太陽電池の基本的しくみ

ソーラーパネルを構成する太陽電池。皆さんも電卓や腕時計に付いているのを一度はご覧になったことあるはずです。写真のような小さな太陽電池も、メガソーラーと呼ばれる太陽光発電設備に用いられるものでも、実は構造は全く一緒なんです。この黒い板が一体どうやって電気を作っているのか、簡単に解説することから太陽光発電の話を始めていきましょう。

半導体を利用して光を電気に変えるものが太陽電池です。「電池」と言っていますが、電気を貯める機能はないので本当は電池ではありません。その基本的な仕組みは、光の力で太陽電池内の電子を動かすことで発電するというものです。以下の図を見てください。

画像引用:太陽光発電のしくみ/Panasonic
太陽電池は電気的な性質の異なる2種類の半導体(n型・p型)を組み合わせて作られています。半導体とは、条件によって電気を通したり通さなかったりする物質のこと。
太陽電池内の電子に光が当たるとエネルギーが溜まって(光電効果)動き出し、2種類の半導体で誘導し外部の電気回路に押し出すことで電気を生み出すのが太陽電池です。

1. 光が太陽電池の中にある電子に当たる
2. エネルギーを持った電子が半導体で分けられる
3. 誘導された電子が電気回路に流れ込む
4. 電気が生まれる

こういった性質から太陽電池の特質として、以下の2つのことが言えます。

• 光が強いほど発電する(電子に与えられるエネルギーが増えるため)
• 温度が上昇することで発電効率が下がる(半導体の性質)

こういった性質を持った太陽電池を使った発電が、太陽光発電なのです。

太陽電池の種類

太陽電池は、2種類の半導体で電子を導き電気を生み出すと説明しましたが、その素材によっていくつかの種類に分けることが出来ます。

いくつも種類がありますが、今、日本の太陽光発電に用いられているのは以下の4種類になります。

• 単結晶シリコン太陽電池
• 多結晶シリコン太陽電池
• ヘテロ接合太陽電池
• CIS太陽電池

それぞれにそれぞれの特徴があります。見ていきましょう！

太陽電池の種類別の特徴

単結晶シリコン太陽電池

単結晶と言う通り1つの太陽光電池(セル)が1つのシリコン結晶で出来ていることが特徴。1950年代から製造されている最も古いタイプで、シリコンの並びが整っていて黒色をしています。変換効率が高いため、小さな屋根や土地などに向いています。

メリット

変換効率が最高。故障が少なく長持ち。

デメリット

シリコンの使用量が多く手間がかかるため、環境負荷が高く、値段も高い。

国内では競争激化による価格下落ともに、単結晶シリコン太陽電池の人気が高まってきていて、多くの国内メーカーが製造をするようになっています。

多結晶シリコン太陽電池

単結晶が1つのシリコンからできているのに対し、多結晶はいくつもの小さなシリコンを寄せ集めて作られます。そのためシリコンの並びが不規則で、まだら模様があり青色なのが特徴です。単結晶に比べて安価であるため、現在住宅用に設置されている太陽電池の約9割が多結晶シリコンを用いているともいわれています。

メリット

単結晶に比べて安価で大量生産しやすい。

デメリット

単結晶に変換効率で劣る。

国外メーカーは海外の主流である、この多結晶パネルを販売していることが多いようです。

ヘテロ接合太陽電池

結晶系シリコンとアモルファスシリコンを組み合わせた太陽電池です。単結晶や多結晶の太陽電池は高温になると変換効率が下がるのですが、熱に強いアモルファスシリコンを組み合わせることでそのデメリットを克服しています。

メリット

高温下でも変換効率が落ちない。弱い日射でも発電出来るため変換効率が高い。

デメリット

多結晶よりも製造価格が高い。

パナソニックはHIT太陽電池という単結晶シリコンを使用したものを製造しており、国内に流通するヘテロ接合太陽電池のほとんどのシェアを占めています。対してカネカは多結晶を使用したものを販売しており、変換効率を犠牲にする代わりに薄くデザイン性に富んだものを製造しています。

CIS太陽電池

銅(Cu),インジウム(I),セレン(Se)の3種の元素を組み合わせた薄膜の半導体を用いる太陽電池です。国内では出光興産のグループ会社であるソーラーフロンティア1社が製造しています。まだまだ発展途上ですが軽量・フレキシブルになる可能性があり、いずれは電気自動車や建物に組み込まれることが期待されています。

メリット

熱や影に強く、製造コストが安い。また経年劣化にも強いとされている。

デメリット

変換効率が低いことが1番のデメリット。(研究段階では多結晶並の性能が確認されています。)

2014年まではCIGS太陽電池というガリウム(Ga)を追加で用いたものをホンダソルテックが製造していましたが、価格競争に敗れて撤退し現在では製造しておりません。

各メーカーが変換効率、価格を巡って激しく争っている現状。変換効率は上がり、価格は下がっていくことになるでしょう。

太陽光発電システムの仕組み

さて、太陽の光から電気を生み出す方法と種類を把握した後は、それを運用する太陽光発電システムを見ていきましょう。このシステムは家庭用や産業用、さらにメガソーラーでも基本的には同じです。仕組み自体は単純なので、一つづつ理解していきましょう！

画像引用:太陽光発電のしくみ/XSOL

太陽電池モジュール(パネル)

太陽光エネルギーを直接電気エネルギー(直流)に変換するパネル。

架台(太陽電池架台)

太陽電池モジュールを取り付ける架台で、メッキ鋼板やアルミ合金製であることが多い。カネカの屋根一体型など、屋根建材型のモジュールの場合は不要の場合も。

接続箱

バラバラに接続されている太陽電池の電気をまとめるためのボックス。太陽電池の保守点検時に使用する開閉器や避雷素子(避雷針)、また太陽電池に電流が逆流しないようにする逆流防止ダイオードを内蔵。パワーコンディショナーと一体化している場合もあります。

パワーコンディショナー

太陽電池の発電する直流電力を最大にし、交流電流に変換するのが役割。また電力会社からの配電線(商用電力系統)に悪影響を及ぼさないようにする保護装置が付いています。自立運転機能を持つものは、停電時に付属のコンセントから電気を供給できるものも。

分電盤

電力を建物内に分配する装置。太陽光発電システム専用のブレーカーが、内蔵か別置きで必要になります。

売電用電力計

売電量(余剰電力量)を測定するためのメーター。電力会社が認定する、規格と基準をクリアしている必要あり。電力会社によってはユーザー(需要家)が負担しなければなりません。

買電用電力量計

電力会社からの買電量(需要電力量)を測定するためのメーター。徐々にスマートメーターへの変更が進んでいます。

産業用太陽光発電システムでは、商用電力系統(6.6kVなど)を受電する場合、必要に応じて低圧の動力や電灯電源に変圧する「受変電設備」が必要になることもあります。

それでは発電された電気がどのように流れていくのかを見ていきましょう！

1. 太陽電池で直流電流を発電
2. 接続箱で発電された電気をまとめる
3. パワーコンディショナーで交流に変換
4. 配電盤で送電
5. 家庭内の使用量に対して発電量が足りない場合は商用電力系統で補う(買電)
6. 発電量が使用量を上回り余剰が生まれた場合には、電気のネットワーク(系統連系)に送られる(売電)

夜間や雨天時などで、発電した電気では使用量を補えない場合は、電力会社から電気を購入します。対して晴れた昼間に発電量が使用量を上回り電気が余った場合は、それを電気のネットワークに流します。このように電気のネットワークに電力を送ることを「逆潮流」と呼びます(これに対して通常の電力会社から家庭への流れを「潮流」と呼びます)。

太陽光発電システムは大きな電気のネットワークに接続されて、足りない場合には買電、余った場合は売電を行うのですね。

太陽光発電の規模別種類

太陽光発電にもいろいろな種類があります。民家の屋根の上に載っているものから、日当たりの良い土地に太陽光パネルがズラッと並んでいるものまで、規模によって大きく異なります。

太陽光の導入区分は導入量(kW)によって以下の3種類に分けられます。

10kW未満(住宅用)

住宅用。低圧連係。日本では3kW~5kWの設置が主。

10kW～1,000kW(産業用)

非住宅用。50kW以上は高圧連係。ビルや工場の屋根など大型建築物の屋根を利用し、規模が大きくなるに連れて地上に設置することも増えていきます。

1,000kW以上(メガソーラー)

高圧連係。2,000kW以上特別高圧連係。主に自治体、民間企業の主導で、遊休地や堤防、埋立地などに設置されています。

太陽光発電のコストはどれくらい？

では住宅用太陽光発電の導入量別(kW)の設置コストを見ていきましょう。かつては高級車に例えられた太陽光発電。その価格は現在どれほどなのでしょうか？

太陽光発電のコストを考える時重要な考え方に、本体価格や工事費もろもろを含めた合計額から発電量(kW)を割った「kW単価」があります。設置に1kWあたりどれだけかかるのかが分かる簡単な指標で、太陽光発電の広告には必ずと言っていいほど登場します。
例を上げてみましょう。あなたの家の屋根に、太陽光発電の販売会社2社が見積りを出してきました。

• A社．価格：148万円/容量：4kW
• B社．価格：125万円/容量：3kW

この場合A社のkW単価は37万円、B社の41.7万円。見た目の価格はB社の方が安いのですが、費用対効果ではA社の提案の方がオトクということになります。

2016年2月22日に発表された「平成28年度調達価格及び調達期間に関する意見(案)」によれば2016年度の予測kW単価は35.3万円(出力制御対応装置設置義務ありの場合は＋1万円/kW)になります。

日本の一般的な住宅の屋根に載せられる太陽光発電の容量3～5kW程度なので、その容量別コストの目安を示すと以下のようになります。

導入量別コスト目安

実際に何kW設置するべきかは一般家庭の方へで提案していますのでご確認ください。

注目される再生可能エネルギー

1973年の第一次オイルショック、1978～1983年の第2次オイルショックで石油価格が高騰し、石油エネルギーに依存していた当時の世界経済は大混乱になりました。そこで省エネが叫ばれるとともに、石油以外のエネルギー源が求められることになります。これ以降、現在に至るまでエネルギー源の多様化とエネルギー自給率向上がエネルギー戦略の基盤となっていきます。

その1つが再生可能エネルギーであり、太陽光発電だったのです。

日本の太陽光発電導入量が世界一に

1993年に日本では初めて、三洋電機(現パナソニック)によって住宅用太陽光発電が設置されました。当時の太陽光発電設備は非常に高額で、なんと4KWで1500万円！それでも新しい技術への関心や、省エネの観点から太陽光発電を住宅に導入する人は増え続けました。

1994年から購入時の補助金の支給が開始され、日本の太陽光発電導入量は世界一になりました！日本人の環境意識の高さ、そして当時の豊かさを象徴していますね。

FIT制度の導入でドイツ・スペインに抜き去られる

しかし2004年にはドイツがFIT制度を太陽光にも導入し、爆発的に導入量を伸ばします。その後スペインにもFIT制度が導入され、その買取価格の高さから世界中の投機を呼び、太陽光バブルが生まれました。対して日本は2005年で補助金を打ち切り導入量が減っていたのもあって、2010年時点で世界3位にまで落ち込みます。

これに慌てた政府は、補助金の復活と日本でもFIT制度を導入することを検討し、2009年には太陽光発電に対して部分的に導入を始めます。

ただし、日本の太陽光発電導入の凄さとは単純な「量」ではなく、住宅用太陽光発電の導入割合の高さであったといえます。

住宅用太陽光発電の割合が高いということは、都市部に分散した電源が存在するということです。これは災害に強い電源が都市部にあるということでもあり、山間部に巨大なソーラー施設を作ることよりもメリットが大きいのです。
これは一般の日本人が真剣に環境を憂慮し、個人で環境のために動いた確かな結果でした。
画像引用:我が国における再生可能エネルギーの現状/経済産業省資源エネルギー庁

2012年から日本でもFIT制度が導入され太陽光バブルが起きる

2012年7月からFIT制度が日本でも導入されます。東日本大震災の電力不足や原子力発電からの転換で再エネへの機運も高まっていて、国際基準の約2倍にあたる買取価格(産業用40円/kWh)が設定されました。さらにそれまで認められていなかった電気を全部買い取る全量買取制度が認められ、太陽光発電事業の基盤を整えました。そして施行後3年間を利潤配慮期間とし、高い買取価格を維持することも決められたのです！負担を国民が背負うというのも、この高い価格が認められた一因でしょう。

さらに設備投資分の即時償却を認める「グリーン投資減税」の節税効果、日本各地に有り余る遊休地の有効活用、環境アセスメントが不要ということ。それらが相まって、一気に太陽光発電に投資が流れ込みました。また買取価格も10kW以上の産業用で一律で、規模が大きいほど事業性が向上するため、日本中に大規模な太陽光発電施設(メガソーラー)が作られたのです。

• 10kW以上の産業用で全量売電が可能に
• 高い買取価格
• 規模が大きくなるほど事業性が上がる買取価格制度
• グリーン投資減税
• 日本中に余っていた遊休地　など

FIT制度導入直後の2012年11月時点の認定を受けた設備量は、風力その他が38.8万kWであるのに対し太陽光は326万kWと8倍以上にも昇り、以降日本のFIT制度は太陽光発電投資を加熱させていきます。
結果として利潤配慮期間の3年間が過ぎた2014年度末までの設備認定8,800万kWの内、94％が太陽光発電が占めることになりました。そして日本の累積導入量は爆発的に伸び、ドイツ中国に次ぐ世界3位になります。

またかつて住宅用が95%を占めていた国内導入量は、産業用やメガソーラーの大量導入で大きく割合が変わりました。

上の図を見て分かるように、FIT制度とそれが引き起こす太陽光バブルで産業用とメガソーラーの導入量が爆発的に伸びていることが分かりますね。
画像引用:自然エネルギー白書2015/環境エネルギー政策研究所

売電から創エネへ

3年間の利潤配慮期間で日本の太陽光導入量や再エネの割合は高まりました。今後は大規模太陽光発電の導入を抑え、住宅用太陽光発電の拡充と他再生エネルギーの導入の推進が主になります。これまでは闇雲に導入量を拡大してきましたが、技術の進歩を踏まえて省エネを図りながらより効率的な利用方法を探っていく段階になっているのです。

今後の再生可能エネルギーに関しては以下の様な方向性で、拡大が図られていきます。

• ゼロエネルギー住宅(ZEH：ネット・ゼロ・エネルギーハウス)への補助金拡大
• 環境アセスメントの手続きを短縮することで、地熱・風力・バイオマス等の再生可能エネルギーの導入量拡大

2016年3月にも政府がエネルギー革新戦略を発表する予定で、トップランナー制度の導入など徹底的な省エネを図る方向へ進んでいくようです。太陽光発電もただ電気を売るために屋根に太陽光発電を設置するのではなく、作った電気を自分で使用する時代に変わってきているのです。売電住宅から創エネ住宅、特にゼロエネルギー住宅が今後の太陽光のトレンドです。

CO2を出さないエコな電気

太陽光発電は再生可能エネルギーであり、発電に際してCO2はおろか一切の有害物を排出しません。地球温暖化が叫ばれる昨今これはとても重要なことです。

以下の図をご覧ください。

出典:原子力・エネルギー図面集/電気事業連合会
太陽光発電のCO2排出量は、日本の発電割合の約半分を占める石油火力発電の約20分の1で、環境にやさしい発電方法であることが分かりますね。

自分で電気を作れる！

この自分で電気を作れるということが、個人にとっても政府戦略にとっても太陽光発電の最も大きなメリットになります。自分で発電できるということは、あなたは小さな発電所の所長になり、政府戦略的には小さな発電所が都市にたくさん出来るということなのです。

電気に対する意識が変わる

電力会社に対して対等な立場で契約を結ぶことになります。電気を巡る様々な社会的な問題(電力自由化、省エネ戦略)に主体的に参加できるようになりますよ！

災害時にも使える電源

太陽光設備は地震に強く、停電時にも発電時には電気を供給できるので震災にも強くなれます。

節電意識が高まる！

電気を自分で作っていると、電気を使うことに敏感になります。

今までは、電力会社が作っていた電気がコンセントからただ流されてきただけでした。好むと好まないとにかかわらず、火力発電や原子力発電で作られた電気を買うしかなかったのです。ですが太陽光発電を設置すれば、使う電気の大部分をエコな電気で占めることが出来ます。
太陽光発電を設置すれば、主体的に電気を巡る流れに参加できるようになるのです！

エネルギーの地産地消

遠くの発電所で作られた電気を使うのではなく、その土地で作った電気を使うことが出来るようになります。5%と言われる送電ロスも減り、石油価格の高騰などの影響影響を受けにくくなるのです。すでに、群馬県大田市などで街ぐるみの取り組みが行われています。

分散電源で震災に強く

東日本大震災の時問題になったのが、電源の一極集中でした。発電所の集中する地域が打撃を受けると、広い地域の電気供給が滞ってしまう日本の現状が明らかになってしまったのです。太陽光発電は地理的制約をほとんど受けないため、普及することでリスクを分散することが出来るようになります。

エネルギー自給率の向上

日本のエネルギー自給率はわずか5%。食料自給率の低さは話題になりますが、同じ、いやそれ以上に深刻な問題です。化石資源の少ない日本では、いかに再生可能エネルギーを取り出せるかが、日本の将来を占うことになるのです。

太陽光発電を始めとした再生可能エネルギーの普及は、日本の最重要課題でもあるのです！

電気代が安くなるorかからなくなる！

太陽光発電を設置すると電気代が安くなる！

……と多くのメーカーや販売店は宣伝していますが、それは太陽光発電と使用電力のグラフが以下のようになるからです。

出典:住宅用太陽光発電/JXエネルギー
整理してみましょう。

朝夜や発電していない時間帯

これまで通り買電

晴れた昼間でガンガン発電

昼間の使用量を超えた電気を売電

雨などの昼間で弱い発電

昼間の使用量を賄えない場合は買電

つまり、昼間の電気代と、売った電気の分電気代が安くなるのですね。もしこの2つの合計が電気代を上回れば、電気代はかからなくなり利益が生まれます。太陽光発電を設置する規模や状況によりますが、3kW以上設置すれば4人家庭の電気代は十分に賄い、売電収入を得ることが出来るようになります。どれほどの金銭メリットがあり、何年で元が取れるのかの検証は4kW設置のシミュレーションをご覧ください。

電気を売ることが出来る

電気を売って収益を上げることが出来る、これが投資としての太陽光発電です。住宅用でも投資用のメガソーラーでも、電気を売って儲けることが出来るんです。

住宅用太陽光発電(10kW以下)の場合は、上で説明したように昼間の発電が使用量を上回った場合に、その余剰分を売電することが出来ます。これを余剰買取制度といいます。対して10kW以上の太陽光発電は、この余剰買取制度と全量買取制度を選択することが出来ます。以下の図を見てください。

全量買取制度とは電気の質にかかわらず、発電した全部の電気を電力会社が買い取ってくれる制度です。投資用のメガソーラーやビルなどに設置されている太陽光発電は、この方法で利益を出しているんですね。特に産業用はFIT制度で20年間の固定買取が約束されているので、投資が集中しました。これが太陽光バブルですね。

この電気を確実に売ることが出来る仕組みがあるおかげで、住宅用でも規模によっては初期費用を回収した後でも、利益を出してくれるのです。

高い電気を使わなくてすむ！

電気代が高い時間と安い時間があることをご存知ですか？

電気の需要が高まる昼間は値段が高く、需要が少ない朝や夜は安いのです。太陽光発電で昼間の電気を補うと、その高い電気を使わなくてすむのでその分お得になります。

また、電力会社は夏の昼間のピーク時に停電をしないように、そのとき専用の発電所を持っています。太陽光発電が普及すればピークの昼間の電力使用量を減らすことができ(これをピークカット効果といいます)、この部分を大きくコストカットすることが出来るようになります。そうすれば電気料金も下げることが出来るようになりますよね。これも太陽光発電の大きなメリットなんですよ。

初期コストが高い

コストの章でも見ましたが、4kW設置するためには150万円程度の予算を見込んでおく必要があります。まさに車を購入するのと同じ規模感ですよね。

電力事業というのは典型的な設備投資事業で、高い初期投資を10年単位で回収する忍耐強さが必要です。原資を回収する前に、家が倒壊するとか社会情勢の激変がないともいえません。初期投資が大きく回収に時間がかかるということが、太陽光発電の最も大きなリスクなんです。

設置場所によって効率が変わる

突然ですが「那覇市(沖縄県)」「松本市(長野県)」「東京」に同じ条件同じ容量の太陽光発電を設置した場合、どの都市が1番予測発電量が多いと思いますか？

イメージ的には日差しの良い那覇なのかな？なんて思われるかもしれませんが、意外や意外、年間推定発電量が一番多いのは「松本市」なのです。というのも発電量には、日照時間と気温が大事な要素で、暑すぎるとダメなんですね。以下の図を見てください。長州産業が発表した地域別の年間推定発電量です。

画像引用:年間推定発電量/長州産業
思っていたイメージと少し違いませんか？
太陽電池は日射時間が長く強い日差しがあると発電量が増えるのは確かですが、温度が上がると発電効率が下がるという性質も同時に持っているためこのような地域差が生まれてしまうのですね。

左図を見てください。気温が上がるにつれて最大出力が低下しているのが分かります。結晶系太陽電池は60℃になると、25℃時のカタログスペック比で約20％も出力が低下してしまうのです。この問題に対して各メーカーも努力をしていて、熱に強いアモルファス太陽電池と組み合わせたパナソニックのHIT太陽電池、ソーラーパートナーズの化合物系のCIS太陽電池は約5%、熱による出力低下を押さえられるとしています。画像引用:パネルの温度によって出力が変わるというのは本当ですか？/太陽生活ドットコム

真夏の屋根の上は60～80℃にはなりますから、真夏の発電量は実はさして多くありません。年間の発電量推移のグラフを見ると、7月8月の真夏よりも涼しい5月に発電量が増えていることが分かります。
画像引用:実環境における発電量/太陽光発電工学研究センター

気温が低く、日照時間の長い地域が有利なのですが、雪が降って太陽電池の上に積もってしまうと発電ができなくなってしまいます。ですので、雪が降らない(少ない)程度に気温が低く日射時間が長い地域が、太陽光発電に適した地域なのです。

• 日照時間が長い
• 気温が低い
• 雪が降らない(少ない)

みなさんが設置を考えている地域は、太陽光発電に適した場所ですか？各メーカーが発表している地域別推定発電量で確認してみてください。

設置する屋根によって効率が変わる

場所によって発電効率が変わるのは上で見たとおりですが、屋根の「角度」と「向き」も大きく影響します。リフォームなどで既築に設置する際に、これは結構大きい問題になるんです。

太陽光パネルを設置するのに適しているのは南側の屋根です。一般的に北側の屋根への設置は発電効率が少ない上、隣家への光害の影響もあるので設置が推奨されていません。太陽光発電を設置しようと思っても、南側に多くの面積を割けないと十分な発電量を得ることはできないんですね。

画像引用:設置方位や設置角度の影響はありますか？/太陽光発電協会
また太陽光パネルは適した勾配で設置しないと、効率のよい発電ができません。パナソニックによると、勾配によって以下の様な発電量の差がでます。

各年の最適傾斜角の年間平均(真南の場合)

また傾斜がゆるいと、ホコリや雪がつもりやすくなる傾向があります。

以上で見たきたように、太陽光発電は南側に適した角度で設置しないと、発電効率が下がってしまうのです。

天候まかせなので不安定

これは太陽光発電を投資として考えると、気になるところですね。太陽の光で発電する以上、雨が続いたりすると発電量は減ってしまいます。

曇り空のとき

日射量:55%-40%

発電量:50%-40%

濃い曇り空や
雨のとき

日射量:23%-18%

発電量:19%-15%

エネチェンジ編集部調べ

曇りや雨の時の発電量は以上のように5割～1割にまで落ち込みます。
経済産業省は、太陽光発電システムの年間発電量は設備容量（100%の条件で発電しつづけた場合の能力）の13%程度として計算しています。つまり天候諸々を含め、全国平均で13%稼働すると考えているということですね。天候によって発電量が左右されてしまう不安定性がある、ということも太陽光発電のデメリットです。

メンテナンスフリーではない

太陽光発電の営業文句に「メンテナンスフリー」という言葉があります。ですが実際のところ、まだ技術的にそこまで成熟していないのです。

確かに太陽光パネル自体はモーターを使用しない極めて単純な構造ですので、なかなか壊れません。実際、太陽電池をどれぐらい使うと劣化したり壊れたりするのかはよく分かっておらず、保証期間である期待寿命約10～20年という数字もさして根拠があるわけではないようです。ただしパネルそのものはあまり劣化しなくても、不適切な工事による故障やモーターを使用しているパワーコンディショナーの故障は普通に起こりえます。太陽光発電の買取価格を決定する調達価格等算定委員会によると2016年度の年間運転維持費は、住宅用で3200円/kW、産業用で6000円/kWになっています。これは仮に4kWの設備を設置した場合、20年間のメンテナンス費用は25万6000円にもなります。詳しくは4kW設置のシミュレーションをご覧ください。
現在ほとんどのメーカーがパネルとパワーコンディショナーに、10年以上の出力保証をつけていますが、それは裏を返せば保証が必要ということ。太陽光発電は決してメンテナンスフリーではありません。

2016年度の買取価格は一体いくら？

2016年2月22日に平成28年度調達価格及び調達期間についての委員長案が委員会で承認されました。このあと経済産業大臣の認可がまだ必要なのですが、実質決定したと言ってよいでしょう。それを元にこれまでの買取価格の推移を以下に表にしました。

4kW設置のシミュレーション。元を取るためには12年

さて、それでは具体的なシミュレーションを見ていきましょう！

太陽光発電でオトクになる部分は

• 発電で補った日中の使用金額
• 売電金額

の２つの合算になります。日中とは朝の7,8時から夕方5,6時くらいの日が出ている間の時間です。この間は太陽光発電が発電するので、設置前にかかっていた電気代がかからないのです。その金額に余った電気の売電額を足したものが、太陽光発電の利益です。
このオトク分で初期投資を回収し、その後はそれが利益になるというのが投資商品としての太陽光発電なのです。1つ例を上げてみましょう。

4人家族が南向きの屋根に141万円で4kWの太陽光発電を設置しました。南向きに設置した場合は年間で1kWあたり平均1100kWh発電しますので、この太陽光発電は1,100×4で4,400kWhになります。昨年1年間の電気使用量は4500kwh、電気料金は121,500円でした。日中の使用電気量を全体の30%とすると、使用量は1350kwh、電気料金は年間36,450円になります。つまり年間売電量は4,400-1,350で3,050kWhになります。電気料金は27円/kwh(平成26年度電力料金目安単価)で計算

以下は出力制御装置設置義務のない東京・関西・中部電力管内にお住まいの場合のシミュレーションです。

発電で補った日中の使用金額

36,450円

売電金額

94,550円(=31円×3050kWh)

年間回収額(1年間の金銭メリット)

131,000円

利回り(投資全額に対する利益の割合)

約9.3%

住宅用太陽光発電のFIT制度による買取価格保証は10年ですので、そこから先の買取価格は実はまだ未定です。ですが、2016年1月資源エネルギー庁発表の「再生可能エネルギーの導入状況と固定価格買取制度見直しに関する検討状況について」によると今後想定される状況として買取期間終了後の売電の便益は卸売電力市場価格の11円と想定することを提案していることから、ここではFIT期間終了後の買取価格を11円として計算します。

発電で補った日中の使用金額

36,450円(これは変わらない)

売電金額

33,550円(=11円×3050kWh)

年間回収額(1年間の金銭メリット)

70,000円

利回り(投資全額に対する利益の割合)

5%

という様になります。これをグラフにすると以下のようになります。

縦軸の単位は万円
12年目に投資分を回収し、20年後の表面利益は600,000円になります。これが発電量から導き出した表面的な収入シミュレーションです。ここから設備の故障や点検費などの運転維持費が引かれていくことになります。

パワーコンディショナーの交換

約20万円/1回

定期点検(4年に1回)

1～2万円

パワーコンディショナーには10年から15年の保証が付いていることが普通ですし、業者によっては無料点検を打ち出しているところもあるので、運転維持費がどれほどかかるのか明確に出すことは出来ません。ただし、調達価格等算定委員会が市場平均としてメーカーなどにヒアリングした運転維持費は、1kWあたり年間3,200円になります。この数字を元にすると、4kWの太陽光発電を20年運用した場合の運転維持費は、3,200×4×20＝25万6,000円になります。仮に4年に1度、2万円の有料定期検診を受け、一度20万円のパワーコンディショナーを自己負担で交換した場合の20年後の手残りは344,000円になります。

4kWの太陽光発電を20年設置した場合、原資を回収し60万から35万円程度の収入を得られることが分かります。では、買取価格が下がっている中で、2016年度以前との比較するとどうなっているのでしょうか。

10kW以下の住宅用では、買取価格下落の影響は少ない

買取価格が下がって太陽光バブルが崩壊したと言いますが、実際住宅用太陽光発電では特に利益率が大きく変わってきたわけではありません。買取価格が下がるとともに、設備価格も平行して下がってきているからです。以下の表をご覧ください。

2012年度～2016年度の4kW設置のシミュレーション

どうでしょう、ほとんど利回りや回収年数に違いがないのが見て取れるのではないでしょうか。太陽光バブルが弾けた！買取価格が下がり続けている！とはよく聞く言葉ですが、10kW以下の住宅用ではほとんど変わっておらず、原資を回収して安定して収益を出せるのです。

10kW以上の産業用は、2016年度はまだ大丈夫

FITが開始された2012年7月から3年間は利潤配慮期間とされ、太陽発電業者の利益が保証されました。結果として太陽光発電に投資が集中し、日本各地に太陽光発電施設が建設されました。さて、2016年度の買取価格で10kW以上の産業用太陽光発電の投資性はどのように変わるのでしょうか。

太陽光発電の実運転量は現在約27GWですが、認定量(約82GW)は2030年の目標(約64GW)を既に超えています。政府は2017年度から施行予定の「新認定制度」を元に認定だけを受けて稼働していない案件を一掃し、2030年の稼働目標を達成する方針です。ただし2016年度時点では、どれだけの未稼働案件(滞留案件)を排除するかの目処が立っておらず、利潤配慮期間修了後2015年7月以降の利益率を守る形で2016年度買取価格は決められました。2016年度の産業用買取価格はFIT制度開始直後の4割減の24円/kWhになりましたが、設備価格下落を含めるとある程度の利益が見込める金額となっています。

一般家庭の方へ

冒頭のA氏の見解と同様に、本記事でも基本的に一般家庭の皆様には太陽光発電の設置をおすすめします。

屋根の形や設置する地域にもよりますが、太陽光発電は原資を回収し、回収後も安定して利益を出してくれるものです。環境にも優しいエネルギーを使い、電気を主体的に使うことが出来るようになる喜びは代えがたいものです。新築の方は予算が割けるならば、設置するべきですし、既築の方も資産運用の一環としてリフォームの機会にぜひ設置を検討していただければと思います。

先程は4kWのシミュレーションを見ましたが、ここではどれぐらい導入すればいいのかの目安として日本の住宅用の主である3~5kWのシミュレーションを見てみましょう。

また、太陽光発電を設置したいと思っても、既築の場合にはいくつか考慮するべきポイントがあります。

• 住宅が建てられた時期によっては、耐震性や設計基準強度の違いで太陽光発電パネルをのせられない場合があります(太陽光パネルの重さは5kWシステムで400kg~650kg)
• 太陽光発電の保証は10年～25年ですが、築後20年以上の住宅では太陽光パネルの寿命よりも住宅の寿命が短いということもありえます

投資家の方へ

利潤配慮期間は終了しましたが、2016年度はある程度の利益が見込める買取水準が保たれています。ただしそれも2016年度までである可能性が高いです。

未稼働案件の排除の状況によりますが、想定通り40~50GWが新認定制度に適合しているならば、2017年度には買取価格決定方法に入札方式やトップランナー方式(トップランナー＝最も性能が優れている機器を基準とする方式)が導入され、買取価格が10円台になる可能性があります！いずれにせよ既存の買取価格策定の方法は2016年度で終了になりますので、今太陽光発電施設の新設を考えているなら、2016年度中の設置をおすすめします。

外観をチェック！

汚れやホコリが溜まると、太陽光発電の発電量は落ちてきます。外観のチェックは月に一度は行うと良いでしょう。

常に汚れている場所はないか、傷やヒビはないかチェックしてみてください。とはいっても、実際に屋根に登って確認するのは危険ですのでオススメできません。遠目で目立つ異常がないか、チェックするだけになってしまうと思います。そこで実際に必要な日々のチェックは発電量のチェックになります。

ちゃんと日々の発電量をチェック！

太陽光パネルそのものはさして劣化しなくても、接続部分やパワーコンディショナーなどは劣化し、発電量に影響をおよぼすことがあります。とはいっても天候に依存するものですので、週や月単位ではなく年間単位でなければ発電量の変化はわかりません。メーカーや販売店がそれぞれ様々な発電データ収集ツールを提供していますので、活用してみてください。