How Do Solar Panels Work on Home

ソーラーの基本:ソーラーパネルの発電の仕組み

住宅用太陽光発電
太陽光発電を検討

太陽光発電は、太陽のエネルギーを取り込んで住宅や事業が使う電気に静かに、効率的に変換します。

太陽は天然の原子炉のようなもので、光子と呼ばれる小さなエネルギーの塊を放出します。光子は太陽から地球までの1億4960万キロを約8.5分で移動します。理論的には、1時間ごとに地球に衝突する光子の量により、世界のエネルギー需要の1年分を満たすのに十分な太陽エネルギーが生成されています。

ソーラーは常に発電しているわけではなく、最も必要なときに発電します。これには、電力需要が最も高くなる日中や日照時間の長い時間帯が含まれます。

オーストラリアは世界で最も日照時間の長い国のひとつで、こうしたピーク時は特に太陽の力を最大限に発揮します。

ソーラーパネルの発電の仕組み

光子がソーラーセルに当たると、原子から電子が飛び出します。セルのプラス側とマイナス側に導電体をつけると、電気回路が形成されます。このような回路に電子が流れることで、電気が発生します。複数のセルによってソーラーパネルが構成され、複数のパネル(モジュール)を配線してソーラーアレイが構成されます。パネルの枚数が多ければ多いほど、より多くの発電量が期待できます。

ソーラーパネルの素材

太陽光発電の(PV)ソーラーパネルは、さまざまな種類のガラスパッケージに組み込まれた多数のソーラーセルで構成されます。ソーラーセルは半導体のようにシリコンでできています。電池と同じように、正の層と負の層で構成され、一体となって電界が作られています。マキシオンソーラーパネルは、航空宇宙グレードの導電性接着剤と独自のカプセル材によりセルを保護し、環境暴露による劣化を最小限に抑えます。

ソーラーパネルではどのように電気が生成されますか?

ソーラーパネルからは、直流(DC)の電気が生成されます。直流(DC)の電気は、電子が回路内を一方向に流れます。ここでは、電池が電球を光らせる様子を例として示します。電子は、電池のマイナス側から回路を経由してプラス側に戻ってきます。

交流(AC)では、電子は自動車エンジンのシリンダーのように、押したり引いたりして、周期的に向きが変わります。発電機は、磁石のそばでコイル状の電線を回転させることで交流(AC)の電気を発生させます。ガス、ディーゼル燃料、水力、原子力、石炭、風力、太陽光など、さまざまなエネルギーがこの発電機の「ハンドル」を回すことができます。

交流(AC)の電気はオーストラリア全土で使用され、電力網から何千軒もの住宅に電力が供給されています。ただし、ソーラーパネルでは直流(DC)で電力が生成されます。直流(DC)の電気を交流(AC)の電力網に流すには、インバーターを使用します。

ソーラーパネルの発電の仕組み

ソーラーインバーターでは何をしていますか?

ソーラーインバーターは、ソーラーアレイからの直流(DC)の電気を使って交流(AC)の電気を生成します。インバーターはシステムの頭脳のようなものです。直流(DC)から交流(AC)への変換に加え、地絡保護や、直流(DC)および交流(AC)回路の電圧電流、エネルギー出力、最大電力点追従制御などのシステム統計も提供します。

太陽光発電業界では、当初からセントラルインバーターが主流でした。マイクロインバーターの導入は、PV業界における最大のテクノロジーシフトのひとつです。マイクロインバーターでは、セントラルインバーターのように太陽光発電システム全体ではなく、個々のソーラーパネルごとに最適化が行われます。これにより、すべてのソーラーパネルで最大限の能力を発揮できます。セントラルインバーターの場合は、1枚のソーラーパネルに問題があると(日陰や汚れなど)、ソーラーアレイ全体のパフォーマンスが低下する可能性があります。別の方法として、各パネルにマイクロインバーターを搭載する方法があります。その場合、1枚のソーラーパネルに問題が生じても、残りのソーラーアレイは効率的に機能します。

ソーラーパネルシステムの発電の仕組み

ここでは、住宅用太陽光発電の仕組みを説明します。まず、屋根に設置したソーラーパネルに太陽光が当たります。パネルで生成したエネルギーはDC電流に変換され、インバータに流れます。直流(DC)はインバーターによって交流(AC)に変換され、家庭用電力として使用できるようになります。このように非常にシンプルでクリーンな電力が、効率的に常に手頃な料金で使用できます。

では、外出して電気を使わない晴れた日の発電量や、太陽光発電システムがリアルタイムで発電しない夜間はどうなるのでしょうか。ご安心ください。国や電力会社によっては、「FIT(固定価格買取制度)」を利用できる場合があります。

電力網に接続した一般的なPVシステムは、日中のピーク時には顧客1人が必要とする以上の電力を出力することが多く、余った電力は他の場所で使用するため電力網に戻されます。顧客は出力した余剰電力のクレジットを取得し、夜間や曇りの日に従来の電力網からの電力を使用した際はそのクレジットで相殺されます。つまり「FIT(固定価格買取制度)」とは、太陽光発電の電力を電力網に「売電」できる制度です。

ソーラーパネルを設置してクリーンな再生可能エネルギーに切り替えることで、電気料金を節約して環境保護に貢献するという簡単な決定を下すことができます。太陽光発電による電気代の節約について詳しくはこちらをご覧ください。

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