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2023年10月18日
太陽光発電の課題点とは？4つの課題と今後の改善策を詳しくご紹介
太陽光発電は売電できたり、環境にやさしいことから注目されていますが、まだ課題点もあります。どんな課題点があるのか不安になる方も多いのではないでしょうか？太陽光発電を導入する前に課題点を確認し、事前に改善策までまとめておきましょう。この記事では導入する前に知っておきたい課題点や改善策についてご紹介いたします。ぜひ、参考にしてみてください。
目次
太陽光発電はどこまで普及してる？太陽光発電の現状
太陽光発電は持続可能な社会の実現に向け、世界中で急速に普及が進んでいます。
日本の導入状況
日本は太陽光発電量が世界第3位、国土面積当たりの太陽光発電設備容量が主要国の中で最大級です。近年では、家庭用太陽光発電の導入件数は横ばい傾向ですが、営農型太陽光発電や屋根置き太陽光発電など、新たな導入事例が増加しています。 適切な政策を実施することで、2050年のカーボンニュートラルに向けて、さらなる導入量の拡大が期待されています。
世界の導入状況
中国、アメリカ、インドなどで大規模な太陽光発電所の建設が進められています。国際エネルギー機関(IEA)の報告によると、太陽光発電は世界的に急速に導入が進んでいます。 2024年には欧州の電力供給において太陽光発電が2024年に初めて石炭火力発電を上回ったと発表しました。
太陽光発電が抱える現状の課題点
太陽光発電は、過去10年間で技術革新とコスト削減が著しく進み、再生可能エネルギーの主力として世界的に注目されています。しかし、その普及をさらに加速させるためには、克服すべき課題が依然として存在します。
- 発電量の不安定性
- 設置スペースの確保
- 初期費用の高さ
- 自然災害による故障や破損
主な太陽光発電の課題点として挙げられるのは4つです。それぞれの課題について詳しく解説しますので、導入前にチェックしましょう。 課題をきちんと理解した上で、太陽光発電を導入するメリットがあるか判断することをおすすめします。
太陽光発電の課題①不安定な発電量
太陽光発電は、エネルギーの持続可能性を追求する上で重要な技術であります。しかし、その問題点も存在します。 まず、発電量の不安定性が挙げられます。天候や季節によって太陽光の受取量が変動するため、発電量も安定しません。これにより、電力供給の安定性に影響を及ぼす可能性があります。
天候による発電率低下
曇りの日は、太陽光が雲によって遮られるため晴天時に比べて日射量が大幅に減少します。これにより、発電効率は晴天時に比べて20〜30％程度に低下するといわれています。 また雨天時は雨滴が太陽光を遮るだけでなく、散乱・反射させるため、日射量が極端に少なくなります。その結果、発電効率は晴天時に比べて10%程度、またはそれ以下にまで低下することがあります。
時間帯による発電率の低下
太陽光発電は、時間帯によって発電量が大きく変動するという特徴があります。例えば、雲ひとつない快晴時には、正午を境にして弧を描くように発電量は推移します。 しかし、午後1時頃から急激に発電量が減少することがあります。これは、太陽光パネルの温度上昇による発電効率の低下が主な原因です。 太陽光パネルは、高温になると発電効率が低下する性質があります。温度上昇による発電効率の低下はパネルの種類や設置環境によって異なりますが、一般的には温度が1℃上昇するごとに発電効率は0.5%低下するといわれています。 そして当然ですが、太陽光発電は太陽光を利用するため夜間は発電できません。これは、太陽光発電の最大の制約の一つです。
季節による発電率の低下
太陽光発電の発電量は、季節によって大きく変動します。年間を通して最も安定した発電が見込まれるのは、日照時間が安定し、気温も適度な3〜5月の春です。 一方、夏、梅雨、冬は発電量が低下する傾向にあります。特に、猛暑日を記録する8月頃は、上述したように太陽光パネルが高温に弱いため発電効率が著しく低下します。また、梅雨の時期や冬は日照時間が短く、曇りや雨の日も多いため、発電量が低くなります。 さらに、積雪地帯では、太陽光パネルに雪が積もると発電量が大幅に低下します。これは、雪が太陽光を遮り、パネルに光が当たらなくなるためです。
太陽光発電の課題②設置するスペースの確保
一般的な家庭用太陽光発電システムでは、4kWシステムを設置する場合、太陽電池モジュールの設置面積は約25〜40㎡必要です。この面積は、太陽光パネルの種類やメーカー、設置方法によって変動します。 また、4kWシステムの重量は、架台などの設置部材を含めて400〜550kg程度です。 屋根の形状: 屋根の形状によって、設置できるパネルの種類や枚数が制限される場合があります。このため都市部など屋根面積が限られる住宅では、十分な発電量が得られない可能性があります。
太陽光発電の課題③初期投資費用の高さ
太陽光発電の初期投資費用の高さも課題とされています。太陽光パネルや関連設備の導入には多額の費用がかかるため、経済的な負担が大きいと感じる方も少なくありません。このため、太陽光発電への取り組みが進みづらくなる可能性があります。 家庭用太陽光発電の初期費用は、経済産業省の「令和６年度以降の調達価格等に関する意見」によると出力1kWあたり28.4万円なので、平均的な出力5kWなら142万円前後といえます。
参考資料：経済産業省の「令和６年度以降の調達価格等に関する意見」
維持するためのメンテナンス費用
故障や発電量低下を防ぐためには定期的なメンテナンスも必要です。
メンテナンス費用について詳しくはこちらでもご紹介しています。
太陽光発電の課題④自然災害による故障や破損
太陽光発電は、災害による影響および被害を受けやすい設備だと言われています。その理由としては、設備は屋外に設置されるので風や雨といった影響を受けてしまいます。
例えば、台風の強風で物が飛んできて太陽光発電設備が破損したり、大雨で故障に繋がることもあります。台風や地震など日本の自然災害の発生件数と被害はこの数十年増加傾向にあるので心配ですね。
太陽光パネルの効率向上のための最新技術
次世代太陽光電池！ペロブスカイト太陽電池
今、注目されている次世代太陽電池ペロブスカイト太陽電池はご存知でしょうか。従来のシリコン太陽電池に比べ、薄くて軽く・柔軟性があり・様々な場所へ設置が可能という面から注目されています。 ペロブスカイト太陽電池は、ビルの壁面や耐荷重が小さい工場の屋根などにも設置が可能で、太陽光発電の導入量の増加が見込まれます。すでに開発に一定の進展が見られ、今後は量産化に向けた製造技術の開発を進めるとともに、サプライチェーン構築と初期需要創出がカギとなります。 さらに、ペロブスカイト太陽電池は100℃程度の低温プロセスを用いて作製でき、20％以上の発電効率が得られるという面でも期待されています。
太陽光パネルの最適な配置と角度の計算
パネルの配置や角度の計算も重要です。太陽の動きに合わせて最適な角度に調整することで、より多くの太陽光を受けることができます。地域ごとの日射量や気象条件を考慮した最適な角度の計算が重要です。
蓄電技術の進化による解決策
蓄電技術の進化は、エネルギー分野における変革の鍵を握っています。その進化は、再生可能エネルギーの普及、電力系統の安定化、そして私たちの日常生活におけるエネルギー利用の効率化に貢献するでしょう。
高性能なバッテリーの開発
リチウムイオン電池などの高性能バッテリーは、エネルギー密度が高く充放電効率に優れています。これにより電力を効率的に蓄えることができるため、再生可能エネルギーの有効活用や停電時の応急電源としての利用など、さまざまなニーズに応えることができます。
スマートグリッドの活用
スマートグリッドは、電力網の情報通信技術（ICT）を活用した次世代の電力供給システムです。電力需要と供給をリアルタイムに調整し、エネルギーの効率的な利用や再生可能エネルギーの活用を可能にします。 蓄電池と組み合わせることで、電力の需要バランスを最適化し、安定した電力需給を実現します。これにより、電力の安定供給やピーク時の課題解決に役立つでしょう。
エネルギー管理システムの導入
エネルギー管理システム(EMS)は、エネルギーの使用状況をリアルタイムに監視し、効率的なエネルギー使用を支援します。これにより、節電の促進や効果的なエネルギー利用が可能となります。 また、蓄電技術と連携させることで、電力の需給バランスを維持することもでき節電効果を高めます。 蓄電技術は、今後も急速な進化が期待されています。全固体電池や次世代リチウムイオン電池など、より高性能で安全なバッテリーの開発が進められています。 蓄電技術の進化により、再生可能エネルギーの主力電源化が加速し、持続可能なエネルギー社会の実現に貢献するでしょう。
太陽光発電の廃棄物やリサイクルの課題点と解決策
太陽光パネルの廃棄問題とは
2010年代後半から導入された太陽光パネルが、2030年代以降に大量に廃棄されると予測されています。環境省の推測では、2040年には廃棄量が80万トンに達する可能性があります。
不法投棄や有害物質の問題の現状
太陽光パネルの廃棄処分費用が高額になることから、一部事業者による事業終了後の放置や不法投棄が問題視されています。これらの行為は、土壌や水質汚染など、深刻な環境悪化を招く恐れがあります。 また、太陽光パネルには鉛、セレン、カドミウムなどの有害物質が含まれており、適切な処理が行われないと、これらの物質が環境に流出し、健康被害を引き起こす可能性があります。環境に優しいエネルギー源である太陽光発電ですが、廃棄時の有害物質流出リスクへの対策も重要です。
太陽光パネルはリサイクル可能？
現在の日本では、太陽光パネルのリサイクルは法的に義務付けられておらず、その大部分が埋め立て処分されている現状があります。 リサイクル技術自体もまだ発展段階にあり、コストや処理能力の面でいくつかの課題が存在しています。
環境を守るために必要なエネルギー
太陽光発電を含む再生可能エネルギーへの転換は、地球環境を守り、持続可能な社会を実現するために不可欠です。 現在のエネルギー源は化石燃料に大きく依存しており、その結果、温室効果ガスの排出量が増加し、気候変動などの深刻な環境問題を引き起こしています。太陽光、風力、水力といった再生可能エネルギーは、自然の力を利用するため、環境への負荷が少なく、持続可能なエネルギー供給を可能にします。 太陽光パネルの廃棄・リサイクル問題は、再生可能エネルギーの普及を妨げる要因となりかねません。しかし、適切なリサイクル技術と制度を確立することで、廃棄物の最小化と資源の有効活用が可能となります。 私たちは、再生可能エネルギーへの転換と、廃棄・リサイクル問題の解決に積極的に取り組み、地球環境への負荷を最小限に抑えるよう努めます。
太陽光発電の将来的な展望
太陽光発電は、環境負荷の低減と持続可能なエネルギー供給の実現に向け、ますます重要な役割を担うと考えられています。 技術革新による効率向上とコスト削減が進むことで、その普及は加速し、社会に大きな変革をもたらすでしょう。
環境負荷を考慮した技術発展
太陽光発電は、化石燃料に依存しないクリーンなエネルギー源であり、CO2排出量の大幅な削減に貢献します。地球温暖化対策の重要な柱として、持続可能な社会の実現に不可欠です。 環境負荷を最小限に抑えるための技術開発も進んでおり、より環境に優しいエネルギー源としての期待が高まっています。
太陽光発電の導入コストは低下傾向にある
太陽光パネルの発電効率は年々向上しており、より少ない面積でより多くの発電が可能になっています。また、太陽光発電システムの導入コストも低下傾向にあり、経済産業省によると事業用太陽光発電のシステム費用は2024年に設置された10kW以上の平均値(単純平均)は22.6万円/kW、中央値は21.5万円/kWとなり、平均値は前年より1.2万円/kW(5.2%)低減しました。
さらに家庭用太陽光発電の導入コストも近年全体的に下落傾向にあります。2023年の平均初期費用は28.8万円/kWでしたが、2024年度には新築の場合、28.6万円/kWとわずかに減少しています 太陽光発電は、民間住宅から商業施設、大規模な発電所まで幅広い場所で利用されています。さらに普及が進むことで、電力供給の多様化が図られ、エネルギーの安定供給に寄与します。 太陽光発電システムの導入コストは、設置場所、システムの規模、使用する機器などによって変動します。より正確な費用を知るためには、複数の業者から見積もりを取得し、比較検討することが重要です。 国や地方自治体による太陽光発電の導入に対する補助金制度も存在するため、それらの情報を確認し活用する事で、導入コストを抑えられる可能性があります。
まとめ
太陽光発電の普及は、私たちの社会に大きな変革をもたらす可能性を秘めていますね。将来的な展望は非常に明るく、普及拡大の背景には、地球温暖化対策としてのクリーンエネルギーへの転換が世界的に加速していることが挙げられます。 また、太陽光パネルの発電効率向上とコスト削減が進み、導入のハードルが下がっていることも普及を後押ししています。近年では、各国政府が再生可能エネルギー導入目標を掲げ、補助金や優遇制度を設けるなど、設置しやすい環境づくりが進んでいます。
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