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太陽光発電

たいようこうはつでん

太陽の光(可視光線)で発電する光電池を用いた発電システム。太陽からの熱線(赤外線)を使った発電の場合は太陽熱発電になる。
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太陽光発電設備は、可視光線で発電するソーラーパネルと、パネルで発電される電力を整流するパワーコンディショナー(直流交流に変換する「インバータ」と、送電される交流を一定の電圧に保つ「コンバータ」の2つの機能を持つ)で構成される。必要に応じて出力変動を平準化するためのバッテリーや、グリッド(送電網)に接続するための送電設備と組み合わせられる。

かつては太陽光発電をするソーラーパネルが非常に高価であったため、離島灯台人工衛星、地球の公転軌道の内側へ行く探査機の電源としてのみ用いられていたが、21世紀に入るころから住宅や工場などの発電設備として普及し始めた。

特徴

光を受ければ何もしなくとも発電するので、の当たる場所ならどこにでも設置でき、設置後の費用や手間もほとんどかからない。太陽光パネルは30年以上稼働でき、10~15年程度で寿命を迎えるパワーコンディショナーの更新費用を考慮に入れても、いったん設置すればその後のコストは安い発電システムである。

しかし面積を取る割に発電量が少なく、時間帯や天候に左右される欠点がある。発電量を制御できないため、太陽光発電所から供給される過剰な電力は停電の原因になるとして、電力需要の低い時期は稼働停止(発電した電気を無駄に捨てる)を強いられることもある。また、運用に手間や費用がかからないという長所は、裏返すと地元に雇用が発生しない欠点とも言える。

家庭用の太陽光発電設備は電力網に接続せず、自家発電した電力をバッテリーに貯めて使用すること(オフグリッド)もできる。日本では停電した災害発生時くらいしかメリットがないが、インフラが不十分な発展途上国の僻地ではオフグリッドの太陽光発電設備が普及している。

普及

かつては都市の主力電源を賄う巨大な発電所には向かず、補助電源や分散電源向きと言われていた。しかし、各国での優遇措置を背景に2010年代に急速に普及、さらに大容量のリチウムイオン電池の価格低下、NAS電池の登場により大規模な蓄電設備を併設する発電所が現れ、天候や時間帯による発電量の変化を分散化できるようになった。蓄電設備や電気自動車、スマートグリッド(次世代送電網)などのインフラの普及を背景に各国で急激な普及が進みつつあり、将来的には水力発電火力発電と並ぶ主力電源となると目されている(日本政府も太陽光発電を中心とする再生可能エネルギーを主力電源として位置付けている)。

すでに太陽光発電電力の固定価格買取制度(FIT)は撤廃され、そのほかの優遇制度も徐々に減らされているが、大きな利益が見込めるということで各地に巨大な太陽光発電所(メガソーラー)が建設されている。しかし開発は過熱気味(太陽光バブル)で、他に使い道のない荒地や開発が頓挫した造成地の跡地ならばともかく、優良農地や自然豊かな山間部にまで太陽光パネルが敷き詰められるようになり、景観破壊や反射光による公害が各地で問題となっている。

宇宙太陽光発電

地上での太陽光発電は夜間や荒天時に行うことができず、また広大な土地を必要とするという欠点がある。そこで、いっそのこと発電専用の人工衛星を打ち上げて、24時間発電が可能な宇宙空間で太陽光発電を行ってしまえばいいのではないか、という宇宙太陽光発電の構想が存在する。フィクションの世界でいえば、『未来少年コナン』の太陽エネルギー技術や『機動新世紀ガンダムX』のサテライトシステムがまさにこれである。
地上では大気が太陽光をある程度遮ってしまうため、その影響を受けない宇宙空間の方がはるかに太陽光のエネルギーが強く、同じような発電能力のパネルでも地上より効率よく発電が可能だとされる。
一方で宇宙空間ともなるとその過酷な環境から機器の劣化スピードが早い上にメンテナンスに赴くのも簡単ではない。また電力を宇宙から地上へとケーブルなしに送信する技術については研究途上であり(マイクロ波送電が有力な案として挙がっているが、この場合電波障害対策が必須である)、今のところ実用化の目途は立っていない。仮に実用化されたとしても、軍事転用されてリアルサテライトキャノンを作られたりしたならばたまったものではなく、その辺りも含めて課題は山積である。

関連項目

太陽 発電 太陽電池 ソーラーパネル 半導体

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