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家庭用太陽光発電の基礎知識

家庭用太陽光発電の基礎知識
家庭用太陽光発電の基礎知識

「我が家でも太陽光発電を始めてみようか」。環境にやさしく、電気代も安くなるなど太陽光発電の導入を考えている家庭も多いのではないでしょうか。しかし、そうは言っても、うちのどこに設置したらいいの?どんな手続きが必要なの?などわからないことが多く、先送りにしてしまっている家庭も多いと思います。ここでは、家庭用太陽光発電を設置する際の基礎知識を説明します。


太陽光発電の仕組み

住宅の屋根などによく見かける黒っぽいパネルに、太陽光が当たると発電します。パネルの1枚1枚をセルといい、セルをつないだ1セットをモジュールと言います。

なお、太陽光発電でつくられる電気は直流電源ですが、家庭で使うためには交流電源が送られる必要があります。このため、太陽光発電でつくられた電気は、パワーコンディショナーによってまず交流電源に変換され、分電盤によって家庭の必要な場所に届けられたり、余った分は売電用に電力会社に送られたりします。

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システム容量は4~5kWが最適

太陽光発電システムを導入するには、まずシステム容量をどのくらいにするかを考えます。この容量の大きさによって、パネルの面積および設置にかかる費用が変わってくるためです。

システム容量はキロワット(kW)の単位であらわされ、システム容量が大きければ大きいほど、発電できる電気の量(キロワット時:kWh)も大きくなります。一般的に、システム容量1kWあたりで発電できる量は年間1,000kWhとされています。住宅用太陽光発電のシステム容量は全国平均で4~4.5kWといわれています。

システム容量の大きさはパネル面積の大きさに比例します。容量を大きくする=パネルを大きくするということなので、その分パネルの重さは増えます。このため、容量を大きくしすぎると、パネルの大きさに耐えられるように屋根の補強工事が必要になるでしょう。また、システム容量が小さすぎる場合、発電できる電気の量が少なくなるため、設置工事にかかる費用のもとをとるまでに非常に時間がかかってしまいます。

売電による収入などで10年ほどで初期投資に見合った利益を得る、つまり「もとを取る」にはシステム容量が4~5kWの発電設備が最適といえます。

ちなみに、家庭用の太陽光発電においては、システム容量は10kW未満であることが一般的です。

設置に適した場所とは?

では、家庭用太陽光発電設備の設置に適した場所とはどんなところでしょうか。

まず地域的な問題があります。

晴れの日が多く、雪があまり降ったり積もったりしない地域が望ましいです。全国で日照時間が長いのは、宮崎、愛知、高知、逆に短いのは日本海側の島根、秋田、山形で、その差は年間約600時間にもあるそうです。北海道にもメガソーラーはありますし、日照時間が短いからといって太陽光発電ができないわけではありませんが、発電量などでみると、冬も晴れた日が多い太平洋側の地域の方がより適しているということになります。

また、太陽光パネルは潮風などによる塩害に弱いため、海に近い場所は避けた方がいいでしょう。雪や塩害に強いパネルもありますが、発電量が低くなったり、トラブルが発生したりする原因になります。

南向き、30度前後の屋根に

次に、家庭用太陽光発電を取り付ける場所です。

太陽光発電設備を住宅に取り付けるには、ご存知のとおり屋根が最適の場所です。南向きで30度前後の角度の屋根が理想的と言われています。太陽は夏は高く昇り、冬は低くなりますが、30度前後の角度なら太陽光が屋根に直角に当たり、一番効率よく発電できる時間帯が年間を通じて最も長くなるためです。ただし、緯度によって太陽の見える角度は変わりますので、北海道では40度前後、沖縄では25度前後が最適といわれています。

東や西向きの屋根でも発電はできますが、発電効率や売電量は南向きよりも下がります。また、南向きだと太陽光がほぼ直角に当たり、空に反射されるのに対し、ほかの方角の屋根だと、季節や時間帯によって太陽光が地上近くに反射する場合もあり、近所への光害になってしまう恐れもあるので注意が必要です。

設置する屋根の広さは、家庭用で平均的なシステム容量4kW程度のパネルの場合、20~30平方メートルが必要です。特別な形状をしていなければ、どんな屋根でも設置に問題はありませんが、特に「スレート」といわれるような軽量素材の屋根が好ましいとされています。

太陽光パネルや付属配線などの重量は1平方メートル当たり約20kgあり、瓦屋根などの重い素材の上にさらにパネルなどを設置すると、住宅の耐震性などに問題が出てくる恐れがあるためです。軽量素材の屋根でも、築年数や構造によって補強工事が必要になる場合があります。なお、パネルの設置工事自体には2~3日、足場の設営や撤去などの作業も入れると工事には全部で1週間ほどかかります。

屋根以外でも取り付けられるの?

家庭用太陽光発電設備は、屋根以外に設置することも可能です。

冬に雪が積もる北海道などでは、住宅の壁にパネルを取り付ける例もあります。屋根に比べると、太陽光が当たる角度が悪く発電効率は下がるものの、雪が積もりにくく、年間を通した発電量は屋根の場合と変わらないといいます。ただし、壁の場合は屋根と違い、季節や時間帯によっては隣家の建物や樹木の影などがかかることもあり、設置に適した場所はかなり限られてきます。

また、カーポートなどの屋根に設置することもできますが、電気を家庭内に引き込むには、太陽光パネルとパワーコンディショナーとを最短距離で安定してつなぐ配線が必要です。パワーコンディショナーは屋外でも室内でも設置することはできますが、屋外なら雨などで濡れない場所、室内でもある程度のスペースを確保しておく必要があります。

設置までの流れ

家庭用太陽光発電設備の設置場所は、機器の購入・施工を請け負う業者と相談して決めます。複数の業者に実際に住宅を見てもらい、見積もりを取ってみるといいでしょう。

工事を依頼する業者を決めたら、国のガイドラインに従って事業計画をつくります。電力会社とは発電した電気を送るための接続契約、固定価格買取制度(FIT)に基づいて電気を買い取ってもらう特定契約を結びます。接続契約が結ばれれば、国に事業計画を申請して認定を受けることができます。

こう聞くと、なんだか難しい手続きのように思われますが、事業計画の申請や電力会社への契約申込みなどは、工事を請け負う業者が代行してくれますので、任せておけば進んでいきます。事業計画の認定、特定契約の締結には1~3か月程度かかるとされています。これが済めば設置工事に入ります。

設置工事が終わったら、業者と一緒に設置した機器が正常に作動していることを確認します。無事に完了していれば、正式に発電や送電を始めることになります。

設置の際の注意点

設置にあたっては、太陽光発電システムを購入した業者に設置工事までしてもらうのがいいでしょう。料金はやや割高かもしれませんが、自社で取り扱っている商品なら取り付け方法にも詳しく、施工実績もあるからです。施工中のミスでパネルに傷がついたり、製品に不具合が出たりしても、購入した業者なら保証などに応じてくれやすくなります。

もちろん、購入業者とは別の業者に設置を依頼することもできます。この場合、設置費用は割安かもしれませんが、業者を選ぶ際に注意が必要です。パネルを載せる架台を取り付けた屋根から雨漏りがしたり、設置した太陽光パネルから出火したりといった、ずさんな工事につながりかねないからです。こうしたずさんな取り付けが発電設備の寿命を短くしてしまうこともあります。パネルの設置にあたっては、各メーカーが安全に設置し正常に稼働させるための施工基準を細かく定めています。この基準を十分に理解し、実績もある業者を選ぶことが重要です。

一般的に太陽光発電の設置工事にかかる期間は1週間程度とされています。設備の設置自体は2~3日程度で完了するのですが、その工事を行うために足場を組む必要があるためです。なお、大がかりな足場が必要な場合は1週間以上時間がかかることもあります。

ちなみに、設置費用をかけないために、自分で取り付けることもできますが、工事の安全や設置後の安定稼働に不安が残るうえ、発電設備と室内、電線との配線作業には専門の免許が必要です。長期間安定して稼働を続けるためにも、初期費用はかかっても信頼できる業者に任せた方がいいでしょう。

メンテナンスは?

太陽光発電設備について、設置後は故障などのトラブルも少なく、基本的にメンテナンスは不要とされています。ただし、屋外のため汚れやすく、汚れで発電効率が下がることもありますので、定期点検をするといいでしょう。メーカーや販売・施工業者の認定技術者が点検をしてくれます。

太陽光パネルの寿命は一般に20年前後、発電された電気を家庭用の交流電力に変換するパワーコンディショナーは半分の10年程度といわれます。電気を変換する際に出る熱で傷みが進むためです。

太陽光発電の収支は?

では、太陽光発電にはどれくらいお金がかかり、採算はとれるのでしょうか。システム容量が4kW台の発電設備で考えてみましょう。

太陽光発電に関する支出

まず初期費用として、パネルとパワーコンディショナーなどの付属品も含めた機器の購入費のほか、架台の取り付けやパネルの設置費、配線などの工事費がかかります。システム全体の単価は1kWあたり25~40万円程度といわれ、4kW台で100~200万円くらいかかるとみておくといいでしょう。初期投資の金額としては大きいですが、メーカーや業者ごとに設置費用を比べられるサイトもありますし、太陽光発電システムの導入に対して国や自治体の補助制度などがある場合もありますのでチェックしてみるといいでしょう。

太陽光パネルの寿命は一般に20年前後、発電された電気を家庭用の交流電力に変換するパワーコンディショナーは半分の10年程度といわれます。パワーコンディショナーの寿命が短いのは、電気を変換する際に出る熱で傷みが早いためです。10~20年後には修理や買い換え費用として、太陽光パネルで1kWあたり30~35万円、パワーコンディショナーで10~20万円程度の買い換え費用がかかります。

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太陽光発電に関する収入

一方、太陽光発電の経済的なメリットの一つは、電気代の節約になることです。自家発電した電気を使えば電力会社から買う電気が減る、もしくは買う必要がなくなりますので、光熱費を抑えることができます。例えば、これまで毎月1万円電気代を支払っていたとして、すべて自家発電でまかなえれば、一年あたり12万円が節約できるということになりますね。

なお、別途100~150万円ほどかかりますが、蓄電池に電気をためておけば、昼間に発電した電気を夜間に使ったり、災害で停電になっても電気が使えたりと、自家発電した電気をより効率的に使うことができます。蓄電池も導入が進むにつれて価格が下がる傾向にありますし、電気自動車やプラグイン・ハイブリッド車などのエネルギーとして利用するのもいいでしょう。自家発電した電気を効率的に使うことで家計の助けになるほか、災害時の安心にもつながります。

さらに、使い切れずに余った電気を電力会社に売って、売電収入を得ることもできます。 工事に先立って、国からの事業計画認定や電力会社と特定契約を結んでおくと、太陽光発電で発電した電気は、固定価格買取制度(FIT)の対象になります。FITは再生可能エネルギーで発電した電気を一定期間、国が定めた固定価格で買い取ることを電力会社に義務づけた制度です。10kW未満の発電設備の場合、2020年度に発電を始めれば10年間、1kWhあたり21円で電力会社に買い取ってもらえます。

FITは2012年度から、1キロワット時あたり48円の買取価格で始まり、再生可能エネルギーの普及とともに買取価格は毎年2~3円ずつ下がっています。逆に設置費用もこの10年で半額程度に下がってきているので、いつ発電を始めても、8~10年くらいで設置費用が回収できる仕組みになっています。

なお、固定価格での買取期間が過ぎた後も、売電を続けることはできますが、単価は固定価格よりもずっと下がることになります。電力会社の電気代は値上がり傾向にありますので、電力会社に支払う電気代より売電収入が少ないようであれば、余った電気を売らずに自家消費に回した方が、電気代の節約効果は大きくなります。

家庭用太陽光発電の基礎知識ーまとめ

住宅に太陽光発電を設置する場合の注意点や費用などをみてきました。

一般家庭ではシステム容量4kW程度の発電システムが、設置費用や採算面などから考えて一番手頃だといえます。設置するのは南向きの屋根で、30度程度の角度があると最適です。南向き以外だと発電効率が下がったり、時間帯などによって反射光によるトラブルの元になったりしますので注意が必要です。

機器は購入した業者に取り付けまでしてもらうのが安心です。機器を購入して設置だけを別の業者に任せたり自分で取り付けたりすると、費用は抑えられますが、設置後にトラブルが起きたり保証を受けられなかったりというリスクがあります。工事実績があり、信頼できる業者を選びましょう。

設置費用は太陽光パネルや付属のパワーコンディショナーなども含め、100~200万円程度をみておくといいでしょう。さらに発電した電気を効率的に使うには蓄電池が必要で、蓄電容量にもよりますが、100~150万円程度かかります。これらの費用は太陽光発電の普及に伴って下がる傾向にありますし、国や自治体によっては補助金なども受けられます。複数の業者から見積もりをとったり、インターネットで十分に情報収集を進めたりしながら、太陽光発電の導入を進めてください。

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