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太陽光モジュールとは何?太陽光パネルとの違いは?

太陽光モジュールとは何?太陽光パネルとの違いは?

電気は、現代社会のあらゆる産業における主要なエネルギーとして用いられており、個人単位でも明かりを得たり家電を動かしたりするために使用されています。

電気の供給がなければ、現代社会の在り方を維持していくことはできなくなってしまうでしょう。

しかし、これまでの歴史において電力を確保するために利用されてきた石油、石炭といった化石燃料は、いずれ枯渇してしまうことが懸念されています。

また、化石燃料を燃やすとどうしても大気汚染が進んでしまうことから、地球温暖化などのリスクを防いでいくためには、代替となるエネルギーを見つけていかなければなりません。

新たなエネルギーの模索は、世界全体で取り組まなければならない大きな課題だと言えるでしょう。

そこで注目を集めているのが、太陽光モジュールを介した太陽光発電です。

太陽光発電は大規模なメガソーラーなどが注目されがちですが、それだけでなく家庭単位でも利用が可能です。

この記事では太陽光モジュールについて、さまざまな情報を詳しく見ていきましょう。

この記事のタップできる目次

太陽光モジュールとは?

太陽光モジュールとは?

まず、太陽光モジュールとはどういったものなのでしょうか。

太陽光発電については知っていても、太陽光モジュールと言われてもどんなものなのかピンと来ないのではないかと思います。

しかし、太陽光モジュールとは、一般的にイメージされる太陽光パネル、またはソーラーパネルと呼ばれる設備そのものを指した言葉であり、実際には比較的馴染み深いと言えるでしょう。

太陽光モジュールの仕組みとメリット

太陽光モジュールは、セルと呼ばれるパーツを複数組み合わせてパネル状に加工されたものです。

セルとは太陽光を受けて、それを電気エネルギーに変換するための電力機器のことであり、セル、太陽電池セル、ソーラーセルなどと呼ばれることもあります。

このセルを組み合わせて作られたパネルが太陽光モジュールであり、太陽光モジュールはセルが機能することによって太陽光発電を可能としています。

太陽光は土地の環境を問わず、地球上のほとんどの場所において確保することが可能なクリーンエネルギーであり、太陽光を利用した発電は環境への悪影響が非常に軽微です。

近年注目が高まっているSDGsの観点においても、極めて魅力的なエネルギーと言えるでしょう。

太陽光モジュールの価格と性能

太陽光モジュールの価格は、2023年時点で1kWあたり14.7万円(新築時)となっています。

一般的な住宅用では3~5kWの容量が用いられることが多く、これを目安とすると約44万から73万円ほどの価格帯が中心となってくるでしょう。

太陽光モジュールの性能は最大出力、最大動作電流、変換効率で測ることができます。

最大出力とはモジュールが光を受けた瞬間に発生する電力量のことであり、W(ワット)の単位で表されます。

最大動作電流は最大出力時の動作電流を指しており、A(アンペア)によって表記されるのが特徴です。

太陽光モジュールの種類と選び方

太陽光モジュールと一口に言っても、その種類はさまざまです。

素材、構造ごとにいくつかの種類に分かれており、それぞれの性質ごとに性能と価格が変わってくるのが特徴です。

太陽光モジュールの選び方としては、求めたい発電量と価格を比較した上で検討していくことが基本となります。

太陽光発電の構成

太陽光発電の構成

太陽光発電システムについて、その構成を詳しく見ていきましょう。

太陽光発電は比較的登場からの年数が浅い技術であり、効率的に運用していくためにはただ設置するだけでなく、きちんとその構成などを把握しておくことが大切です。

太陽光発電システムを正しく利用するために、システムの構成を正しく理解していきましょう。

太陽光モジュールとパワーコンディショナの接続方法

太陽光モジュールを利用するためには、パワーコンディショナと呼ばれる設備が欠かせません。

パワーコンディショナとは太陽光モジュールで作った電気を直流から交流に変換するための設備であり、海外ではソーラーインバータと呼ばれています。

この変換を行わなければ発電された電力は使える状態にならないため、必須の設備となっています。

パワーコンディショナは接続箱と呼ばれる箱に収められ、複数のケーブルを介して太陽光パネルと接続されるのが特徴です。

設置場所はブレーカーの近くが基本であり、ブレーカーから近い位置に置くことで、変換効率を落とさずに運用していくことができるでしょう。

太陽光モジュールと蓄電池の組み合わせの効果

太陽光モジュールと同時に運用することで大きな効果を発揮してくれる設備として、蓄電池が挙げられます。

蓄電池とは電力を貯めておくことができる設備であり、リチウムイオン電池や鉛電池など、さまざまな素材によるものが広く活用されています。

太陽光モジュールは、太陽光を電力に変換することができる設備ですが、その性質上太陽光が出ている時間にしか発電を行うことはできません。

しかし、蓄電池があれば、日中などに太陽光モジュールを介して得た電力を貯めておくことが可能です。

貯めた電力を発電ができない時間の電力消費に回すことで、電気代を大きく節約しながら生活していくことができるでしょう。

太陽光モジュールとシステム設置に必要な条件

太陽光モジュールのシステム設置には、重量のある設備を設置するための安全面に関する条件がいくつか設定されています。

1982年以降に建てられた家であることや一定以下の垂直積雪量、基準風速などが前提条件となり、そこに屋根の外周より200mmを除く範囲に設置しなければならないなどの条件が重なってきます。

これらの条件をきちんと把握した上で、設置を検討していきましょう。

太陽光モジュールの効率と出力

太陽光モジュールの効率と出力

太陽光モジュールについて知る上で、必ず把握しておきたい要素として挙げられるのが効率と出力です。

効率と出力については上でも軽く触れさせていただきましたが、効率的な運用を行っていくため、より詳細な情報を見ていきましょう。

太陽光モジュールの変換効率の意味と重要性

太陽光モジュールの変換効率とは、変換効率とは光エネルギーを電気に変換できる割合のことです。

「モジュール変換効率=(モジュール公称最大出力(W)×100)÷(モジュール面積(㎡)×1000W/㎡)」の式で算出されるものとなっています。

同じ大きさのモジュールで比較すると変換効率が高いほど発電量は大きくなるため、得られる電力を最大化していくためには変換効率が重要です。

太陽光モジュールの出力と日々の発電量の関係

太陽光モジュールの出力は、日々の発電量と直接的に関わってくる要素です。

モジュールのスペックである出力から発電量を算出することができ、得られる電力を概ね把握していくことができるでしょう。

実際の発電量は、光の強さやセルの温度などの影響によって変わってきますが、モジュールの出力は1つの目安として役立ってくれるはずです。

太陽光モジュールの効率向上のための工夫

太陽光モジュールの効率向上において重要なポイントとなるのが、パネルの表面を綺麗な状態に保っておくということです。

パネルは屋外に設置されることから長期的に放置していると砂ぼこりなどで汚れてしまい、汚れは光を遮断するフィルターのような役割を果たしてしまうことから、効率低下に繋がってしまいます。

太陽光モジュールの効率向上を目指していくためには、定期的にメンテナンスを依頼し、パネルの表面を綺麗な状態に保っていくことが大切です。

また、排熱や換気に気を配り、パネルが熱を帯びにくいようにしていくことも重要なポイントとなるでしょう。

太陽光モジュールの種類と特徴

太陽光モジュールの種類と特徴

太陽電池モジュールについてより詳しく知るためには、その種類と特徴を把握しておくことが大切です。

太陽光モジュールにはシリコン系の素材が用いられており、その中でも結晶系(単結晶)、結晶系(多結晶)、薄膜系(アモルファス)と呼ばれる3つの素材が主なものとして挙げられます。

それぞれの特徴などについて、見ていきましょう。

太陽光モジュールの単結晶と多結晶の違い

太陽光モジュールの単結晶と多結晶は、いずれもシリコンが用いられているという点については共通ですが、その構造が異なります。

単結晶の結晶系は木材における一枚板のような構造となっており、電子がスムーズに流れることによって高い変換効率を実現させているのが特徴です。

多結晶の結晶系は単結晶の製造過程における破片をリサイクルして作られたものであり、木材における合板のような構造で、変換効率では単結晶に劣るものの、価格は安価になっています。

太陽電池モジュールの構造と製品ラインナップ

太陽電池モジュールの構造と製品ラインナップについては、単結晶と多結晶以外に薄膜系(アモルファス)が挙げられます。

薄膜系は上記2つのモジュールと比べて最も変換効率が落ちるものの、低コスト化を実現させた新しい技術であり、安価な価格帯での太陽光モジュール導入を実現させる手助けとなってくれるでしょう。

アモルファスは非晶質シリコンとも呼ばれ、規則正しい結晶構造を持っていないことによって、機械強度・耐摩耗性・電気特性があるのが特徴です。

主な製品ラインナップとしては、単結晶、多結晶、薄膜系の3つを把握しておくと良いでしょう。

太陽光モジュールの太陽電池の性能と耐用年数

太陽光モジュールの太陽電池は、基本的に30年以上の寿命だと言われています。

また、太陽光モジュールと併用されるパワーコンディショナは15年ほどの寿命となっているため、併せて把握しておくと良いでしょう。

太陽光モジュールの設置と保守

太陽光モジュールの設置を検討されている方にとって気になる情報と言えば、その設置と保守に関わる部分ではないでしょうか。

以下の項目では実際の運用におけるイメージを固めていくため、設置と保守に関する情報を詳しく見ていきましょう。

太陽光モジュールの屋根への設置方法と注意点

太陽光モジュールを屋根に設置するためには、専門の業者への依頼が必須となります。

太陽光モジュールは特殊な設備であり、その設置には専門的な技術が必要となることから、自力で設置を行うことは基本的にできません。

電気を発生させることから設置にはリスクが伴い、加えて設置後のさまざまなリスクを未然に防ぐための法律にも気を配らなければなりません。

太陽光モジュールのメンテナンスと業者選びのポイント

太陽光モジュールは太陽光や風雨に常に晒されているため、おおよそ4年に1度のペースでメンテナンスを行っていくことが望ましいと言われています。

メンテナンスを含め、太陽光モジュールに関する施工を依頼する業者を選ぶ際には、1社だけでなく複数の業者に見積もりを依頼しましょう。

太陽光モジュールを扱っている業者の中には質の悪い業者も存在しており、トラブルになるケースも見受けられます。

すぐに施工に踏み切るのではなく、見積もり金額を比較することで、より満足できる施工を受けられる可能性が高まるでしょう。

太陽光モジュールの性能向上のためのメンテナンス法

太陽光モジュールの性能を高めるためのメンテナンス法としては、ゴミや汚れの撤去、パネルの清掃が挙げられます。

パネルの目詰まりも性能を低下させてしまう原因となります。

そのため、細かな清掃を行っていくことがメンテナンスの基本となるでしょう。

太陽光モジュールの価格と補助金

太陽光モジュールの価格については上でも挙げた通り、一般家庭における容量では約44万から73万円ほどの価格帯(新築時)が中心になってくるでしょう。

もちろんご家庭ごとの運用によってはさらに大容量の太陽光モジュールを設置する場合もありますが、その際には1kWあたり14.7万円(新築時)を基準として計算してみると良いでしょう。

以下の項目で、太陽光モジュールに関する金銭面の情報をご紹介します。

太陽光モジュールの価格と費用対効果の見積もり

太陽光モジュールの価格と費用対効果を正しく把握するためには、依頼時に出してもらった見積もりを元に、長期的な運用時におけるコスト面を比較していくことが大切です。

というのも、同じ種類の太陽光モジュールを設置する場合でも、施工を依頼する業者によって施工費用は異なってきます。

そのため、同じ効率かつ同じ出力の太陽光モジュールを運用していく場合でも、施工費用次第でコスト面の釣り合いは変わってくるため、見積もりから詳細な比較を行うことが大切です。

太陽光モジュールの補助金制度と申請手続き

太陽光発電は世界的に高い注目を集めている発電方法であり、日本でも政府主導で設置が推進されています。

そのため、設置を後押しするための補助金制度が設けられており、利用すれば価格を抑えて太陽光モジュールを導入できる場合があります。

申請手続きについては設置を依頼する業者を介して、申請書類を提出し、交付決定通知書を受け取り、施工後に実績報告書を提出することで手続きを完了させることができるため、ぜひ積極的に利用しましょう。

太陽光モジュールの価格と長期間の維持費用

太陽光モジュールの価格について考慮する際には、導入時の費用だけでなくランニングコストにも目を向けておくことが大切です。

前述の通り、4年に1度ほどのペースでメンテナンスを行うことが望ましいとされているため、そのコストも含めた上で価格を検討していくと良いでしょう。

太陽光モジュールの環境への影響

太陽光モジュールの環境への影響

太陽光モジュールはクリーンエネルギーと称される太陽光エネルギーを利用するための設備であり、環境との関わりが深いと言えます。

実際に太陽光は環境に優しいエネルギーですが、太陽光モジュールの製造過程では環境への負荷がかかるという批判もあり、より正しく実態を把握するためにはメリット・デメリットの両面を見ていかなければなりません。

太陽光モジュールが実際に環境へ与える影響について、詳しく見ていきましょう。

太陽光モジュールの製造過程と環境負荷の解説

太陽光モジュールの製造過程は、セルをカットし、連結させ、複数の素材を積層させた上でラミネート加工を施し、端子ボックスやケーブルを取り付けるという多数の作業を通して行われます。

現在太陽光モジュールの多くは中国において製造されており、中国では主に使用されている化石燃料がCO2排出量の多い石炭であることから、その製造過程において大量のCO2による環境負荷が発生してしまうと指摘されています。

太陽光モジュールの廃棄処分方法とリサイクルの取り組み

日本で流通している太陽光モジュールはガラス部分にアンチモンと呼ばれる有害な物質が含まれていることから、一般ごみとしては処分できず、産業廃棄物として処分しなければなりません。

この問題についてはリユース・リサイクルへの取り組みが積極的に行われており、今後も環境負荷を減らしていくことを目指していかなければなりません。

実際にアンチモンを無害化する技術が確立されており、太陽光パネルなどのリサイクルが進んでいます。

参考:株式会社鳥取再資源化研究所「太陽光パネルガラスのリサイクル技術

太陽光モジュールの最新技術と動向

太陽光モジュールの最新技術と動向

太陽光モジュールはまだまだ発展途上の技術であり、現在でも新たな技術の開発が進められています。

最新の技術と業界全体の動向について、詳しく見ていきましょう。

太陽光モジュールの新しい製品タイプとコスト削減の取り組み

太陽光モジュールの分野における新しい製品として登場し、注目を集めているのがペロブスカイト(perovskite)と呼ばれるものです。

これは灰チタン石によって作られた太陽光モジュールであり、製造コストがこれまでのものと比べて低いのが特徴です。

そして曲げることができ、薄く、軽いという性質を持っているため、コスト面だけでなく、極めて高い汎用性を備えていることで注目されています。

太陽光モジュールの高効率化と将来の展望

ペロブスカイト太陽光モジュールが現在期待されている性能のまま実現したとすれば、太陽光発電の分野は飛躍的な成長を遂げていくでしょう。

曲げられる、薄い、軽いなどの性質から、現行の太陽光モジュールとは異なり、身の回りのさまざまな物、場所において、太陽光発電を行うことが可能となります。

太陽光モジュールの太陽光発電システムと電力会社との関係

太陽光モジュールによって発電された電力は、電力会社に売電という形で買い取ってもらえるのも特徴です。

新たな技術の登場によって太陽光発電がより身近になったとすれば、太陽光発電システムと電力会社の関係性も新たな形へ移り変わっていくのではないかと予想されています。

太陽光モジュールの事例と実績

ここまでの項目で見てきた太陽光モジュールに関する情報を踏まえた上で、最後に実際の事例と実績について見ていきたいと思います。

太陽光モジュールはどのように運用されているのか事例から学ぶことで、より知識を深めていきましょう。

太陽光モジュールの設置事例と収入の実態

太陽光モジュールの一般的な家庭における設置事例として、5kWの設置時における例を見てみましょう。

5kWの容量で設置した場合、年間での平均的な売電収入は約7万円弱に上ると言われています。

もちろんこの金額は家庭における電力の消費量や、日照時間などに左右される発電量によっても変わってきますが、1つの目安として意識しておくと良いでしょう。

太陽光モジュールの住宅向け導入事例とエネルギー自給率の分析

日本では、2009年に固定価格買取制度、2012年に固定価格買取制度(FIT制度)が開始されて以降、一般住宅においても太陽光モジュールの導入件数が飛躍的に増加しました。

日本は島国である関係上、エネルギー自給が困難な国であり、日本のエネルギー自給率は12.1%、OECD諸国36か国中35位とエネルギー事情に苦しんでいます。

そのため、太陽光モジュールの導入には積極的に取り組んでおり、アメリカに次ぐ第3位の導入容量となっており、全世界の10%以上のシェアを占めています。

さらに、国土面積あたりの太陽光設備容量で見ると、主要国の中で最も大規模にモジュールを設置しており、世界の中でもトップクラスに太陽光モジュールを導入している国と言えるでしょう。

太陽光モジュールの産業用導入事例と効果の検証

太陽光モジュールは各地において、メガソーラーとして広範囲にモジュールを敷き詰める形で運用が行われています。

メガソーラーによって捻出された電力は主に産業分野において使用されており、現代日本のエネルギー事情を支える役割を担っています。

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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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