさに理想的なクリーネネルギーです。二酸化炭素は、石油などの化学年少消費によって排出されます。たとえば、日本では1998年度の総合エネルギー統計によると、石油が52.4パーセントを占めています。石炭が16.4パーセント、天然ガスが12.3パーセント、原始力は13.7パーセントです。さらに水力・地熱は4.1パーセントです。

日本のこのような化学燃料依存の現状は、二酸化炭素などの環境問題だけが問題ではありません。石油をはじめとする天然資源は、近い将来枯渇することを危惧されてもいます。石油は43年、天然ガス62年、ウランは64年、最もエネルギー資源可採年数が長いと予測されている石炭でさえ、212年といわれているのです。その点、太陽光発電のエネルギー源である「太陽光」は無限です。

導入時の費用という課題はまだ残っていますが、今こそ、早急に太陽光発電への転換が迫られているのです。

太陽光発電は、太陽のエネルギーを利用して電気を作ります。でも、素朴な疑問として、雨の日や曇った日はどうなるのだろうか、と心配になりますよね。

住宅用の太陽光発電は、自宅の屋根に太陽電池を設置し、生活に必要な伝記を生み出すものです。しかし家庭だけで電気の自給自足をしているのではありません。電力会社が配電する商用電力と連結することで、太陽が燦燦と照りつけ、発電した電気があまった場合は、電力会社に売ります。これを売電といいます。一方、曇りの日、雨の日など、発電量が不足した場合には、これまでどおり、電力会社から電気を買うのです。これを買電といいます。太陽光発電は、このように、安定した電力を確保しつつ、かつ多すぎる分は買ってもらうこともできる、という合理的なシステムなのです。

このようなシステムに支えられているため、朝夕や曇りの日など、太陽の光が弱いときには電力会社の電力で補足し、雨天や夜間など太陽電池の発電量がほぼゼロに近いときには、電力会社から必要量を供給してもらいます。さらに停電時には、日射があれば停電中でも通常の電気系統とは別に、直接電気機器を動かすシステムが整っているため、電力会社の作業を妨げません。したがって、停電とは関係なく、生活を継続することができるのです。これを｢自立運転機能｣と言います。ただし、停電時には自動的にいったん商業電力系統への接続が切り離されるため、手動で自立運転に切り替えることになります。

屋根に設置した太陽電池で発電をする太陽光発電。太陽の光を利用してエネルギーを生み出す新しい発電方式です。でも、いくら環境に優しくても、操作が難しいのはちょっとお手上げ!　と言う人も多いですよね。電気は毎日使うもの、しかも太陽光の強さは、昼間と夜間ではもちろん変わります。雨の日と晴れの日でもまったく違うでしょう。毎日、お天道様を見上げながら操作するのでは大変!　その点はどうなっているのでしょうか？

太陽光発電は、日の出、日の入りはもちろん、天候状態に合わせて自動的に運転します。そのため面倒な操作を手動で行う必要はありません。また、余った電機を電力会社へ売る、売電も、不足分を買う、買電も自動で行われるので、安心です。

また、維持管理についてですが、基本的に必要ないようです。掃除も、一般の住宅ではほとんど必要ありません。大部分の汚れは、雨で洗い流されてしまうからです。ただし、太陽電池が葉っぱなどに覆われてしまったり、電柱などの影になってしまうと、モジュール全体の瞬時発電電力に影響が及び、低下することがあります。また、積雪地域では、太陽電池モジュールの上に雪が積もると発電できなくなってしまいます。雪が落ちれば、冬場でもかなりの発電電力量が見込めます。

個人でのメンテナンスはする必要ありませんが、機器を購入した会社によって、数年ごと(たとえば、4年ごとなど)にメンテナンスサービスを行うところが多いようです。

「我が家は築20年なのだけど、今から太陽光発電システムを設置できるのかしら？」「我が家の屋根は南向きではないわ、日射が少なくなって太陽光発電は無理じゃないかしら？」「うちは、寄棟だけど・・・」「うちは、切妻なんだけど・・・」などなど・・・。太陽光発電システムの導入を検討したいと思いながらも、各住宅それぞれで条件が変わります。実際のところ、設置に不向きな条件というものはあるのでしょうか？

屋根の形状には、切妻屋根、方行屋根、寄棟屋根、片流れ、陸屋根があります。材質としては最も多いのは、カラーベストですが、他にも金属板瓦棒や金属横葺、和瓦、洋瓦、平板瓦、シリコン防水、さらには金属折半もあります。

確かに「南面の屋根」が設置には理想です。しかし、実際には北側を除き、寄棟で南面と東西面に設置されるお宅、切妻で東西両面に設置されるお宅、など、さまざまなようです。設置方位による効率の低下は、南面を100とした場合、東西面は５〜15パーセントダウン、北面では40パーセントのダウンとなるのが一般的です。また、屋根の形状により太陽電池パネルを設置する屋根の傾斜角度が変わるとはいえ、数パーセント程度です。

築年数による耐久性も心配となりますが、太陽電池パネル1枚あたり（外寸約1ｍ×１ｍ）の荷重は、取り付け架台等を含めて15~20キログラム程度です（メーカーによって差があります。また陸屋根の場合は、工法が変わります）。確かに、屋根への負担がないわけではないでしょうが、太陽光発電システムの荷重は、屋根全体に分散されます（よく比較の対象となる、太陽熱温水器の場合は、約3メートル四方に約300キロの屋根荷重となります）。したがって、築年数および屋根材の古いお宅でない限り、ほぼ問題はないと思われます。

屋根の形状、向き、材質による発電量や節電額のシミュレーションを依頼すると共に、耐久性についての確認も事前に行っておくと良いでしょう。