エコキュートとソーラパネルとの違い


エコキュートは給湯器ですから、電力をつくるソーラーパネルとはそもそも機器のジャンルとしても
別物です。
ただし、どちらも自然界に存在しているエネルギーを使ってお湯をつくったり、電気をつくるという点では
似ています。

エコキュート以前の省エネ給湯器としては電気温水器がありますが、電気温水器は夜間の電力を使って
電気ヒーターでお湯をつくりますので、自然エネルギーを使っている訳ではありません。
これに対してエコキュートは大気中の僭熱をヒートポンプユニットに取り込んで、その熱をCO2に伝えて、
おもに膨張させることで高温の冷媒(熱媒)をつくり、水を温めます。
この冷媒を膨張させる課程などで少量の電気を使うものの、水をお湯に温める大元の熱源は、
大気中から取り込んだ熱です。エコキュートのお湯が自然エネルギーから生成されたものであることが、
この流れから理解できるでしょう。
そして大気中の熱(温もり)は太陽光のなかでも赤外線によってもたらされています。

ソーラーパネルは太陽光が照射されると、結晶シリコンのなかで原子移動がおき、プラス極とマイナス極が
形成されて、天然の電池に早変わりします。
そしてこの太陽電池に配線して負荷に接続すると電気が通るわけです。
ソーラーパネルでつくられた電気は直流なので、宅内で使うには交流電気に変換する必要があり、
パワーコンディショナーという機器がそれを行ないますが、ソーラーパネルが電池化する過程は
太陽エネルギーだけで完結します。そしてソーラーパネルが太陽電池化するのに必要なのが
太陽光の中でも可視光線と言われるものです。

同じ自然エネルギー(太陽エネルギー)が使われているエコキュートとソーラーパネルですが、
エコキュートは赤外線、ソーラーパネルは可視光線がエネルギー源となっているということが
両者の違いになるでしょう。

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ソーラーパネルと他の発電法との違い


ソーラーパネル発電は新しい発電方法として世界中で様々な開発が続けられています。
代表的な研究課題には、太陽エネルギー、または太陽エネルギーで発電した電力の
備蓄に関するもので、この課題をブレイクスルーできれば天候や時間に左右されず、
太陽光発電を主力発電方法とすることができるからです。

このことからも分かる通り、ソーラーパネル発電は従来型の発電方法と比較して、
日中太陽が照っている時間帯にしか発電することができず、日中においても発電量が
天候に左右されるという面がデメリットになります。
その他の火力発電や原子力発電は、時間帯や天候に左右されることがありませんので、
安定的に電力が供給できますので、この差をどうやってなくしていくかが
大きな課題となっているのです。

それ以外では、ソーラーパネル、太陽光発電は従来型の発電方法のデメリットを
カバーしてくれる優秀な発電方法と言えます。

まず発電源となるエネルギーですが、太陽光、太陽エネルギーは、ほぼ無尽蔵に存在します。
化石燃料やウランなどの資源は埋蔵量に限度があり、今後数十年のうちに枯渇することが
予測されています。
また産出国の多くが国勢の不安定な国々であり、枯渇以前に、供給が不安定な状態に
陥りやすい面も心配されます。
太陽エネルギーはどの国にも等しく降り注ぎます。エネルギー調達という点で
ソーラー発電ほど有利な発電方法はないでしょう。

また地球温暖化の原因となる、CO2の排出もソーラーパネルの発電過程では発生しません。
原子力発電もクリーンエネルギーですが、自然や人体にとってきわめて危険な放射能の
漏出やプルトニウムの処分に大きな問題を残しています。

太陽光発電もまだまだ問題点がありますが、近年では太陽光発電のパワープラントの
稼働も進んでおり、新しい発電方法としての大きな期待が寄せられています。
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ソーラーパネルの耐用年数について


耐用年数とは、減価償却資産を適正に費用分配するために設定された年数のことで、その資産の実質的な寿命のことではありません。
ソーラーパネルの場合、省令上の耐用年数は9年となっていますので、ソーラー発電システムを償却資産として使用する方は覚えておきましょう。ただし、一般個人の方がソーラーパネルを償却資産として申請すると補助金との絡みがあるので難しいかも知れませんのであらかじめ税務署などに確認しておきましょう。

いわゆる製品の寿命としての年数については、色々言われていますが、ソーラーパネルの場合、普通に使用しているなら、20年は確実にもちます。また一般的な使用環境なら、20数年は使えるはずです。メーカーの保証期間は10年ですが、なかには、システムの保証期間は10年でも、モジュールの出力保証を25年間としているメーカーもあります。これはソーラーパネル世界最大のシェアを誇るサンテックパワー社の例ですが、同社のソーラーパネルの性能の高さもあると思いますが、もともとソーラーパネルが経年劣化に強いことを示しているとも言えるでしょう。

その他にも、製造から20年経過している中古ソーラーパネルが再販売されている例もありますので、ソーラーパネルの発電効率は意外にも低下しにくいと考えられます。
ソーラーパネルは省令上の耐用年数は10年を切りますが、実質的に使用できる期間はとても長い製品と言えるのではないでしょうか。

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ソーラーパネルの値段について


ソーラーパネルの値段は太陽電池に何が使われているかで、値段が違ってきます。
新エネルギー財団の調べではソーラーパネル(システム)の平均価格は、1kwあたり69.6万円ですが、
そのうち新築物件では57.1万円、既築住宅の設置では74.1万円となっていて、結構な単価差があります。
この差は、新築住宅の場合、仮設工事や基本電気配線工事などが住宅の坪単価に含まれているところから
生じるもので、もちろんソーラーパネル自体の価格差ではありません。

ソーラーパネルでもっとも採用されている太陽電池は多結晶シリコンと言われるので、
リサイクルシリコンなどを材料にして生成しているので値段も安く、ソーラーパネルの普及に
貢献した太陽電池です。
コストパフォーマンスの高い製品が多いので、幅広くおすすめできるソーラーパネルです。
システム価格は1kwあたり50万円台の前半でまとまるものからあります。

多結晶シリコン以前に使われていた単結晶シリコン太陽電池は、高純度なシリコンを材料とした
変換効率の高い太陽電池です。
値段は高くなるので、多結晶シリコンがソーラーパネルの主流となってから採用されることが少なかった
単結晶シリコンですが、最近では主力機種に採用しているメーカーが増えています。
このタイプのソーラーパネルの値段は1kwあたりで60万〜70万円となりますが、補助金の適用条件が
65万円までですから最終見積で65万円以下には調整されることになるでしょう。

同じ価格帯になりますが、薄膜単結晶シリコンとアモルファスシリコンのハイブリッド型の
太陽電池があります。
単結晶シリコンの変換効率の高さとアモルファスシリコンの温度特性の良さを併せ持つこの太陽電池は
HITとよばれています。
単結晶シリコンのソーラーパネルもそうですが、高い発電量が見込めるHITは屋根面積に余裕がない
住宅に採用するのにも向いています。

ほかにも太陽電池の種類はありますので、値段と特性を理解した上でソーラーパネルを選んでみてください。

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太陽光発電の損益分岐点は何年後か


ソーラーパネルによる発電システムの損益分岐点とは、何年で初期費用の元が
取れるかということです。

ソーラー発電のデーターはかなり収集されていて、1kwあたりの年間発電量は約1,000kw
という参考値が出ています。
またソーラーパネルで発電した電気のうち、どの程度売電されているかという
平均値も出ています。
これについては約60%の電力が売電されているということです。
ソーラーパネルの容量が4kwだとすると、年間で4,000kw発電し、2,400kw売電し、
1,600kw自己消費しているという基本データーが計算できます。

売電した電気と自己消費した電気を金額に置き換えるために、売電単価と買電単価を
確認してみます。
現在固定単価買取制度で売電単価は48円ですのでこの数字を使いましょう。
買電単価は23円あたりでみておきたいと思います。
ここから売電金額と自己消費金額を計算しますと、売電金額は115,200円、
自己消費した電気が36,800円で、年間152,000円発電していることになります。

次に初期導入費用とメンテナンスコストを整理してみましょう。ソーラーシステムの
初期費用は、新築物件で約57万/1kw、既築住宅のリフォーム物件で約74万/1kwという
データーがあります。
ここでは比較的高いシステムを導入したことを想定して(また損益分岐点を厳しく
見る意味でも)65万円/1kwとし、導入初期費用に260万円かかったとします。
そして補助金の28万円を差し引いて232万円、途中パワーコンディショナーの入れ替えが
発生したと考えて、40万円プラスし、最終的に272万円かかったとしましょう。

あとは2,720,000円を152,000円で割れば損益分岐点に達する年数が出てくることになり、
この例では18年弱となり、損益分岐点は20年を切る結果になりました。
ただしこの計算では固定買取単価が10年継続したことを想定した計算です。
11年目以降に売電単価が25円ぐらいになった場合は、導入から25年目ぐらいが
損益分岐点になるでしょう。

 
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太陽電池とは


太陽電池のしくみ
太陽光発電システムの中心になっているのが、太陽電池です。
太陽電池は、太陽の光エネルギーを吸収して直接電気に変えるエネルギー変換器。
シリコンなどの半導体で作られており、この半導体に光が当たると、日射強度に
比例して発電します。
「電池」という名前がついていますが、電気をためる機能はありません。
ちなみに、太陽光発電は英語ではPhotovoltaic(PV)と呼ばれています。

太陽電池の原理
発電の仕組み.bmp



現在最も多く使われている太陽電池は、シリコン系太陽電池です。
この太陽電池では、電気的な性質の異なる2種類(p型、n型)の
半導体を重ね合わせた構造をしています。
太陽電池に太陽の光が当たると、電子(−)と正孔(+)が発生し、
正孔はp型半導体へ、電子はn型半導体側へ引き寄せられます。
このため、表面と裏面につけた電極に電球やモータのような負荷をつなぐと
電流が流れ出します。



変換効率とは何ですか?
変換効率とは、太陽電池に入射した光のエネルギーのうち電気エネルギーに変換した
割合です、


つまり、太陽電池モジュール1u当り、1kWの光エネルギーを何%電気エネルギーに
変換できるかを表します。

太陽電池の種類
太陽電池には、使われる素材や構造によっていろいろな種類があります。
開発中のものを含めると多岐にわたりますが、ここでは現在普及が進んでいるものを
中心に紹介しましょう。

■シリコン系
結晶系ー 単結晶、多結晶シリコン太陽電池
単結晶または多結晶のシリコン基板を使用したタイプで、発電効率が優れています。
現在、最もたくさん生産されているタイプの太陽電池です。

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太陽光発電への期待


太陽光発電の可能な量
 太陽光のエネルギーは膨大で、地上で実際に利用可能な量だけで世界のエネルギー
消費量の約50倍と見積もられる。
地球に降り注ぐ太陽光の総エネルギー量173000 TWのうち僅か40 TWが光合成を経て
有機物を生成する。
人間活動で消費するエネルギー量はさらに少なく14 TWである。
仮にゴビ砂漠に現在市販されている太陽電池を敷き詰めれば、全人類のエネルギー
需要量に匹敵する発電量が得られる計算である。

生産に必要な原料
 生産に必要な原料は豊富で少なくとも2050年頃までの予測需要は十分満たせる。
シリコンを用いる太陽電池では資源量は事実上無限とされる。
シリコンを用いない太陽電池はインジウムなどの資源が将来的に制約要因になる
可能性があるが、技術的に使用量を減らせば2050年以降も利用可能とされる。
太陽電池専用シリコン原料生産技術は様々なものが実用化され、精製に必要な
エネルギーやコストが大幅に削減されるとされる。

日本国内では、どれだけ導入できるか。
潜在的には必要量よりも桁違いに多い設備量(7984GWp = 約8TWp分)が導入可能と
見積もられるが、実際の導入量は安定電力供給の電源構成上の観点から決まると見られる。
導入可能な設備量は102GWp-202GWp程度とされる。
建造物へのソーラーパネル設置により期待される導入量が多く、将来の導入可能量は
戸建住宅53GWp(ギガワットピーク)、集合住宅22GWp、大型産業施設53GWp、公共施設14GWp、
その他60GWpとされる。 
太陽光発電の累計導入設備量が100GWp(=1億kWp)になれば日本の年間総発電量の
約10%に相当する。
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太陽光発電の効率が倍に 倍に


太陽光の熱エネルギーを使い、太陽光発電に最適な波長の光を作り出す装置を
京都大の野田進教授らのグループが開発しました。
発電効率を従来の2倍以上に高められる成果です。

原理
 太陽光には、紫外線から赤外線まで幅広い波長の光が混じっている。
しかし,太陽光発電の半導体のパネルは、このうち波長1マイクロ・メートル弱の
光だけしか電気に変えることができない。
このことが発電効率が20%程度にとどまる要因になっている。
光の波長が太陽光発電に都合の良いものだっけにそろえば発電効率は大幅にあがる。

野田進教授らは、ある物質を熱すると、内部の電子が振動し光を発する現象を利用し
その電子の動きを制御できれば光の波長を揃えられると考えた。

実験
 ガリウムヒ素薄膜などを重ねあわせた半導体を作成。
太陽光で加熱すると2枚の薄膜の間に電子が閉じ込められて自由な運動が制限され、
薄膜の厚さに応じて一定の波長の光が形作られた。
ガリウムヒ素薄膜だと、全て光の波長が10マイクロ・メートルに揃った。
野田進教授らは、薄膜の厚みや材料を調整すれば半導体が発する光を
1マイクロ・メートル弱に整備できるとみている。

結果
 野田進教授は「太陽電池と、この技術を組み合わせることで、太陽光の40%〜70%を
電力変換できる。
パネルの面積も減り装置の軽量化にもつながる」と話している。

この技術が完成すれば、太陽光発電は一挙に普及するでしょう。











































































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ヤマダ電機の発電事業


 太陽光発電で、売電のシステムを前回にお知らせしましたが今回、ヤマダ電機が
行っている発電事業を紹介しましょう。

タイトル 「最小限の投資で発電事業参入を」
 太陽光発電に事業として取り組む手法の1つとして、ヤマダ電機はメンテナンス付き
リースやプロジェクトファイナンスを応用した提案を行っている。
初期投資額を最小限としつつ、ヤマダのノウハウで発電事業を展開可能だ。

 スキーム案(1)は、「メンテナンス付きリース型」だ。
遊休地のオーナーなどが、自ら発電事業者となり、ヤマダ電機の提携金融機関と
リース契約を結ぶもの。
システムの設計・施工や運営、メンテナンスなどはすべてヤマダ電機グループが
代行し、オーナー企業は売電収入からリース料を賄うというスキームである。

 スキーム案(2)は、「共同事業型」だ。
これはヤマダ電機が遊休地のオーナーを募ると共に、同地で太陽光発電事業を運営
する事業者(SPC等)への出資を募ったり、インテグレーター機能の提供などを
行うもの。
出資者へのリターンは売電収入で賄い、遊休地オーナーは発電事業者から土地の
賃貸料を得るスキームである。
                             以上

今後は太陽光発電で発電された電力をこのような方法で集めるシステムがどんどん
増えていくでしょう。
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太陽光発電は何年で回収できるか


太陽光発電システムに賛同し、システムの導入を決めたとします。
しかし、投入した資本は一体何年で回収できるか、見て行きましょう。

(アパート用の投資回収シミュレーション例(総発電量の95%を余剰電力とした場合)
 
1.システム設置コスト  
  太陽光発電システム設置容量              9.6KW
  
  太陽光発電システム価格(税・標準工事費込み)    3,800,000円 

2.経済メリット試算  
  イ、発電電力量                    9,600kwh/年 

ロ、売電収入(42円/kwhx9,120kwh)          383,040円/年
    (イ、のうち95%の9,120kwh/年を余剰発電量
    として42円で売電した場合) 


  ハ、自家使用による電力料金削減費           10,560円/年
    (イ、のうち5%の480kwh/年を自家使用分とし、
    これに電力料金目安単価22円をかけて算出)

  ニ、  年間経済メリット合計(ロ+ハ)        393,600円/年
     
3. 太陽光発電システム価格 
  ホ、太陽光発電システム価格(税別)         3,800,000円

  ヘ、受け取り補助金額                 336,000円
      (35、000円X9.6kw)

  ト、補助金額を減じた実質投資負担額         3,464,000円

4,投資回収期間                    約8.8年              
 以上

上記の結果回収期間は約8.8年となり、以後の売電収入は全て、収益となる
計算です。







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