太陽光発電とは？仕組みやメリット・デメリット、企業の導入事例をわかりやすく解説
カーボンニュートラルや脱炭素などに関連して、太陽光発電を耳にする機会も増えてきました。太陽光発電とはどのような仕組みで、なぜ注目されているのでしょうか？
この記事では、太陽光発電の概要や仕組み、注目されている理由、メリット・デメリットなどを紹介しています。これから太陽光発電の導入を検討している企業の方や、単純に太陽光発電について知りたい方は、ぜひ最後までご覧ください。
太陽光発電とは
太陽光発電とは、簡単に説明すると、太陽の光エネルギーで発電する方法です。太陽光パネルは住宅の屋根や空き地にに設置されることも増え、街中で目にする機会も多いのではないでしょうか？
太陽光発電は、再生可能エネルギーを用いた発電方法の一種です。温室効果ガスを排出せず、太陽の光があれば発電できるため、大きな注目を集めています。
太陽光発電で発電した電気は、FIT制度やFIP制度によって売電することができます。どちらも太陽光発電をはじめとした再生可能エネルギーの普及を目的とした制度です。
太陽光発電の種類
太陽光発電には、家庭用と産業用の2種類があります。それぞれの定義は以下の通りです。
- 家庭用太陽光発電：出力容量が10kW未満
- 産業用太陽光発電：出力容量が10kW以上
住宅の屋根に設置されている太陽光発電は、基本的に家庭用です。ただし、10kWを超えると産業用に分類されます。産業用は投資目的で導入している企業・個人が多いです。
太陽光発電が注目されている理由
太陽光発電が注目されているのには、さまざまな理由があります。その中でも近年特に注目されている背景として、カーボンニュートラルの実現が挙げられます。
カーボンニュートラルとは、 温室効果ガスの排出を全体としてゼロにするというものであり、地球の環境問題を解決するために世界全体で取り組まれています。このカーボンニュートラルを達成するために欠かせないのが、太陽光発電をはじめとした再生可能エネルギーです。
再生可能エネルギーが普及すれば、温室効果ガスの排出が削減され、カーボンニュートラルの実現に近づきます。そのため、日本を含めた世界全体では、国を挙げて太陽光発電の普及に取り組んでいます。
世界・日本の太陽光発電の現状
世界全体や日本において太陽光発電はどのくらい普及しているのでしょうか？まずは、日本の現状から見ていきましょう。
2021年の電力需要に占める太陽光発電の供給割合は8.3%であり、世界全体と比べると高い割合です。ただし、2050年カーボンニュートラルを実現するにはまだまだ太陽光発電を増やさなければならず、2030年までに14〜16%の供給割合を目指しています。
また、2021年の太陽光発電の累積容量では、日本は世界3位です。1位は中国、2位はアメリカであり、中国が圧倒的な累積容量を誇ります。中国、アメリカ、日本などを筆頭に、世界全体で太陽光発電は急激に増えている状況です。
参考：資源エネルギー庁｜今後の再生可能エネルギー政策について
太陽光発電の仕組み
太陽光発電は、太陽の光エネルギーから直接電気を生み出す発電方法です。
太陽光パネルには、プラスを帯びやすいP型シリコン半導体と、マイナスを帯びやすいN型シリコン半導体が組み合わされています。この2つの半導体の接合部に光エネルギーが当たると、P型シリコン半導体はプラスになり、N型シリコン半導体はマイナスになります。これは、プラスとマイナスの極を持つ乾電池と同じ状態です。
ここに電線をつなげて、太陽の光エネルギーを当て続ければ、電気が生み出される仕組みです。
太陽光発電のメリット
太陽光発電のメリットは、以下の5つです。
- 発電時に環境への負荷が少ない
- 枯渇しないエネルギーである
- 売電収入が得られて投資になる
- 空き地や壁を有効活用できる
- 非常用電源として利用できる
それぞれのメリットについて説明していきます。
発電時に環境への負荷が少ない
太陽光発電は発電時に温室効果ガスを排出せず、環境への負担が少ないことが大きなメリットです。そのため、電力供給の多くを太陽光発電などの再生可能エネルギーが占めれば、温室効果ガスの排出量を大幅に削減でき、地球温暖化の抑止につながります。
枯渇しないエネルギーである
太陽光発電は太陽の光エネルギーがあれば発電でき、枯渇しないエネルギーであることもメリットとして挙げられます。
現在、電力供給の多くを占めている化石燃料の資源である天然ガスや石炭は約50年、石炭やウランは約130年で枯渇するといわれています。再生可能エネルギーであれば枯渇しないため、この緊急度の高い問題を解決する手段としても有効なのです。
また、日本は化石燃料の多くを海外から輸入しています。輸入への依存度が高いため、供給が不安定になると、経済に影響が出るリスクが高いです。再生可能エネルギーの割合が高まれば、エネルギー自給率が高まり、電気の価格をコントロールできるようになるでしょう。
売電収入が得られて投資になる
太陽光発電によって発電した電気は、FIT制度やFIP制度によって売電できます。この2つの制度を活用することで安定した収入が保証されるため、投資としても成立するのです。また、利回りは10%前後と株や不動産などと比べても高く、大きなリターンが期待できます。
壁や空き地を有効活用できる
太陽光発電は、住宅やビルの壁、空き地などさまざまな場所に設置できます。これまで用途のなかった土地なども有効活用できるため、国土の狭い日本には適している発電方法といえます。
非常用電源として利用できる
太陽光発電は太陽光があれば発電できるため、自然災害などで電力供給が止まった場合でもこれまで通り生活を送れます。また、蓄電池を併用すれば、夜間でも発電した電気を利用することが可能です。
実際に東日本大震災のときには、太陽光発電で発電した電気で生活を送れたというケースが多くあったそうです。災害の多い日本にとって、非常用電源として利用できる恩恵は大きいでしょう。
太陽光発電のデメリット
太陽光発電のデメリットには、以下の3つがあります。
- 初期費用が比較的高い
- 発電量が天候に影響される
- 定期メンテナンスが必要である
それぞれのデメリットについて見ていきましょう。
初期費用が比較的高い
太陽光発電の初期費用は、家庭用で約100万円、産業用で約1,000万円以上と高額です。そのため、初期費用の高さから導入を迷うこともあるでしょう。
しかし、太陽光発電を導入する際は、ソーラーローンを活用することができます。ローンの返済は売電収入から支払えばよいので、負担なく導入できます。また、政府や地方自治体は、太陽光発電の導入にあたって補助金や助成金を用意している場合があります。
初期費用が高いというデメリットを鵜呑みにするのではなく、実際にかかる費用や初期費用回収までの期間などを確認してから、導入を判断することがポイントです。
発電量が天候に影響される
太陽光発電は、曇りや雨だと太陽の光エネルギーが十分に当たらず、発電量が低下します。また、夜間は発電されません。そのため、天候不良が続いたり、日射量が少ない地域だったりすると、発電量が思っていたよりも少ないことがあるでしょう。
太陽光発電を導入する際には、事前に設置する地域の年間の日照量を確認することが大切です。これまでの日照量のデータから期待される発電量や売電収入の予測を立てれば、予測から大きく下回ることはないでしょう。
また、これから土地を購入するのであれば、日照量が多い地域を選ぶのがおすすめです。
定期メンテナンスが必要である
太陽光発電の故障を防いだり、発電効率を維持したりするためには、定期メンテナンスが欠かせません。定期メンテナンスは、4年に1度行うことが推奨されています。また、費用の目安は5,400円／kWです。
ただし、火力発電などと比べると、メンテナンスの負担は少ないです。4年に1回のメンテナンスだけ、忘れないように注意しましょう。
企業における太陽光発電の導入事例
企業にもCO2の排出量削減が求められており、その一環として太陽光発電を導入する企業が急増しています。ここでは、以下3つの企業における導入事例を紹介していきます。
イオンモール
イオンモールは脱炭素社会の実現を目指すべく、再生可能エネルギーの活用を積極的に進めています。具体的には、2022年9月から自己託送方式による低圧・分散型太陽光発電設備「イオンモールまちの発電所」の稼働を開始しました。
各地域にある約1,390か所の低圧太陽光発電所で発電した再生可能エネルギーを、全国のイオンモール約50施設で使用しています。
キリンビバレッジ
キリンビバレッジは、キリンビバレッジ湘南工場において、PPAモデルによる太陽光発電電力を2024年5月より導入・稼働開始することを発表しました。
この取り組みによって、年間約560tの温室効果ガスの削減を目指します。また、キリンビバレッジ湘南工場の使用電力の再生可能エネルギー比率は、約26％から約29％に向上する見込みです。
参考：キリンビバレッジ湘南工場でPPAモデル導入による太陽光発電電力の活用を2024年5月に開始予定 | キリンホールディングス株式会社
花王
花王は、国内だけではなく、海外においても太陽光発電設備を導入しています。2023年3月時点での花王グループ太陽光発電設備のパネル合計容量は、約12.7MWです。また、再生可能エネルギーによる電気の購入にも、積極的に取り組んでいます。
2023年までに日本、2025年までにはグローバル全体において調達するすべての電力を再生可能エネルギーにすることが目標です。
太陽光発電についてよくある質問
最後に、太陽光発電についてよくある質問とその回答を紹介していきます。
太陽光発電を導入するとどのくらいで元を取れますか？
太陽光発電の導入費用や故障の有無などによっても異なりますが、平均して10〜12年ほどで元が取れるとされています。太陽光発電の耐用年数は20年であるため、10年以上は太陽光発電から純粋な収益が得られる計算になります。
太陽光発電は10年経ったらどうなりますか？
10年後もFIT制度やFIP制度によって継続して売電が可能です。ただし、10年経つと故障や破損などのリスクが高まるため、定期的なメンテナンスは怠らないことが大切です。
まとめ
この記事では、太陽光発電の概要や仕組み、メリット・デメリット、企業の導入事例などを紹介しました。
太陽光発電は再生可能エネルギーを用いた発電方法であり、カーボンニュートラルを実現する手段として注目されています。また他にも、枯渇しない、売電収入を得られるなどのメリットがあり、日本をはじめとして世界全体で急激に増加しています。
カーボンニュートラルを実現するために、まずはあなたの企業でも太陽光発電の導入から始めてみてはいかがでしょうか？ここで紹介した企業の事例などを参考にして、できることから始めていきましょう。
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