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2023.06.09
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太陽光発電の仕組み
太陽光発電の仕組み
太陽光発電と聞いて、新エネルギーと感じる方もいらっしゃるのではないでしょうか。
実は、太陽光発電は、街灯や標識、計算機、腕時計など、意外と身近な所でも既に使われています。
このように、今現在さまざまな所で目にする太陽光発電ですが、その詳しい仕組みがどのようなものかご存じでしょうか？
太陽光発電がどうやって発電しているかは、あまり知られていません。
このコラムでは、どのようにして太陽光パネルが発電しているかを解説します。
１．太陽光パネルが発電する仕組み
通常、太陽光を浴びると、その浴びた物は熱をもちます。これは、光エネルギーが熱エネルギーに変換されている状態です。
太陽電池では、この熱エネルギーへ変換されるはずの光エネルギーを電気エネルギーに変換しています。
なぜ、太陽光パネルは光エネルギーを熱エネルギーではなく、電気エネルギーへ変換できるのでしょうか。
これは、太陽光パネルに使用されている半導体に変換する仕組みの秘密があります。
簡単に言うと、２つの半導体がプラスとマイナスにわかれて電池となっています。これに電線を繋ぐと、電流が流れる仕組みとなっています。
２．３種類の太陽光パネル
太陽光パネルは、用いられる材料によって種類が異なります。大きく分けて、シリコン系、化合物系、有機物系の３種類に分けられます。
・シリコン系
太陽光パネルに使われる材料の中で、最も一般的なものがシリコン系です。シリコンは、砂や石に含まれるケイ素をもとにしており、太陽光電池の素材として実績が50年以上あります。
・化合物系
シリコン系に次いで、太陽光パネルの材料に使われるのが化合物系です。化合物系はシリコン以外の素材をもちいた化合物で太陽電池を形成します。原材料が少なく済み、軽量で柔軟に使えるといった特徴があります。
・有機系
有機系はシリコンや化合物などの無機物ではなく、有機物を原材料とした太陽電池です。まだ研究段階ではありますが、将来の実用化を狙って、現在盛んに研究開発が進められている素材です。
３．発電した電気をどうやって活用している？
発電した電気を使うために太陽光パネルだけでなく、他の周辺機器をシステムとして設計する必要があります。
・接続箱
→発電した電気を集める。
・パワーコンディショナー
→集めた電気を直流から交流に変換する。
・モニター
→太陽光発電所の様子、発電量を見られる。
・屋内分電盤
→建物の各部屋に電気を分配する。
・電力量計
→電力を積算して計量する。
このなかでも、特に重要なのは役割を果たしているのは、接続箱とパワーコンディショナーです。この２つの機器があるからこそ、太陽光から電気をうみだして、「売電できる状態」に変換して、電力系統に通じて電気を売却することができます。
４．太陽光発電の特徴
・太陽光で電力発電できるので、非常にエコ
太陽光発電は光さえ当たれば、発電できるため、ＣＯ₂を排出しない非常にエコな発電方法です。さらに、燃料枯渇の心配がなく繰り返し発電できる再生可能エネルギーである点も大きな特徴です。
・故障しにくく信憑性が高い
太陽光発電は故障しにくく、長く使用できる点もメリットの１つです。特に、摩耗が少ない太陽光パネルは、環境によっては20～30年使用できるといった事例もあります。
また、近年は汚れが付きにくい商品を販売されており、頻繁なメンテナンスの必要性も減少してきました。
ただし、一般的に太陽光発電は４年に１度以上のメンテナンスをしないまま使用すると故障になる可能性があるので、定期的な点検は欠かさないようにしましょう。
・土地を用意する必要がない
太陽光発電は建物の屋根は壁、遊休地など太陽光が届く場所であればどこにでも設置可能です。
専用の発電施設を持つ必要がないため、土地がない都会でも気軽に設置できる点も特徴です。
ただし、建物の構造や土地の強度によっては、設備を設置できない場合もあります。設置を検討する際は、必ずあらかじめ業者に現地調査を依頼するようにしましょう。
・災害時も安心
太陽光発電は太陽の光さえあれば、発電できるため、地震や洪水などの災害で電力が一時停止されてしまっても、自家発電をして電力を使用できます。
特に大きい地震があると、安全面の観点から火力発電所や原子力発電所の稼働がストップされます。
万が一災害が発生しても太陽光発電があれば安心して電気が使えるため、長い避難生活にも備えられるでしょう。
・蓄電池と併用できる
蓄電池とは、充電をすることで繰り返して使用できる二次電池のことです。
太陽光発電で作り出した電力は、蓄電池に溜めることが可能です。
つまり、太陽光発電と蓄電池を併用することで、発電しすぎた「電気を発電できないとき」にも活用できるようになります。太陽が出ない梅雨の時期や太陽が隠れる夜間も、日中の太陽光で発電した電気が使用でき、よりエコに電気を有効活用できるでしょう。
設置には、初期費用がかかりますが、太陽光発電は蓄電池とのセット導入が非常におすすめです。長期的にみて、非常にお得です。
最後までお読みいただき、ありがとうございました😀
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