太陽光発電の仕組みをわかりやすく解説
太陽光発電は、住宅の屋根や壁、空き地やカーポートなどにソーラーパネルを設置し、システムを介して電力を生み出します。身近な自然エネルギーとして注目されており、多くの住宅で導入されているのです。そんな太陽光発電は環境に良いイメージがありますが、具体的にはどのようなものかわからない方も多いのではないでしょうか。そこで今回の記事では、太陽光発電の仕組みをわかりやすく解説します。
太陽光発電の仕組み
太陽の光を利用して電気を作り出す「太陽光発電」がありますが、一体どのような仕組みになっているのでしょうか。ここでは、太陽光発電システムの仕組みを説明します。
太陽電池が発電して電力を生み出す
太陽光発電は、「太陽電池」に太陽光エネルギーを降り注ぐことで電力に変換しています。光電効果を利用して電気を生み出すのが太陽光発電ですが、それには太陽電池が必要です。太陽電池は半導体でできており、それは電気をよく通すわけでもなく、通さないわけでもない、中間の特徴を持つ物質です。
太陽電地に太陽から降り注ぐ光エネルギーが当たることで、半導体の電子が動き電気が発生します。現在の太陽電池はシリコン系が主流で、世界の8割を占めています。他にも化合物系や有機系もありますが、それぞれの発電効率は異なるのです。これらの電池は電力を蓄えるのではなく、発電機としての役割を果たしています。
太陽光発電に必要な装置と流れ
太陽光発電システムは、太陽光パネルだけでなく、いくつかの装置が組み合わさって構成されています。電力を発電してから、家庭内で消費する電力として使うまで、いくつかのステップを踏んでいくのです。
太陽光パネルで電気を作る
太陽電池の集合体ともいえる太陽光パネルに太陽の光を浴びさせて電気を作ります。太陽のない夜には発電できませんが、曇りや雨でも少しは電気を作れます。
接続箱に電気を集める
家の中で使えるように電力を変換するためにも、まずは太陽光パネルで発電した電気を一つにまとめます。
パワーコンディショナーで電力を変換する
太陽光パネルで発電した電力は、そのままでは家の電力として使えないため、パワーコンディショナーを介して使える「交流電力」に変えます。
分電盤を通じて電気を各部屋に送る
家庭内の各部屋に電力を送るためには、分電盤が必要になります。各部屋に送った電力が余ると、電力量計を通じて電力会社へ送られるのです。
電力量計で売電の量をチェックする
発電して余った電力は売電することができます。電力会社に売った電気量は、電力量計でチェックするのです。
太陽光パネル(ソーラーパネル)について
太陽光パネルいわゆるソーラーパネルは、太陽電池をたくさんつなげたものになります。システムの核となる機器とも言えますが、どのような種類がありどれくらい長持ちするのでしょうか。ここでは、太陽光パネルについて紹介します。
太陽光パネルの種類
太陽光パネルの種類は、シリコン系と化合物系の大きく2つのタイプに分けられます。さらに細分化してみると、シリコン系は4つです。
① 1つのセルが1つの結晶からなる、発電効率が高く長年使われている「単結晶シリコン」
② 多くの結晶が集まってセルを形成し、高い発電効率がありながらも安価の「多結晶シリコン」
③ シリコンを極限まで薄くした膜状で、広い面積の製造ができて曲面に設置可能な「アモルフィスシリコン」
④ 単結晶とアモルフィスを組み合わせたハイブリット型の「HITシリコン型」
化合物系では2つのタイプがありますが、CIS/CIGSは市場の拡大がとても期待されています。
① 銅、インジウムなどの化合物の半導体でつくられた、暑さに強くて製造コストが安い「CIS/CIGS」
② カドミウムとテルルを原料とした半導体で、非常にコスパが高く、発電効率が優れている「CdTe」
太陽光パネルの耐用年数
どんなに優れた機器だとしても、経年劣化は避けられません。太陽光パネルは長期にわたって使用できると言われており、メーカーにもよりますが、耐用年数は約30年間になります。各メーカーの技術も向上してきている今、パネル自体の大きな能力の違いはなく、むしろ30年という長い期間が経過した場合の性能が問われるでしょう。
まとめ
太陽光発電は、半導体でできた太陽電池に太陽の光を浴びさせることで電力を発電しています。太陽電池をたくさん集めて太陽パネルが作られ、より効率よく電力を発電させることができるのです。太陽光発電は、すべてのエネルギーの元である「太陽の光エネルギー」を効率よく電力に変えていく画期的なシステムと言えるでしょう。他にも、太陽光発電システムは重要な役割を担っている装置がいくつかあるのがわかりました。このように太陽光発電は電力を発電し、使えるよう変換して、余ったら売電するなどできる優れたシステムなのです。
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