太陽光発電システムを用いて電気代削減につながるのはもちろんですが、電気を売ることで利益につなげることも可能です。

では、どのようにして発電や売電は行われるのでしょうか？

仕組みを理解し、自分で太陽光発電システムを作ってみましょう。

ここでは太陽電池が発電する仕組みから売電の仕組み、さらに自分で太陽光発電システムを作る方法や注意点などをご紹介していきます。

ソーラーパネルってなに？

まず太陽光発電の仕組みを知る前に、そもそもソーラーパネルがどういったものなのか、知る必要があります。

ソーラーパネルとは、太陽電池をいくつも用意しパネルのように貼り付けたものを言います。一番小さい太陽電池セルから、モジュール、アレイと単位が大きくなっていきます。

ちなみに、単位の中でも「太陽電池モジュール」というのがありますが、こちらはソーラーパネルが製品流通される際の単位を示しています。

ソーラーパネルは基本的に家庭用だと屋根の表面に設置したり、ビルには屋上に設置したりするケースが多くみられます。もっとたくさんの発電力が必要になると、広大な敷地を利用してたくさんのソーラーパネルを設置することもあります。

こういったものを「メガソーラー」と呼び、生み出した電力を近くの工場で使用して電気代を削減したり、発電した電気を売却したりすることで利益を出している会社もあります。

太陽電池が発電する仕組み

ソーラーパネルを自作で作る前に、どうしてソーラーパネルに太陽光を当てることで発電することができるのでしょうか。太陽電池で発電する仕組みを知りましょう。

発電の原理

ソーラーパネルにたくさん設置されている太陽電池という素材には、n型半導体とp型半導体を合わせているのですが、太陽光が当たることでプラスとマイナスの電子がn型とp型に分かれます。

n型にはマイナス電子、p型にはプラス電子というように分離されるのですが、この時それぞれの半導体の間に電位差が生まれ、この電位差によって電力が発生します。

太陽光を当てると電子が飛び出して分離される「光電効果」というのは実は100年以上も昔にアインシュタインが解明した効果になります。それほど前に解明された効果が、今の技術を以て活用されているのです。

年間の発電量

太陽光発電は年間どれくらいの発電量となるのでしょうか？例えば家庭用の太陽光発電システムとしてよく利用される5kWのソーラーパネルを使った場合、年間の推定発電量は東京で年間約5600kWhを生み出すことが可能です。

一般的な家庭で1年間に消費される電力はおよそ3,240kWh(2013年度)と言われています。年間の消費電力をカバーできるでしょう。

発電の場所

ソーラーパネルは太陽光によって発電されるシステムです。そのため、より太陽光が多く当たる地域ではソーラーパネルの設置も多く見られます。

また、メガソーラーの発電所を用いるのであれば、広大な敷地と送電線が使用できることが重要なポイントと言えます。

家庭用として導入する場合は、やはり屋根の表面に設置される方が多く見られます。自宅以外にもカーポートや物置の屋根に設置することも可能です。空き地があれば野立てすることも可能ですが、こちらは大規模な発電に向いているため、家庭用太陽光発電を導入するなら屋根への設置をおすすめします。

太陽光発電の売電の仕組み

ソーラーパネルで太陽光発電をして、電力を作り出せたとして、その電力を売電するには、どうしたらよいのでしょうか？詳しく見ていきましょう。

売電制度と期間

太陽光発電から得た電力を電力会社へ売電する場合、売電制度が適用されます。この制度は電力会社が必ず買い取ってくれる制度を指します。大きな区分として10kW未満と10kW以上に分けられており、それぞれ地域や価格、売電期間、売電方式などが異なっています。特に売電期間は、10kW未満で10年間なのに対し、10kW以上になると20年間となり大きな違いがみられるのです。期間は価格にも影響が出るので重要なポイントと言えるでしょう。

売電価格は？

売電価格は毎年経済産業省によって決められており、平成29年度は関東・中部・関西電力関内で28円/kWhとなっています。価格が設定されてから次の設定までの間に太陽光発電システムを設置すれば、一定期間中はずっと一定の料金で売電が可能です。

つまり、平成29年の段階で太陽光発電システムを設置すれば28円/kWhで期間中は電力を売ることができます。もし次年度に売電価格が下がってしまったとしても、期間中は最初の売電価格から下がることはありません。

容量10kw以上は全量売電可能

10kW未満は家庭で使い切れず、余ってしまった電力だけを売る「余剰売電」という方式だけが利用できます。

しかし、10kW以上の場合は余剰売電の他に、「全量売電」も可能です。全量売電はその名の通り、全ての電力を売電にまわすことができます。例えば太陽光発電を利用してビジネスとして利益を上げる場合、全量売電によって電気を売却し、利益につなげることができます。

誰でも自作の太陽光発電ができる？

近年DIYが流行しており、何でも自分で作る人は多く見かけられます。そんな中、太陽光発電システムの設置まで自分で行う方が増えてきています。誰でも太陽光発電を設置することはできるのでしょうか？

必要な機器と価格

自作で太陽光発電システムを設置する場合、必要なものはソーラーパネル、バッテリー、充電コントローラー、DC/ACインバーター、ケーブル、電工ベンチなどの工具、電圧計等が挙げられます。現在、太陽光発電の自作キットなども販売されており、そういったものを活用すればより簡単に設置できるでしょう。

通常1kWにつき、130～200万円程度の設置コストがかかってしまうと言われていますが、自作キットの多くは数十万円で販売されています。また、自作キットではなく一つ一つを購入するともう少し費用を抑えることも可能です。

自作太陽光発電の手順

自作太陽光発電を設置する場合、以下のような手順で行います。

①太陽光発電システムの仕組みにも書いたように、電極が分かれなければ電位差が生まれないため、n型半導体とp型半導体を正しい向きで接続しなくてはいけません。

さらに組み立ての最中に発電しないように壁側に向けておくようにしましょう。

②チャージコントローラーとバッテリーと接続させます。バッテリー側は丸型端子に続させますが、ネジは締めないようにしましょう。

接続が正常に完了すれば、チャージコントローラー側で緑色の点灯がみられます。

③インバーターの後ろにある端子と、KIVケーブルの丸型端子の方をつなげてチャージコントローラーに接続しているケーブルの上にインバーターに接続しているKIVケーブルをつなげます。

先程のバッテリーとチャージコントローラーをつないでいるところも含めて、ネジをしっかりと締めましょう。

④バッテリーとインバーター、チャージコントローラーの接続が完了したら、ソーラーパネルにつながっているケーブルと延長ケーブルを接続させます。「カチッ」という音がなったら接続できたことになります。

⑤接続が終わったら壁側に向けていたソーラーパネルを太陽光に向けます。ここでチャージコントローラーを確認し、SUNが点灯していれば発電できていることになります。

あとはきちんと正常な電圧値が維持できているか、チャージコントローラーに電圧計をつなげてチェックを行いましょう。特に異常がみられなければ接続は全て完了となります。

自作を行う場合の注意点

自作を行う場合、注意点がいくつかあります。

まず一つ目に、取り扱っている電圧に注意が必要です。基本的に100Wのパネルで最大18Vの電圧を発生させるのですが、30V以上の電圧を取り扱う際には電気工事士の資格を有していないといけません。

そのため、200Wのパネルを使用する場合は最大36Vとなるため、資格が必要なのです。

次に角度や設置場所に気を付けないと、設備費用のコストを取り戻すことが難しくなってしまうという点が挙げられます。例えば通常よりも低コストで設置できたとしても、モジュール変換効率やセル変換効率が悪くなってしまうことで電力もなかなか生み出すことができません。

業者であれば調査した上でどの場所に設置すれば一番効率良く発電できるかが分かるため、効率を気にする方は業者に頼んだ方が良いでしょう。

また、設置する際は電気を扱うことになるため火傷や感電、爆発などの事故につながる恐れがあることも考慮しなければなりません。電気の知識をしっかりと身に着けた上で作業するようにしましょう。

さらに屋根に設置する場合は高所での作業となるため、十分に注意しながら作業するように心がけてください。

自作でソーラーパネルを作るなら安全に

太陽光発電システムの仕組みや売電の仕組みなど、基本的なことから自作でソーラーパネルを設置する場合のやり方をご紹介してきました。

コストを下げる意味でDIYによる太陽光発電システムの設置は有効的ですが、その分電気を扱うことによる事故のリスクが高まってしまいます。

安全に設置するなら業者に任せるか、しっかりと知識をつけ、最大限安全に配慮して行うようにしましょう。

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