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コラム

太陽光発電を活かす5つのポイントと3つの注意点省エネと創エネ~日本と企業におよぼす今後の影響と対策

Some_rights_reserved_by_Activ_Solar (top).jpg本コラムは、「省エネ」や「創エネ」が、今後企業に与える影響を想定し、いかにリスクを減らしてチャンスにつなげていくかをテーマにします。「創エネ」とは、創エネルギーの略称であり、太陽光・風力・地熱・中小水力・バイオマスなどを活用して再生可能エネルギーを作り出すことです。第3回目は、太陽光発電の導入のポイントと注意点について紹介します。 

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一般的な太陽光発電のメカニズム

太陽光発電に使われる素材の種類

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出所:経済産業省 資源エネルギー庁『太陽光発電導入 A to Z 』

太陽光発電(太陽電池)はシリコンなどの半導体で作られています。この半導体に光が当たると電気が発生するしくみになっています。ちなみに、太陽電池は英語ではPV(Photovoltaic cell=光起発電)と呼んでいます。システムを構成している主な機器は大きく3機器で構成されています。
そのシステム概要を下の図に示します。

太陽光発電のメカニズム

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  1. 太陽電池モジュール+架台
    太陽電池の集合体であり半導体を利用して、光のエネルギーを直接的に電力に変えるもので地域により架台で太陽光を一番吸収しやすい角度を保つ

  2. 接続箱
    太陽電池モジュールから取り出した出力ケーブルをここでまとめ、パワーコンディショナーに接続するための機器

  3. パワーコンディショナー(インバータ)
    太陽電池モジュールで発電した直流電力を、交流電力に変換するための装置
太陽光パネルの設置方法

企業において太陽光パネルを設置する場合、5種類の設置方法があります。

1.屋上架台設置 2.地上設置 3.屋上屋根直設置型 4.壁面設置 5.建材一体型設置

このうち、屋上屋根直接設置は、古い建屋では屋根の耐荷重が小さく、直接太陽光発電を設置する構造ではなく、鉄骨の強度不足で直接載せられません。壁面設置は工期が長くかかり費用が多額になります。建材一体型設置は、屋根をリニューアルすることになり既に建物を利用している企業(特に生産装置が稼働している企業)では不可能に近いと考えます。そのため、企業が太陽光パネルを設置する場合の多くは前段で説明した5種類の内、以下の1か2のどちらかとなるでしょう。

1. 屋上架台設置
Some_rights_reserved_by_National_Renewable_Energy_Lab.jpg屋上が水平の屋根面に設置するタイプです。発電効率を考慮して架台によって傾斜を付ける場合も多く、架台の設置のためにコンクリートの基礎工事が必要でパネル重量を支えることのできる耐荷重が必要となります。

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2. 地上設置
Some_rights_reserved_by_Activ_Solar.jpg地上に設置するために、施工性が良い。架台が必要であるためコンクリートの基礎を設置する場合があることなどから、地盤の状況も考慮する必要があります。

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太陽光発電を活かす5つのポイントと3つの注意点

太陽光で発電量を最大限に活かすためには下記5つのポイントがあります。

  1. 方位...真南が最適
  2. 年間最適傾斜角(年間で最大の日射量(直達+散乱)が得られる角度)...日本国内では概略10~40度
  3. 外気温...結晶系シリコンは、気温が高くなり、モジュール温度が上昇すると発電効率が低下する特性がある
  4. 太陽光パネルのモジュールによる効率...一般的に使用されている材質は、シリコン系で20%前後が最高変換効率と言われている
  5. 保守点検...モジュールは4年に1回汚れおよび破損を目視点検(10kW以上)

中規模以上の太陽光発電を導入する場合、注意点が3点あります。

  1. 安定した電力売電(大規模電力企業との協調)
    太陽光発電は電力品質(電圧、周波数)を安定させることが難しいです。企業に導入する場合、電圧に変動があると機器の誤動作を起こす原因になります。そのまま、太陽光発電で得た電力を使用するより、一度、大規模電力会社に売電して安定した電力を購入するほうが安全です。余剰電力を買い取る企業は、大型の蓄電池を導入し需要と供給のバランスを自ら制御することも一つの方法となります。

  2. 法的許可や届出申請
    一定規模以上になる太陽光発電を設置する場合、各種の法令に対し許可や届出が必要となります。企業における太陽光発電を設置する場合に該当する主な法令を下記に明記します。事前に確認し漏れのない届出申請をしましょう(設置する場所によっては、農地法・河川法なども該当します)。 
    171120_oosumi_02.png出所:大規模太陽光発電システム導入の手引書 独立行政法人 産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター他

  3. 設置後の維持管理
    設置後、発電容量に応じて電気主任技術者の指導のもと各種点検が必要となります。それぞれ監督できる範囲を満たしている電気主任技術者の保安監督のもと適正な点検をおこないましょう。
    171120_oosumi_04.png
執筆者プロフィール

oosumi_mr.ijima.jpg飯島 政明(いいじま まさあき)氏
株式会社オオスミ 調査第二グループ

山梨県機山工業(現、城西高校) 高校機械科を卒業後、半導体を製造している大手半導体メーカーでファシリティーの管理・省エネ改善と環境管理の業務を経て現職。現在は、「省エネ診断及び環境関連の法令」についてのコンサルティングを60社以上の企業に提供し、好評を得ている。

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