ワボウ産業 株式会社

太陽光発電システム(ソーラーパネル)・省エネ機器の販売・施工は滋賀県長浜市のワボウ産業株式会社にお任せ下さい。

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Q&Aコーナー

■ よくある質問

Q1.ソーラー発電システムとは何ですか?
Q2.太陽電池とは何ですか?
Q3.結晶系太陽電池とアモルファスシリコン太陽電池の違いは何ですか?
Q4.結晶系太陽電池の単結晶と多結晶の違いは何ですか?
Q5.結晶系太陽電池は表面温度が低ければ低いほどよく発電するのですか?
Q6.京セラの太陽電池はどの種類ですか?
Q7.セル・モジュール・アレイとは何ですか
Q8.結晶系太陽電池の寿命は?
Q9.エコノナコード接続ユニットとは何ですか?
Q10.エコノナコード昇圧ユニットとは何ですか?
Q11.パワーコンディショナとは何ですか?
Q12.エコノナビットとは何ですか?
Q13.電力量計は今のままで良いのですか?
Q14.余剰電力の「売電」・「買電」とは何ですか?
Q15.系統連系とは何ですか?
Q16.連系保護装置とは何ですか?
Q17.自立運転とは何ですか?
Q18立運転(最大1500W)で使用できる家電製品のめやすはどのくらいですか?
Q19.ソーラー発電システムから発生する電磁波はどのくらいありますか? 影響はありますか?
Q20.太陽電池の変換効率とは何ですか?
Q21.どのくらい発電するのですか?
Q22.3kWシステムでなぜ3kW使えないのですか?
Q23.発電におけるkW(キロワット)とkWh(キロワットアワー)はどう違うのですか?
Q24.電力会社に電気は売れますか?
Q25.元はとれるのですか?
Q26.太陽電池表面は掃除をしなくても良いのですか?
Q27.太陽電池の製造に必要なエネルギーはどれくらいで回収出来ますか?
Q28.ソーラー発電システム設置のメリットは何ですか?
Q29.年間を通じて月々の発電量に差がありますか?
Q30.発電した電気を貯めておく事はできますか?
Q31.一般家庭ではどのようにすればどのくらい節電できますか?
Q32.太陽電池モジュールの一部に陰がかかるとどうなるのですか?
Q33.MPPT(最大電力追従制御)とは何ですか?

 

太陽光発電(ソーラー発電)機器・システムについて

Q

ソーラー発電システムとは何ですか?

A

ソーラー発電システムとは、太陽の光エネルギーを太陽電池で受けて家庭で使用できる電気に変換し、供給するするシステムです。ソーラー発電システムのことをPVシステムなどのようにいわれる事がありますが、PVと『Photovoltaic(フォトボルタイク)光起発電』という意味です。

 

Q

太陽電池とは何ですか?

A

太陽電池は、光を当てる面はN型シリコン、裏面はP型シリコンという積層構造の半導体で構成されています。厚みは約200~300程度の薄い板状のものです。この半導体に光が当たると光電効果により電気が発生するしくみになっています。

<専門的ですがもう少しくわしく説明します>
太陽電池の表面に一定以上の強さの光が入射すると、その光子がシリコン原子の電子と衝突し、電子は結晶からはじき出され、自由な電子(-)となります。電子の抜けた原子は+の電荷を持った正孔(ホール)となります。電子はN型シリコンに集まり、正孔はP型シリコンに集まります。光の当たる面をマイナス電極とし、裏面をプラス電極にして負荷回路を接続すればN型シリコン表面(マイナス電極)からP型シリコン(プラス電極)に外部回路を通して電子が流れます。電流はその逆方向です。光が当り、負荷がつながれていれば電流は流れ続けます。これが発電の原理です。ただし、バッテリーのように電気を蓄電することはできません。

 

Q

結晶系太陽電池とアモルファスシリコン太陽電池の違いは何ですか?

A

アモルファスとは固体の原子が規則正しく配列していない物質の状態をさします。アモルファスシリコン太陽電池は結晶系太陽電池のように薄くスライスされた基板からセルを作り、電極をつなぐのではなく、シランガスからガラスなどの基板上に直接セルを形成し、同時にセル間を直列につないで作ります。基板の大きさや必要な電圧に合わせて作ることができます。また、基板の素材としてガラス以外にステンレスやフィルム、立体、曲げられるものと様々な用途のものが作れます。
住宅用の太陽電池として考えると結晶系太陽電池はその半導体特性により温度上昇による発電量低下(25℃ 標準に対して1℃上昇するごとに0.3~0.5%)しますが、アモルファスシリコン太陽電池ではそのようなことはありません。しかし、アモルファスシリコン太陽電池は住宅の屋根の上に設置されているものを見ることはあまりありません。原因は強い直射日光を受けると劣化してしまうという特性があったためです(最近のものはこの点についてかなり改善されています)。
直接到達する太陽光ではその波長によく反応するため、結晶系太陽電池のほうがよく発電します。アモルファスシリコン太陽電池は散乱した日射や蛍光灯のような波長でよく発電する特性があります。

 

Q

結晶系太陽電池の単結晶と多結晶の違いは何ですか?

A

固体のシリコンを溶かし、冷やして固めたものが結晶シリコンです。固める方法により、1つの大きな結晶からなる「単結晶」(氷砂糖の状態)と多数の小さな結晶からなる「多結晶」(角砂糖の状態)に分かれます。多結晶は単結晶に比べ製造コストが安い反面、結晶と結晶の境目で抵抗が発生するために発電効率では若干劣ります。また、単結晶は小さいセルを作る場合カットすると出力のばらつきが多くなりますが多結晶なら安定した製品が製造できます。最近では変換効率の向上によって、比較的安価な多結晶が主流です。

 

Q

結晶系太陽電池は表面温度が低ければ低いほどよく発電するのですか?

A

シリコン結晶系太陽電池の変換効率はその表面温度が、室温程度の25℃を標準とすると78K(‐195.15℃)になると約1.7倍向上します。窒素が液体になる程の極低温まで冷却すると効率は上がりますがそれ以上の低温になるとまた効率が落ちます。‐195.15℃は現実的な温度ではありませんが、屋根の上での表面温度という範囲では低ければ低いほど発電効率が良いといって差し支えないと思われます。

 

Q

京セラの太陽電池はどの種類ですか?

A

多結晶です。以前は単結晶、アモルファス等も製造しておりました。次世代太陽電池については研究開発を続けているところです。京セラで1975(昭和50)年にリボン単結晶引き上げによる太陽電池の研究・開発をスタートさせ、1981(昭和56)年より、将来を見据えた多結晶系太陽電池の研究に着手しました。
ちなみに、京セラでは、太陽電池セル(素子)の原料(シリコン粒)からシリコンウェハの生産、セル化、モジュールの組み立てまで、すべて一貫体制で製造しています。自社内完結型の生産体制により、製品品質を追求してきました。
京セラの一貫生産体制は、太陽電池の全製造工程、特に基幹となる要素技術工程(ウェハおよびセル製造工程)における革新が可能となり、量産される製品性能の向上に大きく寄与しています。

 

Q

セル・モジュール・アレイとは何ですか?

A

《セル》 シリコンの薄い板(これをウェハと言います)に必要な発電層や電極等を作りこんだものをセルと呼び、太陽電池の基本単位となっています。

 

Q

結晶系太陽電池の寿命は?

A

表面がガラスで保護されている太陽電池モジュール(結晶系スーパーストレート製法)は平均して20年以上です。ただし、設置場所、設置条件により異なります。
(一例ですが、国内で実際に使用されている20数年前のものでも発電量低下は3~4%です)

 

Q

エコノナコード接続ユニットとは何ですか?

A

太陽電池からの複数の出力配線を一本にまとめてパワーコンディショナに送るための配線中継ボックスです。また京セラの接続ユニットの内部には直流開閉器、逆流防止素子、雷等により発生する異常電圧から機器を保護する為のサージアブソーバが内蔵されています。

 

Q

エコノナコード昇圧ユニットとは何ですか?

A

太陽電池の系統の電圧を一定の値まで引き上げる機器です。
直列枚数の少ない系統の電圧を他の系統に合わせて昇圧する事で、寄棟・複合屋根の小さなスペース部分も最大限に活用できます。(京セラでは、接続ユニットと昇圧ユニットは一体化させ、エコノナコードと称しています。)

 

Q

パワーコンディショナとは何ですか?

A

直流電力を交流電力に変換する装置のことです。太陽電池で発電した電力は乾電池と同じ直流電力です。
その直流電力を家庭内で使われている交流の100V/200V電力に変換します。また、この中にはシステムの保護や運転を全てマイコンで制御する回路が内蔵されています。

 

Q

エコノナビットとは何ですか?

A

ソーラー発電システムで発電した瞬時発電電力、積算発電電力量に加え、家庭で使用している消費電力量も一目で見ることができるモニタです。更に、無線データ通信方式で卓上でも壁掛けでもお好みの場所に設置ができ、タッチパネル式カラー液晶画面で、楽しくわかりやすく表示します。

● 目的に応じて選べる3種類のメイン画面
数値とグラフで電力状態を表示する「発電グラフ表示」に加え、発電電力と売買電力、消費電力の状況をリアルタイムで表示する「発電のしくみ表示」、発電電力、消費電力はもちろんのこと、発電量を森林面積やCO2削減量、石油消費削減量に換算した環境換算値や室温・湿度のデータを一覧表示する「総合エネルギー表示」などを表示します。

 

Q

電力量計は今のままで良いのですか?

A

ソーラー発電システムの余剰電力は電力会社が購入してくれます。その電力量を計測するために余剰電力用の電力量計(逆転防止型)は、別途お客様が購入し、設置する必要があります。

 

Q

余剰電力の「売電」・「買電」とは何ですか?

A

晴天時の正午前後が発電のピークとなり、家庭で使う電気を補ってもまだ電気が余る状態となります。この余った電気を電力会社へ売る事を「売電」といいます。一方、発電量が少ないのに消費電力が比較的多くなる朝や夜、また雨天の昼間などには、不足分が従来通り電力会社から供給される事になります。これが「買電」です。なお、売電/買電に関しては、電力会社との契約が必要です。

 

Q

系統連系とは何ですか?

A

一般に電力会社の配電線網のことを系統と言います。その系統に発電設備などをつなぐことを系統連系といいます。
ソーラー発電システムの場合、パワーコンディショナの出力電力が家庭内の住宅用分電盤に接続され、電力会社の配電線網につながることになり、これを系統連系と呼んでいます。ソーラー発電システムで発電した電力は、住宅用分電盤を経由してまず家庭内で使われます。また、発電電力が家庭内の使用電力より多い場合は、系統側に電力が送られ、電力会社はその電力を買い取る制度になっています。また、発電電力が使用電力より少ない場合は、不足分を電力会社から購入するしくみです。

 

Q

連系保護装置とは何ですか?

A

パワーコンディショナの出力電力が電力会社の電力と同じであるかどうか、また電力会社が停電していないか常時監視する安全装置のことです。京セラのパワーコンディショナ「エコノライン」シリーズには全て内蔵されています。さらに、安全を確保するため、経済産業省の認証制度にもとづく認証を取得しています。

 

Q

自立運転とは何ですか?

A

家庭の電気が停電した場合、安全のためパワーコンディショナは連系保護装置が働いて停止します。その時、系統と切り離してパワーコンディショナを運転させ、パワーコンディショナの付属コンセントに接続された機器に電力を供給することを自立運転と呼んでいます。災害等の停電時でも太陽の光があれば日射量に応じて最大1.5kW(100V)の出力を得ることができます。
エコノラインEXの自立運転操作は運転スイッチを「切」にした後、外部のサービスブレーカーを「OFF」にし、運転スイッチを「入」にすることでパワーコンディショナ側面にある専用コンセントから電力を取り出す事ができます。別途屋内配線工事をすれば壁面に自立運転専用コンセントを取り付けることも可能です。
(自立運転の操作についてその他の機種については各取り扱い説明書をごらん下さい)

 

Q

自立運転(最大1500W)で使用できる家電製品のめやすはどのくらいですか?

A

・28インチテレビ(約100W)
・450冷蔵庫(旧型約70W・新型約45W)
・7kg洗濯乾燥機(洗濯約300W・乾燥約800W)等
実際のお客様の声では日中停電時に
・携帯電話の充電
・ ラジオで情報を聞く
・充電式乾電池の充電
等の用途に使われたようです。電気ポット、炊飯器、電子レンジ、掃除機、井戸ポンプがそれぞれ動かせたという報告もあります。天候が急変し、曇りや雨になると十分な出力を得ることができませんのであくまでも非常用です。接続時の総発電出力が1.5kWを超えるような条件で安定して使えるようです。

 

Q

ソーラー発電システムから発生する電磁波はどのくらいありますか? 影響はありますか?

A

主にパワーコンディショナのインバータ部分より発生する電磁ノイズが電磁波として発生しています。パワーコンディショナは第三者認証機関(JET:財団法人 電気安全環境研究所)の認証試験において「電波障害試験」に合格した適合品です。発生レベルは一般家電製品と同等レベルになっています。
健康への影響はリスクが全く無いとは言い切れませんが、電磁波の程度としては一般生活する上で周囲にあるような様々なリスクと比較して、特に注意を払うべき大きさのリスクでは無いと判断しています。

 

Q

太陽電池の変換効率とは何ですか?

A

太陽電池に入射した光のエネルギーをどれだけ電気に変えられるかを示す性能値のことで、変換効率が高ければより多くの太陽エネルギーを電気に変えることができます。
※シリコン結晶系太陽電池の最大変換効率理論値は常温25℃で約22%と言われています。
次の式で計算されます。

[例]RD183X‐QP‐Rの実効変換効率は・・・
入射する太陽エネルギーは結晶系太陽電池の場合、高度0m地表で、1013hPaの標準大気状態において表面温度25℃の時、入射角41.8度の太陽光を1m2の面積に直角に当てたときのエネルギー1000W/m2を基準としています(JIS C8918)
RD183X‐QP‐Rの公称最大出力は183W、モジュール面積は1,354m2なので
183W÷(1.354m2×1000W)×100≒13.5%となります。(JIS C8960)

 

Q

どのくらい発電するのですか?

A

標準的な3kWシステムの年間発電電力量は約3,000kWhになります(全国平均1kW当り約1,000kWh)なお、発電電力量は日射量とシステムの太陽電池(モジュール面積・モジュールの変換効率・その他ロス率など)と電力変換装置(パワーコンディショナ)で決まります。
(実際の瞬間発電電力の最大値は「システムの太陽電池容量」の約70~80%程度となります)

 

Q

3kWシステムでなぜ3kW使えないのですか?

A

システムの定格出力は、理想的な晴天日の最大発電電力です。しかし、システムとしては次のような損失があるため、実際のシステム出力は太陽電池容量(定格出力)の約70~80%程度となります。
(1) パワーコンディショナの発熱損失・・・・・・・・・・・・約5~6%
(2) モジュールの温度上昇による効率低下・・・・‥約10~20%(季節により変動)
(注)屋根一体型モジュール:約12~22%
(3) その他の損失‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5.35%
※その他とは配線、ダイオードの電気抵抗と受光面の汚れ等です。

 

Q

発電におけるkW(キロワット)とkWh(キロワットアワー)はどう違うのですか?

A

kWとは、瞬時の発電電力を示しています。太陽電池容量3kWシステムの発電電力は雨の日では約0.2kW~0.6kWを示し、曇りの日で約0.6kW~1.3kW、晴れた日には約1.3kW~2.5kWと日射量に応じた発電をします。
kWhとは、発電電力の積算量を示し発電電力量といいます。例えば2kWの発電を5時間続けますとその発電電力量は2X5=10kWhとなります。3kWのシステムで快晴の日一日では12~17kWhくらいの発電電力量が得られます。

 

Q

電力会社に電気は売れますか?

A

余剰電力は電力会社に売る事ができます。
例えば、3kWのソーラー発電システムを設置した場合、快晴の日に、15kWh※の発電があるとし、家庭内の昼間の使用電力が10kWhの場合、15-10=5kWhの電力が余剰電力となり、売電することになります。
売電価格は、電力会社や契約形態により異なります。 (※一例です)

 

Q

元はとれるのですか?

A

京セラのPV6300SD6246(3.905kW)の東京地区における年間予測発電電力量は4,049kWh(住宅用総合カタログに記載)です。発電単価が24円/kWh(電力会社との契約によって変わります)だとすると年間約9.7万円となります。設備導入に伴う費用を年間予測発電電力量と発電単価をかけた金額で割りますと、おおよその償却期間がわかります。
電力会社との契約によっては夏場の昼間電力使用量単価が30円/kWhを超える契約もあり、ソーラー発電によって自給できる電力は経済的にもメリットがあります。
将来、エネルギーコスト上昇と物価上昇の程度によって償却は短くなり、金利が上がると償却は長くなります。
また、お客様のライフスタイル変化による電力消費傾向の変化によっても償却の期間は変わります。

 

Q

太陽電池表面は掃除をしなくても良いのですか?

A

ホコリなどの汚れは雨がシャワーの役目を果たして流してくれますので掃除の必要はありません。ただし、鳥の糞や火山灰、線路沿いの錆びなどはこびりつく前に清掃したほうが良いと思われます。汚れが表面に付着し、一部の太陽電池セルの光が遮られるような場合は発電量が低下します。交通量の多い道路沿いや煙突の側など汚れがひどい場合をのぞいて、土壌や埃などの発電電力への影響は年間数%程度です。

 

Q

太陽電池の製造に必要なエネルギーはどれくらいで回収出来ますか?

A

エネルギーペイバックタイム(EPT)とは、太陽電池の生産時に必要とするエネルギー量をその太陽電池が発電するエネルギーによって何年間で回収できるかを数値で示したものです。
京セラの製造している多結晶シリコン太陽電池の場合、太陽電池の生産規模にもよりますが、年間100MWの生産を行う場合、EPTは約1.5年との試算がなされています(平成8年度、NEDO委託業務〈太陽光発電技術研究組合受託〉成果報告書による)。京セラが採用している多結晶シリコン太陽電池は、製造時に消費されるエネルギーを約1.5年で回収します(年間100MW生産時)。
つまり1.5年以上稼動すれば、それ以降はクリーンなエネルギーを生み続けることを意味します。

 

Q

ソーラー発電システム設置のメリットは何ですか?

A

次のメリットがあげられます。
日本全体にとって
(1) 温室効果ガスの排出量を削減できます。
(2) 輸入原料に依存しているエネルギー自給率を向上させることができます。
(3) 昼間のピーク需要に対応するのに向いています。
ご家庭にとって
(4) 便利で快適な暮らしを損なうことなく省エネルギーができます。意識も変わります。
(5) 自家消費分を自給し、余剰電力分は売電することで、電気料金を削減することができます。その他システム(オール電化やエコウィル)と組み合わせることで光熱費を削減することもできます。
(6) 災害など有事の際には、非常用電源としても活用できます。

 

Q

年間を通じて月々の発電量に差がありますか?

A

日照時間、日射量、温度変化など、さまざま要素により発電電力量は変わります。
設置地域によって気象条件も異なる為、夏場が最大とは限りません。

 

Q

発電した電気を貯めておく事はできますか?

A

蓄電池を利用すれば夜間でも使えますが、蓄電するのは独立運転時となります。住宅用システムとして蓄電池はコストが高く、また寿命も汎用品レベルでは約5~8年程度と言われております。
また、蓄電ロスなどでせっかく発電した電気を消失させるよりは、電力会社に売電するほうがロスもなく、効率的であると言えます。

 

Q

一般家庭ではどのようにすればどのくらい節電できますか?

A

以下の4項目を実行するだけで、今の生活レベルを維持しながら15%の節電ができるといわれています※。
(1) エアコンのフィルターを掃除する
(2) エアコンの設定温度を弱めにする
(3) テレビ/ビデオなどの主電源を切ったりコンセントを抜く(待機電力をカット)
(4) 人がいない部屋の照明をこまめに消す
(※財団法人省エネルギーセンター試算による)

 

Q

太陽電池モジュールの一部に陰がかかるとどうなるのですか?

A

電柱や落ち葉などで一部のセルに日陰がかかるとそのセルの発電が低下することで抵抗作用が働き、このため全体の発電量が大きく低下するとともに、抵抗のために発熱します。
これを防ぐため、抵抗となる部分を迂回して電気を流れやすくし、出力低下と発熱を抑えるためにバイパスダイオードが太陽電池モジュールには内蔵されています。(模式図1)
バイパスダイオードにより、陰の影響でモジュールが発電しなくなった場合、残りのモジュールへの電流の減少を少なくすることができます。ただしその系統※の電圧は低下します。

※系統(ストリング):太陽電池モジュールは直列に接続して出力電圧をパワーコンディショナの入力電圧範囲に合わせます(エコノルーツの場合6~10枚、SAMURAIの場合16.25~30.5枚)この直列に接続した一組の回路のことを1系統または1ストリングと言います。

エコノルーツはtype R、type Gともに8列6段計48枚のセルで構成されており、そのうち上下方向に2段ずつ3ブロックに分け、ブロックごとに16枚の直列セルに対して1個ずつ、合計3個のバイパスダイオードが内蔵されています。

もしこのモジュールの一部に陰がかかった場合でもバイパスダイオードによってシステム全体の発電量が大きな損失とならないようなしくみとなっています。
さらに、陸屋根に対応したエコノルーツtype Gでは低い傾斜角度でもモジュール下端にあるブロックが汚れによる影響を受けにくいように水切りをフレームに付けています。
SAMURAIモジュール2種〈62Wタイプ(8列2段)46Wタイプ(6列2段)〉とHEYBANモジュール2種〈53Wタイプ(10列3段)42Wタイプ(8列3段)〉は1枚のモジュールに対してバイパスダイオードは1個です。

 

Q

MPPT(最大電力追従制御)とは何ですか?

A

MPPTとは(Maximum Power Point Tracking)の略で最大電力追従制御といいます。
図のように太陽電池の出力電力はある点でピークを持ち、最大電力が得られる最適動作点があります。この時の電圧を最適動作点電圧といいます。この最適動作点電圧は日射量や太陽電池モジュール表面温度によって変わり、取り出せる電力も変わります。そこで、この変動を検出し、常に太陽電池の動作電圧を最適動作点電圧に一致させるように制御を行います。この制御のことをMPPT制御といいます。

<専門的ですがもう少しくわしく説明します>
太陽電池には接続した負荷電圧によって取り出せる電流が決まるという性質があります。図ではV1点のように動作点電圧を低く設定すれば大きな電流を取り出すことができますが、V2点のように動作点電圧を高く設定すると、大きな電流を取り出すことはできません。電力は電圧×電流で求められますから図ではそれぞれの破線で囲まれた矩形の面積が太陽電池の発電電力であることをあらわしています。この面積を動作点電圧がV1点やV2点のようにどちらかだけが大きくても最大発電電力にはなりません。カタログにある公称最大出力は水色であらわされた面積のことです。同じく公称最大出力動作電圧はVp点での電圧、公称最大出力動作電流はIp点での電流をあらわしています。しかしこれらは一定の条件の時(Q7の変換効率のところで述べています)においての値なので、実際の運転時には太陽光の強さや角度、温度条件にともない最適動作点は常に変化しています。日射量が少なくなり電流値が小さくなったり、表面温度が上昇して電圧値が小さくなってもその条件における最適動作点に追従させて最大電力を得ているのです。太陽電池の発電状況に応じて、パワーコンディショナに内蔵された回路で自動的に出力電圧をコントロールすることによって動作点電圧(入力電圧)が最適になるように変化させています。