環境への配慮や化石エネルギー価格の高騰などの影響により、再生可能エネルギーへの期待が高まっています。実際に、再生可能エネルギーに関する技術の進化はめまぐるしく、実用化されているものも少なくありません。その中で、一般家庭でも取り入れやすいのが太陽光発電でしょう。今回は、住宅用の太陽光発電システムについて、その仕組みや導入のメリット・デメリットなどを、設置に必要な設備や費用などとあわせて解説します。
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太陽光発電の仕組み
太陽光発電の基本原理
太陽光発電とは、太陽の光を利用して電気をつくり出す仕組みのことです。その中心となるのが「太陽電池」です。太陽電池は「n型半導体」と「p型半導体」という異なる性質を持つ半導体を重ね合わせて構成されています。
半導体がつくる電気の流れ
太陽電池に太陽光が当たると、n型半導体にはマイナスの電気を帯びた電子が集まり、p型半導体にはプラスの電気を帯びた正孔（せいこう）が集まります。この二つの半導体は導線でつながれているため、電子はマイナス極からプラス極へと流れます。
電気が生まれる仕組み
この電子の流れこそが電流となり、太陽光が当たることで電気が生み出されるのです。つまり、太陽光発電は、太陽電池を通じて光エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムだといえます。
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一般住宅用の太陽光発電とは
大規模に導入されるメガソーラー
太陽光発電は、企業や自治体によって広大な土地に設置されるケースがあります。これが「メガソーラーシステム」と呼ばれるもので、大規模な設備によって大量の電力を生み出すことが可能です。地域の電力供給に貢献するだけでなく、再生可能エネルギーの普及を後押ししています。
一般家庭での利用
一方、一般家庭でも太陽光発電は広く導入されています。屋根の形状や面積に合わせて太陽光パネルを設置し、自宅で必要な電力を賄う仕組みです。家庭で使用しきれなかった余剰電力は、電力会社に売ることもできるため、光熱費の削減や収入源としても注目されています。
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住宅用太陽光発電のタイプ
説明したように、一般の住宅用太陽光発電を利用し家庭で使用する電力をまかなえる一方で、電力会社へ余った電気を売ることも可能です。しかし、余った電気を必ずしも売却する必要はありません。好みや考え方により、住宅用太陽光発電は大きく2つのタイプに分類できます。それぞれの特徴をみてみましょう。
▶ 太陽光発電の商品の価格や性能を比較
全量自家消費タイプ
太陽光発電により作り出した電気のすべてを自宅で消費するタイプは、「全量自家消費タイプ」と呼ばれます。売電価格やエネルギー価格などのバランスから、自宅で作り出した電気のすべてを消費した方が効率がよいと考える家庭で取り入れられることの多いタイプです。太陽光発電は、太陽光が降り注がなければ電気は作られません。また、売却しない場合は作られた電気の一部が無駄になるため、全量自家消費タイプを導入する際には、電気を貯めておける蓄電池の設置が推奨されます。
余剰売電タイプ
自宅で作り出した電気のうち、余った電気を電力会社へと売却することが可能なタイプが「余剰売電タイプ」です。電気を効率よく作り出せる家庭や消費電力量の少ない家庭の場合、売電による収入が得られます。売電は電力が使いきれなかった場合に限ります。そのため、現状では一般的な住宅で太陽光発電システムを導入する際には、余剰売電タイプが選ばれるケースが大半です。同タイプでも蓄電池は設置できるので、売電が可能なタイプを選択しておくに越したことはないでしょう。
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太陽光発電の買取制度とは
自宅で使う電気と売電の仕組み
太陽光発電でつくられた電気は、まず家庭内の家電製品などに利用されます。家庭で使いきれずに余った電気は、電力会社へ売却、いわゆる「売電」として活用できます。逆に、太陽光発電だけでは家庭の電力需要をまかなえない場合は、不足分を電力会社から購入することになります。また、蓄電池を導入すれば、発電した電気を貯めておき、夜間や天候不良の際に活用することも可能です。
固定価格買取制度（FIT制度）の特徴
家庭で発電した余剰電力は、国が定める「固定価格買取制度（FIT制度）」に基づき、電力会社が一定期間・一定価格で買い取ってくれます。この制度を利用するためには、あらかじめ所定の手続きを行う必要があります。手続きが完了すれば、決められた価格での売電が国によって保証される点が大きな安心材料です。
買取期間と対象範囲
固定価格での買取期間は、設置した太陽光パネルの容量によって異なります。一般家庭で多い10kW未満のシステムでは10年間、10kW以上のシステムでは20年間が対象です。なお、FIT制度で売電できるのは余剰電力に限られており、私有地にパネルを設置して発電した電気をすべて販売するような形態は認められていません。
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一般的な住宅に必要な太陽光発電の容量
一般住宅に多い容量が10kW未満である理由
一般家庭用の太陽光発電システムは、10kW未満の容量が主流です。これは、1世帯あたりの年間消費電力量を十分にまかなえるからです。日本の平均的な家庭では、1年間に約4200kWh前後の電力を使用しています。一方、太陽光パネルは1kWあたり年間で1000〜1200kWh程度を発電できます。この計算から、家庭で必要な電力量（4000〜5000kWh程度）を確保するには、4〜5kWの容量を設置すれば十分だとわかります。
容量ごとの発電量の目安
具体的には、設置容量が4kWなら年間発電量は約4500kWh、5kWなら約5700kWhとされています。家族構成や住宅の規模、地域の日照条件によって差はありますが、多くの家庭にとって3〜5kW程度の容量が現実的な選択肢となっています。
容量選びの注意点
太陽光パネルの容量を大きくすれば、当然ながら導入費用は高額になります。売電による収益も期待できますが、初期費用や回収期間を考えると、ただ容量を増やせばよいというわけではありません。電気の使用状況や設置費用とのバランスを考慮し、最適な容量を選ぶことが大切です。
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住宅用太陽光発電に必要な設備や機器
太陽光発電は、太陽光パネルを設置すれば電気が作られるというわけではありません。他にも、電気を作り、それを使ったり売電したりするための設備などが必要です。ここでは、住宅用太陽光発電に必要な設備や機器を紹介します。
太陽光パネル
屋根に設置し、太陽光から電気を作り出す太陽電池を搭載したパネルです。他にも「ソーラーパネル」や「太陽電池モジュール」などと呼ばれることがありますが、いずれも同じものを指しています。設置容量が大きくなるほど、必要な太陽光パネルの枚数や面積も増えます。太陽光パネルにはシリコン系や化合物系など種類がいくつかありますが、国内の一般住宅用ではシリコン系が主流です。シリコン系も、単結晶シリコンや多結晶シリコンなど、複数の種類が実用化されています。種類により変換効率や価格を含め、メリット・デメリットが異なる点も押さえておきましょう。
接続箱
太陽光パネルで作られた電気を集めて、パワーコンディショナへと送るための装置です。太陽光パネルからの直流配線を1本へとまとめる役割を担います。
パワーコンディショナ
太陽光パネルで作られた電気は直流電力です。それを、家庭用の電化製品などで使用できるよう交流電力へと変換するための装置がパワーコンディショナです。パワーコンディショナは屋外に設置されるタイプと屋内に設置されるタイプがあります。
分電盤
パワーコンディショナで交流電力へと変換された電気を、住宅内の配線へと分けるための装置が分電盤です。分電盤を経由することで、各部屋で電化製品が使用可能となります。また、売電する際に電気を送電線へと送る役割も分電盤が担います。
電力量計
電力量を計るためのメーターです。電力会社を通じて売買した電力量が確認できます。新たに太陽光発電を導入する際には、従来よりも電力量の確認がしやすい「スマートメーター」を設置することになるでしょう。
発電量モニター
太陽光による発電量や家庭内での消費電力、電力会社への売電量などの確認が可能なモニターです。モニターによっては、部屋ごとや時間ごとの消費電力の確認ができます。さまざまな情報の確認が可能であるため、節電や省エネに対する意識の向上にも役立つでしょう。
蓄電池
太陽光によって発電した電気を貯めておくための装置です。必須の装置ではないものの、蓄電池があれば、太陽光が出ていない日や時間帯であっても、自宅の太陽光発電により作られた電気を無駄なく消費できます。災害時に活用できるケースが多い点も蓄電池設置のメリットです。
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太陽光パネルの設置義務化について
自治体による太陽光パネル設置義務化の動き
近年、再生可能エネルギーの利用を拡大する取り組みの一環として、自治体を中心に太陽光パネルの設置義務化が進められています。代表的な例が東京都で、延べ床面積2000平方メートル未満の新築住宅を対象に、2025年から義務化が始まる予定です。対象となるのは工務店やハウスメーカーといった住宅の供給者であり、既存の住宅は含まれません。そのため、現在住んでいる家に新たに設置する義務が生じるわけではありません。
費用負担と今後の展望
義務の主体は供給者側ですが、実際に太陽光パネルの設置費用を負担するのは住宅購入者です。この点を理解しておくことが重要です。再生可能エネルギーの普及は今後も加速すると考えられ、太陽光パネル設置義務化は他の自治体にも広がっていく見通しです。ただし、具体的な制度内容や条件は自治体ごとに異なるため、新築住宅の購入を検討する際には、事前に各自治体の制度を確認することが欠かせません。
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太陽光発電導入にかかる初期費用
太陽光発電の導入にはまとまった初期費用がかかります。その金額は設置条件や製品の種類によって変動しますが、一般的には1kWあたりおよそ25万円前後が相場といわれています。
費用の内訳
もっとも大きな割合を占めるのは太陽光パネル自体で、1kWあたり10〜15万円程度が必要です。加えて、設置工事や申請手続きなどにも5〜8万円ほどの費用がかかります。
一般家庭の設置例
家庭用として主流の設置容量は3〜5kWです。これを目安にすると、3kWで約75万円前後、5kWで約125万円前後の初期費用が必要になります。もちろん、選ぶメーカーやパネルの種類、施工方法、屋根の形状などによって費用は上下するため、見積もりは余裕を持って検討することが大切です。
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太陽光発電導入後のランニングコスト
太陽光発電は、初期費用以外にもランニングコストがかかります。ここでは、太陽光発電導入後にかかる主要な費用についてまとめます。
メンテナンス費用
汚れによる発電効率の低下
太陽光パネルの多くは屋根に設置されているため、黄砂やほこり、鳥のフンや巣、落下物や風で飛ばされたゴミなどが付着することがあります。こうした汚れがたまると、発電効率の低下を招くため、清掃が必要となるケースがあります。
清掃にかかる費用
太陽光パネル全体を清掃する場合、専門業者に依頼するのが基本です。費用は1回あたり5〜10万円程度が相場とされています。自分で行うとパネルを傷つけてしまったり、感電の危険があったりするため、プロに任せることが安心です。
定期点検の必要性と費用
太陽光パネルは4〜5年に1度の定期点検が推奨されています。点検費用は1回あたり3〜5万円程度です。点検では、配線や接続部分の不具合、パネルの劣化などを確認し、発電トラブルを未然に防ぐことができます。
計画的な費用の確保
清掃や点検は毎年必ず発生するわけではありませんが、いざ必要になるとまとまった金額がかかります。太陽光発電を長期的に安心して利用するためには、導入時からメンテナンス費用も計画的に見込んでおくことが大切です。
システムの運転電気代
太陽光発電のシステムは、電気の力により稼働しています。そのため、システムの運転電気代がランニングコストとしてかかります。もちろん、この際の電力は太陽光発電によりまかなえるため、高額な電気代がかかるケースはないでしょう。しかし、容量や規模が大きくなるほど運転電気代が高くなる点は押さえておく必要があります。
修理や交換にかかる費用
太陽光パネルの破損やパワーコンディショナの故障などが生じた際には、修理や交換をしなければいけません。メーカーの保証期間内であれば無償で修理や交換ができますが、保証期間を過ぎている場合には費用が発生します。太陽光パネルであれば、1枚20万円前後はかかるでしょう。パワーコンディショナも1台20万円前後が相場です。修理の場合には、そのときどきの状態などにより必要な費用が異なります。
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撤去や廃棄にもかかるコスト
太陽光パネルや周辺機器を撤去・廃棄する際には、一定の費用が発生します。規模や設置状況によって変動しますが、一般的には15万円前後が目安とされています。
導入時には意識されにくい費用
設置のタイミングでは撤去や廃棄まで考えることは少ないかもしれません。しかし、太陽光発電システムは住宅の仕様に直結する大規模な設備です。将来的にリフォームや建て替え、故障や寿命を迎えた場合には、撤去費用を避けて通れません。
将来に備えた費用把握の重要性
導入当初から撤去や廃棄の費用を確保しておく必要はありませんが、長期的に利用する設備だからこそ、発生し得るコストの存在は把握しておくことが安心につながります。光熱費削減や売電収入と並行して、将来の維持・処分コストも含めて検討することが望ましいといえるでしょう。
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太陽光発電にかかる費用を左右する要素
太陽光発電の導入費用は、さまざまな条件により変わります。ここでは、太陽光発電にかかる費用を左右する要素をいくつか紹介します。
メーカーや太陽光パネルの種類
太陽光発電に使用する太陽光パネルは、さまざまなメーカーから販売されています。当然ながら、メーカーごとに価格が異なります。また、同じメーカーでも太陽光パネルの種類により価格は上下するため、予算や住宅に合ったものを選択しなければいけません。太陽光パネルの種類により異なるものの一つに、変換効率があります。同じメーカーであれば、変換効率の高い太陽光パネルほど価格も高くなるでしょう。
屋根の形状や材質
日本の住宅の屋根には切妻屋根や片流れ屋根、寄棟屋根や方形屋根など複数の形状があります。片流れ屋根は、1枚の屋根が建物に斜めに載せられたような形状をしています。1面のみの設置となるため、太陽光パネルの設置コストは安く済むでしょう。南向きに屋根や太陽光パネルが設置できれば、発電効率も高まります。屋根の形状により利用可能なメーカーも変わり、選択肢が制限されるケースも出てきます。屋根材も瓦や金属、草木系などさまざまですが、一部の素材では太陽光パネルの設置ができません。設置できる場合でも、例えば、フラットな金属製の屋根と比べて、瓦屋根では設置費用が高くなる傾向があります。
太陽光パネルの施工方法
太陽光パネルを屋根に設置するための工法には、いくつかの種類があります。アンカー工法や支持金具工法、支持瓦工法などが一般的です。それぞれ使用する器具なども異なるため、工法により必要な費用も異なります。この3つの中では、支持瓦工法がもっとも工事費用が高く、アンカー工法がもっとも安くなるでしょう。施工方法によっては雨漏りなどのリスクも生じるため、費用だけではなく屋根との相性なども含め慎重な選択が求められます。
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太陽光発電に関連した補助金制度
太陽光パネルの設置費用を軽減する目的で、国や自治体では補助金制度を用意している場合があります。これにより、高額になりがちな初期費用の負担を抑えることが可能です。
利用には条件の確認が必要
ただし、補助金を受けるには一定の条件を満たす必要があり、すべての家庭が対象になるわけではありません。申請前に、自身の住宅や導入予定のシステムが条件を満たしているかを必ず確認しておくことが大切です。
予算と先着順の注意点
補助金制度には年度ごとに予算が設定されており、申し込みが集中すると予算が尽きて利用できなくなるケースもあります。基本的に先着順であるため、受付が開始されたらできるだけ早めに申請することが重要です。
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太陽光発電導入の費用を回収するまでの期間
一般家庭の電力消費と太陽光発電量
一般的な家庭が1日に使用する電力量は12〜15kWhといわれています。これに対し、太陽光パネルは容量1kWあたり1日約3kWhを発電可能です。家庭用として多い3〜5kWの設置容量なら、1日あたり9〜15kWhの発電が期待でき、通常の電気使用量であれば太陽光発電だけで十分にまかなえる計算となります。さらに、太陽光発電を導入することで節電意識が高まり、余剰電力が生じやすくなるため、売電による収入も見込めます。
売電価格の推移と注意点
ただし、余剰電力の買取価格は年度ごとに変動し、年々低下している点には注意が必要です。2012年度には1kWhあたり42円だった買取価格は、2021年度に19円と20円を割り込み、2022年度には17円となりました。今後も下落が見込まれますが、自宅で使用する電力を太陽光発電でまかなうことで、電気代を大幅に削減できる点は大きなメリットです。
初期費用回収と設備の寿命
売電収入と電気代削減の効果を合わせると、太陽光発電システムはおおよそ10年で初期費用を回収できるとされています。設備の法定耐用年数は17年ですが、太陽光パネル自体の寿命は25〜30年ともいわれています。定期的にメンテナンスを行えば長期間使用できるため、長い目で見ても高い経済性が期待できるでしょう。
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太陽光発電導入のメリット
太陽光発電が注目され一般家庭にも普及しているのは、さまざまなメリットがあるためです。ここでは、太陽光発電の代表的なメリットを紹介します。
電気代が節約できる
太陽光発電の最大のメリットは、電気代が節約できる点です。自宅で使用する電気の多くを太陽光発電でまかなえ、場合によっては電気代ゼロを実現できる家庭もあるでしょう。導入のための初期費用やメンテナンス費用はかかるものの、回収は可能であり、総合的にみれば経済面で大きなメリットがあるといえます。
売電収入が得られる
自宅で使いきれなかった電気を電力会社に売ることで、収入が得られます。売電による収入はそこまで多くはならないものの、電気代がかからずに収入も得られるとなれば、やはり経済面では大きなメリットとなるでしょう。
停電時でも電気が使用できる
日本は地震大国であり、台風にもしばしば襲われます。また、原発の再稼働が滞れば国から節電を要請されたり、場合によっては計画停電なども実施されたりしかねません。そのような停電時や緊急時でも、太陽光発電を導入していれば、自宅で電気が使える可能性が高まります。蓄電池も併用すると、より停電時への備えとしての安心度を高められるでしょう。
環境保全への意識が高まる
太陽光発電は、再生可能エネルギーの利用による発電です。発電そのものはCO2を排出しないため、地球温暖化など環境を悪化させかねない変化を防ぐ取り組みの一助となり得ます。そのような取り組みにより環境保全への意識を、さらに高められる効果が期待できるでしょう。
住居スペースを制限せずに設置できる
太陽光発電の導入にはさまざまな設備や機器が不可欠ですが、最も多くの面積を必要とする太陽光パネルは屋根の上に設置します。住居スペースを太陽光発電用の設備などで埋めてしまうことはほとんどありません。住宅を有効活用しながら、十分な量の電気を作り出せる点もメリットです。
メンテナンスなどが最小限で済む
太陽光発電導入後は、メンテナンスなどのランニングコストがかかります。しかし、大きな故障などがない限りは、最小限のメンテナンスで済みます。太陽光パネルの寿命も通常であれば20年や30年を超えるため、大掛かりな交換や修理はあまり必要としません。少なくとも、個人で行わなければならないメンテナンスはほとんどないため、維持管理に手間もかからないでしょう。
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太陽光発電導入で懸念されるデメリット
太陽光発電導入によるさまざまなメリットを認識しておく一方で、導入前には、デメリットやリスクも把握しておかなければいけません。ここでは、太陽光発電導入で懸念されるデメリットを紹介します。
費用がかかる
すでに具体的に触れていますが、太陽光発電の導入には費用がかかります。多くの住宅では初期費用だけで100万円以上はかかるでしょう。しかし、補助金制度などを上手に活用できれば、初期費用は大幅に抑えられます。大きなデメリットや負担となるかどうかは、家庭や住宅の事情、タイミングによるといえそうです。
発電量は天候に左右される
太陽光発電が太陽光を利用し電気を作り出すものである以上、発電量は天候に左右されてしまいます。また、季節や地域によっても発電量は異なるでしょう。曇りや雨の日が続けば、その分、発電量は少なくなります。自宅で使用する電力のすべてをまかなえなければ、電力会社から電気を買わなければなりません。導入時には、発電量を左右する日照時間や気温、周囲の環境なども確認しておきましょう。
自然災害による故障や破損の可能性がある
太陽光パネルの寿命自体は30年以上と長いものの、台風や地震などの自然災害により故障するリスクは常にあります。自然災害の多い日本ではなおさらです。仮に被害に遭ってしまい、その後も太陽光発電を利用するのであれば、パネルなどの交換が必要です。保証期間内であっても、自然災害による故障などは保証対象外としているメーカーが大半でしょう。自然災害による故障や破損に備えるには、住宅用火災保険など他の保険に加入しておかなければいけません。
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太陽光発電の将来性
将来性を見据えた太陽光発電の検討
太陽光発電の導入で多くの人が気にするのは、その将来性です。屋根にパネルを設置するなど大規模な設備投資を伴い、何十年もの運用を前提とするため、先行きが不透明だと導入をためらう人もいます。さらに、電力の買取価格が年々下落していることから、初期費用を回収できるのかという懸念も少なくありません。しかし一方で、導入コスト自体も下がってきており、長期運用を前提にすれば費用回収は十分可能と考える声が大勢を占めています。
技術革新がもたらす可能性
今後は太陽光パネルの変換効率がこれまで以上に向上した新製品が登場すると予測されています。パワーコンディショナも小型化・高効率化が進み、住宅環境により柔軟に対応できるようになるでしょう。さらに、屋根だけでなく外壁などへも設置できる軽量・薄型の太陽光パネルの開発が進展しており、設置の自由度が高まることも期待されています。
導入時の検討ポイント
こうした技術や市場の進化を踏まえると、太陽光発電の将来性は決して悲観すべきものではありません。ただし、実際に導入を検討する際には、自宅の規模やライフスタイル、予算に加え、各メーカーの製品や自治体の補助金制度などを丁寧に比較検討することが重要です。最新の情報をこまめに収集し、導入のタイミングを見極めることで、太陽光発電から得られる恩恵を最大限に活かすことができるでしょう。
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