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太陽光発電のメカニズムには、物理的な側面や制度的な要素、システム全体の構造などさまざまな側面があります。
これらをできるだけ分かりやすく説明し、誰でも理解しやすくするために詳細に解説したいと考えています。
太陽光発電システムの仕組み
太陽光パネルの発電プロセス
太陽光パネルの発電プロセスは、主にシリコンという半導体から構成されています。
このパネルには、n型半導体とp型半導体と呼ばれる2つの半導体が組み合わされ、それぞれを導線で接続しています。
光が太陽光パネルに当たると、n型半導体には「電子（マイナス）」が、p型半導体には「正孔（プラス）」が引き寄せられる現象が起こります。
そして、この電子と正孔の移動が導線を通じて行われ、太陽光パネルの発電プロセスでは、電子（マイナス）が正孔（プラス）に移動する流れを利用して電気を生成します。
パワーコンディショナーの機能
逆潮流の動作原理
通常、電気は電力会社の発電所から大規模な鉄塔を経由して電線を介して町の電柱を経由して家庭に供給されます。この過程を潮流と呼びます。
イメージとしては、山から海に向かって流れる川の一方向の流れになぞらえると理解しやすいでしょう。
しかし、自宅に太陽光発電を設置し、余った電気がこの流れに逆らって大きな川の方向に戻る場合、これを逆潮流と呼びます。
大きな川の流れに比べて弱い流れで逆潮流を試みるとはね返されるため、戻る際にはやや強い力が必要です。そのため、電圧調整が必要となります。
太陽光発電の売電のメカニズム
権利収入のメカニズム
太陽光発電によって生成される電力は、まず分電盤に流れ込んで家庭内で優先的に利用されます。
余った電力は売電と呼ばれ、これを電力会社に売却することが可能です。
なお、太陽光発電の導入年度によっては、売電単価が変動します。
（電力会社側はこれを買取単価とも呼びます）
2024年度に認定された方は、16円です。
では、この売電による収入（売電収入）は電力会社が負担しているのでしょうか、それとも税金で賄われているのでしょうか？
実は、どちらでもなく、この売電収入の資金源は全国民から集められた普段の電気代の一部です。
これを「再エネ賦課金」と言います。
全国民から集められた資金は、太陽光発電を導入している人々に分配されています。
再エネ賦課金のメカニズム
売電収入の元手は、全国民が支払う再エネ賦課金の名目で、毎月の電気代の一部として、実際の電力使用量に応じて徴収されています。
山林や農地などを太陽光発電所にしたものにも、国民が負担しています。
2023年度の再エネ賦課金単価は1kWhあたり1.4円であり、たとえば月に300kWhの電力を使用した場合、300kWh ×1.4円 ＝ 420円に相当します。
2024年度の再エネ賦課金単価は、3.49円となり、過去最高となります。
5月分の電気料金より、2024年度の単価が適用されます。
ただし、再エネ賦課金が売電収入のすべてを負担しているわけではありません。
電力会社は各家庭で発生した余剰電力が電力網に供給されることで、他の発電形式（例: 火力発電）を利用せずに済むため、その分の費用を回避できます。
このため、回避可能な費用として、再エネ賦課金から控除される仕組みとなっています。
固定買取期間のメカニズム
太陽光発電の普及が進むにつれ、永続的に再エネ賦課金が増加し続ける印象を受けるかもしれませんが、この高い売電単価で電力会社に供給できる期間は、10年間に限定されています。
（ただし、産業用は20年間）
10年が経過すると、各電力会社との相対・自由契約が可能となり、個別に買取契約を結ぶことになります。当然ながら、プレミアム期間は終了し、売電単価は低下しますが、引き続き過去と同様に余剰電力を売ることができます。
2024年度に導入された太陽光発電の売電単価は16円ですが、この価格は10年間固定されます。年々下落するとの誤解が生じることがありますが、実際には導入年度の売電単価は10年間変動しない仕組みとなっています。
太陽光発電の普及の仕組み
脱炭素化・温暖化対策の手法
太陽光発電システムは発電過程で二酸化炭素（CO2）を排出しません。
地球温暖化対策は急務であり、天然ガスや石炭、石油を燃やして発電する火力発電の削減は、二酸化炭素の排出を減少させる重要な手段となっています。
この脱炭素化の動きは世界的に拡大し、各国がガソリン車を制限し、電気自動車の普及を進めているのも同様の流れです。
パリ協定の取り組み
2015年、パリで開催された第21回気候変動枠組条約締結国会議（COP21）で採択された国際的な協定は、通称「パリ協定」と呼ばれています。
この協定の主旨は、世界の平均気温上昇を産業革命以前の水準に比べて2℃以下に抑え、できれば1.5℃にまで低減する努力を行うことです。
各国は削減目標を合意し、日本もその一環として、2013年比で2030年までに26％の削減を目指しています。
この事実は日本国内ではあまり知られていませんが、世界的には各国が協力して目標達成に向けた様々な取り組みを行っています。
そのため、太陽光発電の普及は、日本が国際的なコミットメントに応じる一環として重要な要因となっています。
エネルギー自給率のシステム
日本が太陽光発電の導入を進めているもう1つの要因は、エネルギー自給率の低さに関する課題です。
最新のデータによれば、日本のエネルギー自給率はわずか11.8％であり、主要な部分を輸入に頼っています。
国の基盤であるエネルギーが外国に依存しているため、非常に不安定であり、為替や海外情勢の変動がエネルギー価格に大きな影響を与えています。
また、自国内のエネルギー供給とみなせる原発が停止している影響もあり、2014年には自給率が6.4％まで低下しましたが、太陽光発電など再エネの普及により、現在ではやっと10％台に回復しています。
太陽光発電の制度概要
余剰電力買取制度の概要
対象法：「エネルギー供給事業者による非化石エネルギー源の利用及び化石エネルギー原料の有効な利用の促進に関する法律」
施行：2009年11月
概要：この制度は、住宅などに設置された太陽光発電から発生する余剰電力を、所定の価格で買い取ることを電力事業者に義務付けたものです。
導入当初の買取価格は、住宅用の10kW未満が48円、非住宅用の10kW以上が24円でした。
この制度の特徴は、買取義務が太陽光発電に限られていたことです。風力などは買取の対象外でした。
また、買取の対象も太陽光発電の余剰電力に限定されており、非住宅用は自家消費が可能な事業所や工場屋根などに限られていました。
住宅用太陽光発電の仕組みは、その後の法改正で同様の内容が採用されており、2009年11月以降大きな変更はありません。
FITの制度の概要
適用法：「電気事業者による再生可能エネルギー電気の調達に関する特別措置法（FIT法）」
施行：2012年7月
概要：FIT法は再生可能エネルギー（太陽光・風力・水力・地熱・バイオマス）で発電された電気を、一定の期間にわたり特定の価格で電気事業者が買い取ることを義務づける制度です。
FITは（Feed in Tariff）の頭文字をとったもの
この制度の特徴は、発電した電気のすべてを電気事業者が買い取る全量買取制度であることです。
特に、太陽光発電システムを空き地に設置する「野立て」が急増した背景には、この法律の施行が大きな要因となっています。
改正FIT法の概要
適用法：「電気事業者による再生可能エネルギー電気の調達に関する特別措置法（FIT法）の一部を改正する法律」
通称：改正FIT法（Feed in Tariff）
施行：2017年4月
概要：2012年7月からのFIT法の改正版で、以下の3つの特徴があります。
まず、設備の申請手続きが設備認定から事業計画認定へ変更されました。太陽光発電設備の申請ではなく、具体的な事業計画の申請が必要となりました。
次に、設備のメンテナンスが義務化されました。
そして、最も大きな変更点として、運転開始期限が設けられました。これは事業計画認定がなされてから、実際の設置工事・稼働までの期限を定めたものです。
これにより、権利だけを取得して太陽光発電の導入費用が下がるのを待つ未稼働案件を大幅に減少させることができました。
太陽光発電でメリットが得られる仕組み
電気代削減のメカニズム
太陽光発電システムで発電された電力は、まず自宅内で優先的に利用されるため、電気の購入量が減少し、それに伴って電気代が低減します。
通常の電気契約では、「従量電灯」プランが一般的で、使用した電力量に応じて単価が変動します。
使用が少ないほど低い単価であり、3段階で単価が段階的に上昇します。
太陽光発電システムを導入すると、最も高い単価で購入していた3段階目の部分が減少し、平均購入単価が低下します。
これが電気代を削減する仕組みのひとつです。
さらに、再エネ賦課金は電力使用量に応じて課金されます。
太陽光発電によって電力使用量が減少するため、再エネ賦課金も低減します。
最後に、太陽光発電システムを設置した場合、節電意識が高まります。
省エネルギーな生活習慣が身につくため、これによっても電気代が削減され、合計して4つの段階で電気代が下がることになります。
権利収入発生のメカニズム
太陽光発電は、自宅で使用しきれなかった電力を売電することで権利収入が得られます。
これにより、電気代と権利収入は別々の取引となります。
電気代は通常通り支払い、一方で権利収入は電力会社から指定した口座に振り込まれます。
太陽光発電の設置を依頼する企業が選ばれた後、所在地の電力会社に申し込みを行います。
この際には、権利収入の振込先口座も登録します。
この振込先口座は、電気契約者と同じである必要はなく、完全に別の第三者口座でも登録可能です。
システム価格の低下のメカニズム
太陽光発電は電気代の節約や権利収入といった金銭的なメリットがあるものの、高額な購入価格があれば利益も相殺されてしまいます。
権利収入単価は年々引き下げられており、太陽光発電は今さら導入しても遅いとの意見も存在しますが、これは情報不足のために誤解が生まれている場合が多いです。
国は太陽光発電の価格を後押しせずとも、普及が進む価格水準まで引き下げることを目指しており、2009年には余剰電力買取制度と補助金を同時に導入しました。
特に優れた仕組みとされた補助金制度では、契約金額が高額な場合には補助金が支給されないよう、上限価格が条件として設定されました。
これにより、販売企業は価格を引き上げることができず、競争の中でシステム価格は急速に低下しました。
補助金の終了が宣言された2013年までに、5kWの太陽光発電価格は304万円から208万円へと約100万円も下がりました。
価格の低下に伴い、太陽光発電はますます普及し、企業の取り組みにより製造されるシステムは急速に低価格化しています。
現在、同じ5kWの太陽光発電システム価格は119万円まで低下しています。
このため、太陽光発電システムは大きなメリットをもたらしています。
この機会に、太陽光発電システムの導入を検討してみませんか？
管理人はこの一括見積サイトを利用して、2014年に太陽光発電システムを設けました。
施工業者4社を紹介され、納得いくまで打ち合わせを行い、業者を選定しました。
営業担当、工事職人の応対も申し分ありません。
電気代が下がり、権利収入を得ることができました。
設置して約10年、トラブルは一切ありません。
削減できた電気代と権利収入で、システム設置工事の支払いは償却できました。
非常に満足しています。
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