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ソーラー発電AtoZ

家庭用ソーラー発電の導入
発注するとソーラーパネルがやってきます。
パネルの取り付け作業にあたるのは瓦職人さんです。
今の住宅は南に取り付けられない構造の建物が多く東西に160Wのパネル9枚+9枚ないし10枚+10枚が上限となります。
南向き30度が発電効率が高いそうで東西30度では80%の能力になるそうです。
東ないし西向きは発電している時間が長くピークが低くなる傾向になります。
瓦屋さん達 パネルを屋根に
東側取付完了 西側取付完了
導入前・導入後
ソーラー発電を導入すると設備の何処が変わるのか解説します。
パワーコンディショナー:直流交流変換装置

上はパワーコンディショナー(パワコン)の内部。
下は5kWにグレードアップ後の外壁設置状況。

パワコンはインバーターの塊です。これが無いとソーラーパネルはただの板です。
北側の壁面(日陰)に設置します。メーカーによっては屋内に取り付けるタイプもあります。

ソーラーパネルの最大電力ポイントを自動的に追尾し交流電力に変換します。
送電されてくる交流に同期した電源を創り出し加算する連系運転機能を有します。
この連系運転をオングリッド,自立運転をオフグリッドと言います。
自立運転とは停電時に有効な機能で専用のコンセントから電源がとれます。

パワコン内部
パワコン内部
操作パネル:発電状況がモニターできます。

操作パネル=リモコンとも言います。
発電,消費,買,売 各々の電力を時間単位,月単位で集計してくれます。
売電量と買電量は電力会社の検針日との関係で値が異なる場合があります。
連係運転中に停電すると太陽光発電も自動停止します。
自立運転に切り替えるには操作パネルより手動で操作しなくてはなりません。

操作パネル
自立運転コンセント:自立運転のみ。

屋内タイプのパワコンの場合はパワコン横などに付いています。
連係運転中には電源は得られません。
よく間違って掃除機のコンセントを挿してしまいます。

自立運転コンセント
ブレーカー配電盤の変更:ソーラー用のブレーカー追加をします。
おおよそ盤の交換になります。
盤の中にはパワーコンディショナーのセンサー類を取り付けます。
ブレーカー(配電盤) ソーラー用ブレーカー(配電盤)
電力計:電力計(メーター)が2つになります。

メーターの工事は電力会社が行います。
工事日よりソーラー発電の運転が始まり余剰電力を売ることができます。

左が買電専用のメーターです。
逆転しない構造のものです。

右が売電専用のメーターです。
正転しない様になってます。

要するにワンウェイクラッチ付き。

売電(右)買電(左)メーター
ナイトテン契約:深夜電力料金の低減が効果的。

ナイトテン契約に変更し買電側のメーターがデジタル化された時のものです。
タイマーが内蔵され夜間22:00〜朝8:00までのあいだの使用電力量が別カウントされます。

3kW以上のシステムならソーラーの導入と同時にナイトテン契約にした方がよいでしょう。

ナイトテン契約のメーター
太陽光発電の奨め
ソーラー発電について武田邦彦教授は否定的でありますが家庭用としては実用領域に達しております。
ただし「光熱費ゼロのXX」とか言ううたい文句には騙されない様にしてください。

定格3kW程度のソーラーシステムは工事込みで180万円程度で導入でき,補助金の有無や電力使用量によって多少異なりますが15年程度で回収が可能です。
10年でパネルが寿命という噂もありますがこれは開発当初のソーラーパネルの事であって現在では寿命は無限と考えて差し支えありません。むしろパワーコンディショナーの寿命が先にくる可能性があります。
回収期間については何かと疑義があると思いますがヘタな投資信託よりも確実なリターンがありますので余った資金があるのならソーラーが一押しです。しかも回収を終えれば丸ごと収入となります。

定格5kW程度のパネルの総量を乗せるスペースが御自宅の屋根にあれば導入に280万円ほど必要ですが回収は15年を下回る筈です。
回収の時間については売電と買電の比率に大きく関わっており電力使用量が少ない御家庭ほど有利になります。

家庭用のソーラーは家の屋根が陸屋根でなければ屋根自体が傾斜を持った架台となり最も投資効率の良いシステムとなります。
しかしメガソーラーなどの様に産業用の電力をまかなうシステムに於いては架台工事が必要となり武田邦彦教授の言う様に広大な土地の陽当たりを遮ることになり回収と環境に問題を残します。
でもその疑問は実際に設置されたメガソーラーを見れば払拭されます。隙間だらけなのです。むしろ雑草対策の検討が優先されるほどです。
東京電力管内のピーク時供給力が11年6月時点4,360万kW=43,600,000,000W=43.6ギガワットです。
ギガソーラーと言い出さない限り環境に影響を与えるほどの日陰はできないと考えます。

工房では初年度に18枚,翌年に12枚のパネルを導入しましたが,たった1年で同一型番のパネルの発電効率が数%向上しており驚きました。
実用化領域に達した電子機器の技術発展は急速に進むと考えられ,一般家庭における原発から自然エネルギーへのシフトの狭間を埋める努力は少なくて済むと言えるでしょう。

太陽光発電には幾つかの障壁があります。
屋根の端々までパネルを配置する事ができません。しかも日本家屋の屋根の面積は小さいです。
アルミカーポートには取り付けることが出来ません。
耐震強度計算がされている車庫でないと取り付ける事ができません。
パネルメーカーとパワコンのメーカーが異なると10年保証が受けられません。
アルミカーポートの上に増設できるフレキシブルなソーラーの完成と規制緩和が待ち望まれます。
 

ソーラーの効果を示します。
消費・電力量グラフ
発電・電力量グラフ
買電・電力量グラフ
売電・電力量グラフ
2010年度:5月よりソーラーパネルを2.88kWから4.8kWに増設
2011年度:西側外壁にオーニングなど設置しエアコンの消費電力の抑圧に努める。
2012年度:更新設備の選定をより省電力で直流入力タイプのもにし,UPSを自社開発のDCタイプに置き換える。
2013年度:DCタイプUPSにインテリジェント機能を追加し夜間蓄電,昼間強制停電運転を行う。
2014年度:12,13年度の強化推進。DCタイプUPSの直列長時間運転も開始。冬期昼間の暖房にガスFFを加える。

ソーラーの導入をご予定でしたらお手元の検針票と比例計算でご検討してみてください。
事業所の消費電力ですので一般のご家庭と一対一での比較はできませんが,ソーラーメーカーのシュミレーターより正確と思います。
 

どんぶりかんじょう家庭編

ソーラー導入をお考えの方に費用対効果について大雑把に説明してみます。
導入コスト   :ソーラーの定格1kW当たり約50万円+αです。(※1)
年間の発電総電力:ソーラーの定格1kW当たり約1000kWhです。
年間の売電額  :全量買い取りなら1kWh当たり42円で売れます。(2011年時点)(※2)

ソーラーの定格とは太陽が出ていれば1kWh発電してくれる訳ではなく,シュミレーションの太陽光をパネルに直角に入射させた場合の発電能力です。
実際の発電量はパネルの角度と太陽の位置や表面の汚れ,空気の透過率などに影響され100%能力を発揮することはありません。
但し,雲がレンズの役目をし,100%を若干越える場合があり,パワーコンディショナ(※3)の定格はパネルの定格を上回る必要があります。

仮に定格3kWのシステムを導入する場合のどんぶり勘定は下記の様になります。
導入コスト   :3[kW]×(50+α)[万円/kW]=150+3α[万円]
年間の発電総電力:3[kW]×1000[kWh/kW]=3000[kWh]
導入前の年間の電力使用量が3000kWhとすると3000kWh-3000kWhでトントンになります。
トントンなら買電額と売電額に殆ど差がないことになります。
この場合の収入部分を1kWh当たり35円としますと年間で105,000円となり投資額150万円は14.3年で回収できます。
これを全量買い取りとすれば(まぁ42円/kWhでは買い取ってくれないでしょうが)1,500,000円÷(3000kWh×42円/kWh)=11.9 → 11年で消却となります。

※1  +αは業者によって異なります。設置工事は業者或いはメーカーが想定している
   ミニマムな方法以外に予定外の部品や作業が生じます。
   これを見積もり時点で正確に予測できる技量を持った業者とそうでない業者が存在します。
   見積もりが不正確だと後にトラブルに発展することがあったり,手抜きをされたりします。
   1kW当たり60万円程度を提示する業者が多い筈で,1kW当たり50万円というのは怪しいです。
※2 2011年時点全量買い取りにはなってません。余った電力のみ買い取ってもらえます。
   したがって使用量に対して発電量が低いと余剰電力がゼロなので殆ど売電はできません。
※3 所謂パワコンはソーラーパネルで発電した直流の電力からI−V(電流対電圧)カーブ上の
   電力最大点を探し,これを交流電力に変換する装置です。
   かなり大きな装置でシャープは自社製で屋外に取付るタイプ,
   その他殆どのメーカーはオムロン製OEMで屋内に取り付けるタイプがあります。
 

どんぶりかんじょうメガソーラー偏

武田邦彦教授は講演で自然エネルギーを否定されております。
ニコニコ動画にポストされておりますので削除されないうちに閲覧してみてください。
内容を要約すると,日本の人口が江戸時代に膨らみすぎてトキの食料が枯渇した。
カエルやドジョウを食べて生きてきた大型の鳥類であり,トキは苦しんで絶滅した。
近代人のエネルギー消費量は異常であってこれを自然エネルギーでまかなうと自然が壊れる。
エネルギーをソーラーパネルでまかなうためにパネルを敷き詰めたら土地が陰になって生物や植物が必要とする太陽光が遮られる。
風力発電で風を50%受け止めて発電に回せばその後ろの風は半分になってしまう。
植物は風があって葉から水が蒸発し循環があるから光合成ができて生きていられるのに半分になれば風を必要とする植物が枯れる。
地球上の自然エネルギーは全て太陽がもたらす恵みであって,化石燃料も地球に蓄えられた貯金の様なものである。
人類は自然エネルギーが足りなくなったから化石燃料を使う様になった。
太陽のエネルギーと動植物が使う太陽エネルギーはバランスしていたがこれを人間が電気に変換してしまえば自然が壊れる。

まあ人口が多すぎるというのが武田邦彦教授がくだした結論なのでしょうか。
太陽のエネルギーと動植物が使う自然エネルギーの収支がトントンだとしたらこのバランスを崩せば自然破壊に繋がります。
でも太陽のエネルギーが動植物に届く前に無駄があってその無駄をもれなく電気エネルギーに変換できたら両立が可能となります。
人間が使うエネルギーは光,電波,動力,といった形態で消費され最終的に殆どが熱に置き換わり地球上に放出され自然に帰ります。
とは言っても人類はその解を持ってません。
核分裂によって発生したエネルギーは太陽の恵みではなく人類が人工的に発生させた不自然なエネルギーです。
この不自然なエネルギーも最終的には動植物には消化できない熱という形となって地球にインプットされてます。

日本の平成21年度の総発電量は925TWh(テラワットアワー)だそうです。
平成21年度の日本全国に設置されたソーラーパネルで発電可能な総電力量は2.6GWh(ギガワットアワー)だそうです。
数十年かけて日本全国で導入してきた太陽光発電は僅か0.28%にしかすぎないのです。
現時点の世帯普及率を5%としこれをアパートマンションを除いて50%にアップしたとしても26GWh,2.8%です。
日本の人口は約1億2千万人。日本の世帯数は約5000万世帯です。
925TWhを人口で割ったら7.7MWh,世帯数で割ったら18.5MWhで現実の一世帯当たりの年間使用量(2〜5MWh)と大きくかけ離れます。
つまり家庭での使用量の5倍ほどが事業所の消費なのです。
節電と発電をすべきでその効果をあげることができるのは大きな事業所なのです。
一般家庭で15%節電しようとしたら0.15×(3MWh÷365日÷24h)=51Wの電化製品を24時間止めなくてはなりません。
年間の消費電力が3MWhより大きい御家庭ではさらに大きな値になります。
最新の600リッター程度の冷蔵庫の消費電力は平均すると80Wくらいですから冷蔵庫のコンセントを抜けば達成可能できますが昭和30年代でもあるまいし氷屋さんが毎日来てくれる訳ではありません。
家庭での15%節電ははっきり言って無理でしょう。

今後一年かけて原発が定期点検に入り耐震見直しやら自治体の許可やら原子力不安院の許可やら各地の反対運動をくぐって再稼働に漕ぎ着けられないとしたら,火力発電をフル稼働させ何としてでも電力を供給し続けなければならない義務のある電力各社は「電力が足りない」と甘え「15%節電してください」と泣きごと言い「原発が必要なんですぅ」とプロパガンダに出ます。
万が一に電力会社のプロパガンダが成功したら本当に電力が足りなくなってしまいます。
なにしろ仕事をしたくないだだっ子の様なもんですから。
一般家庭に太陽光をダラダラと導入していたのでは全然足りないし間に合いません。
つくずく原子力村にはインテリジェンスが無いのだと・・・
以上の様に積み上げ計算で考えても武田邦彦教授が言うことはごもっともな話なのですが様々な発電方式の組合せと小規模分散によってやっていくしかないというのが結論です。
 


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