太陽光発電を構成する5つのシステムと仕組み
- 2015.04.18
- 設置工事の方法
太陽光発電は主に5つのシステムによって構成されている
太陽光発電というと屋根の上にあるモジュール（パネル）にばかり目がいきがちですが、モジュールだけでは太陽光発電は作動しません。
太陽電池が太陽の光を受けて家で電気を自家消費し余った電気は電力会社に売る、その一連の仕組みの事を太陽光発電システムと言います。
太陽光発電システムを構成する装置一式をご紹介します。
モジュール（パネル）
住宅用であれば屋根の上にある黒っぽいパネルが太陽電池です。
モジュールの種類も様々ありますが、日本の太陽光発電でよく使われる素材は大きく『シリコン系』『化合物系』の2つ分類することができます。
シェア的にはシリコン系が圧倒的に多いですが、シリコン系は大量生産に向いているという背景もあって現在普及しています。
ただ、最近は化合物系の太陽電池もシェアを伸ばしていてシリコン系と比べて少ない太陽光でも電気を作ることができるというメリットがあります。
どちらのほうが良いというわけではなく、設置する屋根環境によってシリコン系、化合物系の太陽電池を選ぶことをおすすめします。
なお、詳しい太陽電池の種類や特徴などは別ページにまとめましたので、そちらのページをご覧ください。
パワーコンディショナ
モジュールで作られる電気は『直流電流』になりますので、これを家庭で使える『交流電流』に変換する変換機（インバータ）です。
また、太陽電池アレイからの電力が負荷を上回った場合は、余剰電力として商用電力の配線に逆潮流させます（売電）。
太陽光発電システムの縁の下の力持ち的な役割を担ってくれます。
また停電時などでは、パワーコンディショナを自立運転モードにすることでモジュールで発電した電気で生活することもできます。
⇒ 停電だけど我が家は大丈夫！太陽光発電の自立運転のやり方まとめ
『パワコン』と略して使われる事もあります。
パワーコンディショナの取り扱い方、選び方、発生する音などを別ページにまとめてありますので、そちらのページもご覧ください。
接続箱
モジュールで作った電気（直流電流）を一つに集めて、パワーコンディショナに送る箱です。
直流開閉器、逆流防止機能（太陽電池アレイに電気を逆流させない機能）、誘導雷保護装置などが収納されています。
あまり目立つものではありませんが、太陽光発電システムでは欠かす事ができません。
大概のお宅では、建物の外壁に設置されています。
太陽光発電は狭い屋根や入り組んでいる屋根ではメーカーが定める最低システム数が確保できないことがありますが、昇圧回路付き接続箱を使用する事で、太陽光発電が設置できたりと優れた活躍をしてくれたりもします。
電力量計（売電メーター）
通常のご家庭であれば電気の使用メーターが外壁に取り付けられている事と思いますが、太陽光発電システムを設置すると新たにスマートメーターと言われる電子量計が取り付けられます。
見た目は現在設置されているメーターとほとんど一緒です。
この電力量計によって自動的に売電額が計算されて、その収入が口座に振り込まれます。
以前の太陽光発電では買電メーターと売電メーターの2つのメーターで電気の売り買いを管理していましたが、現在スマートメーター一つによって管理されています。
交換費用はかからず、スマートメーターは各電力会社の持ち物（資産）になります。
なお、太陽光発電にかかってくるメンテナンス費用に関しては別ページにまとめましたので、そちらのページをご覧ください。
カラーモニタ
モニターの設定完了。元気に発電してた！さすがいい天気！！日本の気候だと5月って発電いいのよね。#太陽光発電 #再エネ pic.twitter.com/n10LR74vms
— 中嶋弘（なかじさん） (@LSnakajima) 2018年5月18日
リアルタイムで現在どれだけの電気を消費しているか、どれだけ屋根の上で発電してくれているか、どれだけの電気の量が売れているかを映し出してくれるモニターです。
カラーモニタは必ずしも太陽光発電に必要なものではありませんが、カラーモニタがあるのとないのでは太陽光発電のメリットの出方が変わってきます。
このことから大概のお宅でカラーモニタも一緒に導入しています。
帰宅してからの楽しみが増えたとおっしゃってくれる方やお子さんのエコ意識向上にカラーモニタが役に立っている印象です。
また、リアルタイムで現在作られている電気の量、売られている電気の量を確認することができるので、家族の節電意識の向上にも一役買ってくれています。
カラーモニタの使い方に関しては下記のページでまとめてあります。
太陽電池が発電する仕組み
太陽電池モジュールはシリコンなどの結晶で出来ています。
そのモジュールは、電子を余計にもった不純物が含まれたN（negative）型半導体と、電子の少ないホウ素などの不純物が入ったP（positive）型半導体を重ね合わせて出来ています。
この太陽電池モジュールに太陽の光が照射すると正孔（＋）と電子（−）という原子になります。
正孔（＋）はモジュールのP型半導体のほうへ、電子（−）はN型半導体のほうへ集まります。
その正孔（＋）と電子（−）の原子の流れを直流電流と言います。
それぞれ導線によってパワーコンディショナに送られて家で使える交流電流に変換して使ったり、使い切れなかったぶんを売ったりしてくれるというわけです。
このように、物質に光を照射することで起電力が発生する現象を光起電力効果と言います。
P型とかN型とか、正孔とか電子とか聞き慣れない単語が出てきましたが、要するにモジュールに太陽の光が当たると2種類の電気の元が発生して、それぞれ集めてパワーコンディショナに送ってるということです。
最後だいぶはしょってしまいましたが、イメージを掴んでお子さんに発電の仕組みを教えてあげて下さい。
上記でもご説明したように太陽光発電は5つのシステムによって構成されています。
太陽光発電が発電してから各電力会社に電気が売れるまでをしっかりと理解すると、より太陽光発電を活かせます。
太陽光発電システムの仕組みというものを理解して、是非とも電気代0円を目指しましょう。
太陽光発電仕組みまとめ
太陽光発電というとパネルにばかり注目が集まってしまいますが、上記でご紹介したパネルを始めとした5つの必要機器の総合力によって太陽光発電によるメリットが決まってきます。
またメーカーによってもパネルに重点を置いている所や周辺機器に重点を置いている所とあります。
大切なのは設置するお宅にとって一番メリットのあるシステムを設置するという事です。
見積や設置シミュレーションはどこの販売店でも無料で行ってくれますが、設置後のトラブル回避の為にも実績のある販売店でシミュレーションをすることをおすすめします。
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