太陽光発電システムの仕組み

太陽光発電システムとは

太陽光パネルを用いて太陽光を電気に変換し、さらに交流に変えて電力を供給するシステムです。 化石燃料や原子力燃料を使わずに発電できるので環境問題対策として期待されています。また余った電力は電力会社に売ることが出来ます。

太陽光発電システムの仕組み

太陽光を直接受光できるように複数の太陽光パネルを屋根などの屋外に配置し、受けた光を電気に変換します。 パネル間の電気的な接続などは接続箱と呼ばれる機器により配線接続されます。 パネルから直接得られる電気は直流なので、通常の家庭用電化製品では使用することが出来ないため交流へ変換するパワーコンディショナー(変換器)が必要になります。 通常の交流電気との接続は分電盤を通して行われ、分電盤では、電力会社からの供給分や太陽光発電システムからの供給を割り振りしたり、余った電力を電力会社へ売却することなどが行われます。 また、これらの量的な把握は電力量計により行われます。

基本的な構成を図に示します。

太陽光発電システム(家庭用)の基本構成
太陽光発電システム(家庭用)の基本構成:
直流から交流への変換や、電力の割りふり用の機器など

太陽光パネルに使われる素材

パネルに使用される受光素子としては製造上、使用上共に扱いやすく、コスト的にも優位なシリコンをベースにしたものが多くなっています。 しかしシリコンの受光波長特性は可視から近赤外の範囲に限られ、紫外線や遠赤外線に対しては変換効率が低く、おおよその数値として太陽光のエネルギーに対し20%前後です。 そのため変換効率の向上には複数の受光素子を光に対して直列に配置し、先に配置される受光素子が光を透過する波長があるのを利用して、それぞれに発電させることや、シリコンでない受光素子を使用することなどが進められています。

受光素子であるフォトダイオードは定電流源として働きます。原理的には定電流源は印加する電圧を可変しても電流値が変わらないという特性を持つため、電力の最大値を目指し、電圧が高い状態での発電電流の供給が望まれますが、急激に電流値が低下する限界がありこれを考慮した使用がされています。 また多数の素子間の接続には、各部分に流れる電流による影響や保護的な点も考慮し、直列と並列の併用を考慮して接続が行われています。大規模な太陽光発電システムでは全体の発電電力を最大にするように、接続を状況に合わせて変えるなどの対策も取られています。

庭用太陽光発電システムの経済的要素
庭用太陽光発電システムの経済的要素:
長期間の使用によりメリットが考えられる 

 


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