太陽光発電の仕組みとは?

太陽光発電比較探検隊

太陽光発電の仕組みとは?

太陽光発電とは、太陽の光の熱を使って発電させる仕組みのことです。厳密に言うと、ソーラーパネルだけでは太陽光発電は成立しません。太陽光発電のための仕組みの一部で、正確に表現するのであれば、「ソーラーパネルシステム」とか、「太陽光発電システム」ということになります。なぜこのようなシステムが普及しはじめたのかというと、地球温暖化の問題が大きく関わっています。石炭やガスをエネルギー源として消費すると、二酸化炭素が大気中に放出され、地球温暖化が加速してしまうからです。ですからソーラーパネルシステム(太陽光発電システム)は、世界的な取り組み課題でもあります。自然の恵みなので大気を汚すことがなく、枯渇する心配もありません。クリーンで永遠不滅のエネルギーなのです。

 

ソーラーパネルの仕組みは3部構成

それではソーラーパネル自体はどのような仕組み・構成になっているのでしょうか。ソーラーパネルは太陽電池の本体のようなものでパネルの中に電池が仕込まれ得ています。そして「セル」、「モジュール」、「アレイ」という3つの部位で構成されているのがソーラーパネルです。このパネルは家庭やビルの屋上などに設置して、室内に送り届けるためのシステムと連結させることで、必要な電力を発生させることができます。第1のセルとは、3つの部位のもっとも小さな単位です。太陽電池の基本的な単位でもあり、素地自体をセルと呼んでいます。この1つのセルをいくつも繋ぎあわせて1枚のパネル状にすることで太陽光パネルはできあがっています。第2のモジュールとは、1つの単位であるセルを、屋根や設置場所の大きさにあわせて必要な枚数を縦横に配列したものです。熱い太陽の熱に耐え、ゴミやホコリ、風雨、大気中の汚染物質にも耐えられるように樹脂や強化ガラスで保護されています。大きな1枚の枠組みの中にセルがいくつも並んだ状態でパッケージ化されています。この大きな1枚の大きなモジュールは、設置スペースにあわせて複数枚、あるいは何十枚と取り付けられます。第3のアレイとは、このモジュールをいまお話ししたように複数枚並べて接続したものです。太陽光のパネルとしては、これで一応完成した形(構成)です。

 

従来の電気の流れとはまったく逆!?

基本的なソーラーパネル(太陽発電)は、先にご説明した太陽電池のためのモジュールパッケージ、パワーコンディショナー、これらを接続するための接続ボックス、さらに発電量などを確認するためのモニター、またソーラーパネルから室内に電気を接続し配電系統を統合的に運転・管理させるチェックボックス、電力量計などで構成されます。これまで私たちが知っている発電の原理というのは、「電流を流すと発電する」というイメージで捉えていましたし、また現実にそのような原理で電気が送られてきました。最新のLED(発光ダイオード)照明でさえ、電流を流さなければLEDは点灯しないのですから、原理は同じです。発光体が違うというのがLEDであり画期的なことでした。太陽光発電は、電流を流すと発電するという原理とはまったく逆で、「半導体に光が照射されると電流が発生する」、つまり「ソーラーパネルに太陽光が照射されることで電流=電気が発生する」という原理なのです。

 

家庭から街ぐるみの仕組みに発展

自然の恵みで枯渇する心配がなく、クリーンなエネルギーの太陽光を使うわけですから、「太陽光発電システム=万能で優秀」と思いたいところですが、太陽光発電システムにも弱点があります。発電量(発生する電流の大きさ)は、太陽光の強度に比例するという点です。もちろん発生した電流は直流なので、そのまま家の中の家電製品を動かすことはできません。変換機などは太陽光発電システムの中に組み込まれていますが、自然が相手の発電システムですから、曇りや雨の日、冬場などは発生する電力量が少なくなります。また日当たりの悪い場所の屋根では、ソーラーパネルを設置しても十分な電力は確保できません。夏場は、使用する電力量よりも太陽光によって得られる電力が多くなります。そこでいま、発生した電力を貯めておくことのできる蓄電池の性能にも注目が集まっています。ソーラーパネルシステム(太陽光発電システム)は、家庭やビルや商業施設という小さな枠を超越して、いまや街ぐるみのスマートグリットシステムとして、太陽光を街のエネルギーに転換しようという仕組みづくりが盛んになっています。今後の発展が期待されるシステムです。

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