【図解】太陽光発電の仕組みは？初心者にもわかりやすく解説

太陽光発電の仕組みを理解せずに導入するのはやめましょう。

太陽光発電は、太陽光パネルをはじめ複数の機器が接続したシステムです。

また、設備だけでなく費用対効果や補助金制度のように複雑な仕組みも存在します。

太陽光発電の設置費用は、決して安くないにもかかわらず、その仕組みを理解せずに導入すると後悔する可能性があります。

いま太陽光発電の導入を検討されている方は、当記事で太陽光発電の仕組みを理解してから設置しましょう。

太陽光発電の仕組みを図で解説

太陽光発電の設置を検討されている方は、どのような仕組みで電気を利用できるのか気になる点だと思います。

実際、仕組みを知らずに設置することはないでしょう。そのため、本章では太陽光パネルから電気が作られる原理と家庭内に届くまでの仕組みを図で解説します。

太陽光パネルから電力が作られる原理

まずは、太陽光パネルから電力が作られる仕組みを解説します。

引用：太陽光発電協会 太陽光発電の基礎知識

基本的な仕組みは、半導体であるシリコンで作られた太陽光パネルに太陽の光が当たると、光エネルギーが電子を活性化させ、電気の流れ、つまり電流が発生します。

太陽光パネルは、半導体素材であるシリコンで作られており、表面と裏側の2層構造です。

この太陽光パネルに太陽光が当たると、マイナスの電気を持つ電子とプラスの電気を持つ正孔が発生し、表面と裏面に分かれます。

このプラスとマイナスの差によって電流が生まれ、これを利用することで電力を得ることが可能です。

住宅で設置する太陽光発電機器の仕組み

太陽光発電は、屋根に設置した太陽光パネルで、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換して利用します。

太陽光パネルで作られた電気は、接続箱で1つにまとめられます。この電流は直流電流であり、家庭で利用可能な交流電流に変換が必要です。

そのため、パワーコンディショナと呼ばれる装置を使って直流電流から交流電流へ変換します。交流電流に変換された電気は分電盤を通して家庭内に供給されます。

発電した電力は、自家消費するだけでなく、余剰電力が発生した場合には電力会社へ売電することも可能です。

また、太陽光パネルと一緒に蓄電池も設置していれば、電気を蓄えておくこともできます。

引用：太陽光発電協会 システム構成例

機器	役割
太陽光パネル	太陽光を電力に変換する装置
接続箱	太陽光パネルからの配線をまとめて パワーコンディショナに送る
パワー コンディショナ	太陽光パネルで発電した直流電力を 家庭で利用可能な交流電力に変換する
分電盤	家の配線に電気を分ける
電力量計	電力会社に売買した電力を測定する
蓄電池	発電した電力を貯める。 発電時間外に貯めていた電力を供給する。
発電量モニタ	発電量や消費電力量などを表示する

太陽光発電システムの仕組みから考える発電効率

太陽光発電システムを家庭で使用する場合、発電効率は費用対効果の面で重要な要素となります。

太陽光発電の発電効率とは、太陽光発電設備全体で太陽の光エネルギーから電気エネルギーに変換する割合を示す指標です。

ここには、太陽光パネルが生み出す電気への変換効率や電線を通じて家庭の電気製品に供給されるまでの間に発生するエネルギーロスを含んだ数値です。

一般的に、家庭用の太陽光発電システムの変換効率は15％から20％程度(※)とされていますが、システム全体の効率を考えるようにしましょう。
※パナソニック 住宅用 太陽光発電システム：太陽電池モジュール

太陽光発電システムの発電効率を向上させるには、パネルの向きや角度を最適化する、パネルの表面をきれいに保つ、高品質のパワーコンディショナを選ぶなどの方法があります。

最新の高効率パネルを選択することで効率を向上させることも可能です。しかし、高効率パネルはコストが高くなる傾向があるため、初期投資と発電効率の費用対効果を考える必要があります。

発電した電力を家庭で利用する方法！自家消費と売電の仕組み

太陽光発電システムを運用して生み出した電力を利用する仕組みとして2つの方法があります。

1つは、発電した電力を自分の家庭で消費する「自家消費」。もう1つの方法は、余った電力を電力会社に売る「売電」です。

自家消費は、太陽光発電システムで発電した電力を自宅で使うため、電力会社から購入する電気量が減ります。

一方で、売電は、自宅で使い切れない余剰電力を電力会社に売ることです。

自家消費をする場合は、1kWhあたりの電気料金が高いほどお得になり、売電の場合は、1kWhあたりの売電価格が高いほどお得になります。

太陽光発電を設置する場合は、売電価格を確認し、自家消費と売電のどちらがお得になるのか比較しましょう。

FIT制度における売電価格の推移

2012年	42円/kWh
2013年	38円/kWh
2014年	37円/kWh
2015年	33円～35円/kWh
2016年	31円～33円/kWh
2017年	28～30円/kWh
2018年	26～28円/kWh
2019年	24～26円/kWh
2020年	21円/kWh
2021年	19円/kWh
2022年	17円/kWh
2023年	16円/kWh
2024年	16円/kWh

知っておきたい太陽光発電のメリットとデメリット

ここまで、太陽光発電システムの仕組みや利用方法を紹介しました。本章では、太陽光発電を設置するメリットとデメリットを紹介します。


太陽光発電には、様々なメリット・デメリットが存在します。

細かく分けることはできますが、その多くはコストに関するものです。

自家消費による電気代の削減や売電収入を得られるメリットがあります。逆にデメリットとしては、設置や運用のコストがかかることや悪天候の影響で発電量が下がることが考えられます。

上記のメリット・デメリットを把握したうえで太陽光発電システムの導入を検討しましょう。

より詳細に太陽光発電のメリット・デメリットを知りたい方は下記から確認できます。

太陽光発電の価格相場

太陽光発電を利用するイメージを持てた方は、実際に導入する予算を立てていきましょう。ここでは、太陽光発電の価格相場を紹介します。

初期費用

太陽光発電の初期費用は、平均86.4万円～144万円(※)と言われています。

これは、経済産業省のデータ(※)で報告されている太陽光パネルの設置費用が1kWあたり28.8万円という数字から、一般的に住宅へ設置する3kW～5kWに換算した金額です。
※出典：資源エネルギー庁 -（２）国内のコスト動向：システム費用（設置年別の推移）

太陽光発電システムの設置費用は年々低下している中で、売電価格も同様に低下しているので、シミュレーションをしっかりと行い、初期費用を計算しましょう。

メンテナンス費用

太陽光発電システムを導入する場合、メンテナンス費用も考えておく必要があります。

太陽光パネルの寿命は一般的に30年程度と言われており、長期的に運用をしていくためには、メンテナンスが欠かせません。

国としても太陽光発電システムの点検を義務付けているため、メンテナンス費用もシミュレーションに含まれているか、事前に販売会社へ確認しておきましょう。

ここまで、太陽光発電の価格相場をしました 。より詳細に太陽光発電の設置費用について知りたい方は下記から確認できます。

太陽光発電を安く導入する方法

太陽光発電の費用に関して、負担が大きいと感じる人もいるでしょう。そんな人向けに太陽光発電を安く導入する2つの方法を紹介します。

リースモデルで契約する

太陽光発電を安く導入する方法の1つ目は、リースモデルで契約することです。

リースモデルとは、太陽光発電の設置費用はリース会社が負担する代わりにプランに応じた月々の料金を支払う契約体系です。

メンテナンス費用もリース会社に負担してもらえ、一定期間を過ぎると太陽光発電システムを譲渡してもらえます。

しかし、契約期間が長いことや費用対効果が悪くなる場合もあるので注意しましょう。

長期の費用対効果よりも初期費用をおさえたい人にはおすすめです。

補助金を利用する

補助金の利用も太陽光発電システムを安く導入する方法の1つです。

現在、国が実施する太陽光発電システムの導入に対する補助金制度はありませんが、自治体ごとに利用できる補助金は存在します。

また、蓄電池を一緒に設置する場合は、国の補助金制度を利用できる可能性があります。

どちらにせよ、補助金制度は複雑で、地域にもよるので、販売会社に確認することが良いでしょう。

太陽光発電の販売会社も補助金を利用して設置してもらえれば、利益につながるため補助金制度に関する情報は基本的に把握しています。

むしろ制度に関する質問をして答えられない場合は、良い提案をしてもらえない可能性もあるので、別の販売会社を検討することをおすすめします。

まずは太陽光発電の販売会社に問い合わせて話を聞いてみましょう。

実際に太陽光発電システムを導入するまでの流れ

実際に太陽光発電システムを導入するために、まずは販売会社に問い合わせることをおすすめします。

見積もりサイトを利用して初期費用を比較することも重要ですが、見積もりで出された初期費用の内訳を判断できる知識がないとシミュレーションはできません。

そのため、正確なシミュレーションをして長期の費用対効果を考えるためには、訪問して家の状況を確認してもらうことが必要になります。

訪問をしてもらい家の状況に合わせたシミュレーションをすること、専門家として太陽光発電に携わってきた業者に相談することから始めると、後悔することなく太陽光発電の導入ができるでしょう。

当サイトからは、太陽光発電の販売・施工会社であるSUNSエナジー株式会社に無料相談が可能です。

SUNSエナジーは、埼玉県の指定販売店に選ばれる実績(※)もあります。
※引用：埼玉県 住宅用太陽光埼玉あんしんモデル

太陽光パネルだけでなく、蓄電池やオール電化住宅も取り扱っているので総合的な相談が可能です。

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