２０２１年１月２０日、冬真っただ中のこの日、コロナ禍と国民分断によって物理的にも心理的にも余計に寒い状態でジョー・バイデン氏が米国史上最高齢で第４６代の大統領に就任した。
私は「ばいでん」という言葉を耳にすると”太陽光発電者が余剰電力を電力会社に売る(=買い取ってもらう)こと”を表す「売電」と聞こえてしまう。
↑パナソニック社HPより
家庭の事情によって残念ながら我が家には太陽光発電設備が無いものの、私は太陽光発電そのものには関心が高く、そのきっかけは・・
◎１９６０(昭和３５)年に買った太陽電池
当時の電気雑誌「電波技術」(だったか?)に “太陽電池 出力３ボルト 定価８５０円” という広告が出ていたので、なにやら未来の可能性のような期待感が湧いて、これを２個購入した。これらは今でも私の手許に在る。
↓私が保持している６０年前の太陽電池(表面の格子状の凸部は断面がカマボコ型で凸レンズ状なのは太陽光の効率的取り込みを狙ったものと思われる)
寸法は８１X６１X６ミリ。３７X１７ミリのセル(基本発電板) を６枚直列につないだ状態(つまりセル１枚は０．５ボルト発電)のものを樹脂(プラスチック)に封入して作られている。
実際に入手した物を直射日光に当てて出力電圧を測ってみたら一つは２．６ボルト、もう一つは２．４ボルトしか出なかった。
電気技術者だった叔父から、「その太陽電池の材料は”セレン”」と聞かされて、モノをよく見ると表面中央に”SEKONIC”(セコニック)とある。当時セコニック社(現在、本社：東京)は、カメラ撮影時に明るさを測る”照度計”では名の知れたメーカーであり、私も知っていた会社。その照度計にはセレンが使われていたことを後年に知って、同社が太陽電池と称するものを作ることができた背景を知った次第。
ちなみに１９６０年代初めからカメラメーカー各社で始まった”露出連動自動シャッターカメラ”にはセレンを使った“セレン光電池”と称するものが使われた。(光電池イコール太陽電池のこと）
↓「オリンパスペンEES」(レンズ周りにドーナツ状にセレン光電池が配された：キャノネットなども同様)
カメラにセレン光電池が使用されたのには訳があり、セレンがもつ”光に対する感受特性”が銀塩フィルムの”それ”と類似していることが最大の理由であり、加えてコストも安いからであった。
また、セレンの板は電流を一方向にだけ流す性質を持つので、これを重ね合わせて”セレン整流器”として交流を直流に変換するためにも使われていて、昔はこれも私は使ったことがありますが、現在においては整流はダイオード(半導体)にとって代わられている。
太陽電池の性能を表す”変換効率”という数字があるが、現在の家庭用太陽光発電パネルは約２０%前後だが、セレン太陽電池は約１%とされて非常に小さいもののカメラ用には十分だったのであろう。
さて、私の太陽電池は、その後いろいろなものに応用したが、最も実用的だったのは”トランジスタ２石(２個)を使った自作ラジオでなんとかスピーカーを鳴らせた。
◎太陽光発電して"売電"する時代は終わる方向か?
１０余年前から始まった「FIT（固定価格買取制度）」では一般家庭や企業などの太陽光発電者が発電した電力から余剰分を電力会社が１０年間は固定価格(１kwhあたり４５～４８円)で買取ってきたが、この制度適用期間の１０年が経過した売電者に対しては１kwhあたり８円前後(電力会社によって若干の差)に大幅ダウンする。
こうなると太陽光発電者は売電価格より普通に消費(買う)する電気代のほうが高くなるから旨味はなくなる。そこで今まで売電にまわしていた電力を蓄電池に溜めて使うと同時に深夜電力契約をして深夜に安い電気を蓄電池にため込んだものも使うという対処法などがあり、売電者は減ると言われている。
ただし蓄電池自体は現在のところ高額(１００～２２０万円)なのでモトをとることには難があるが、近年の災害時の長時間停電の例があり、その際の活用というコストとは別の観点からの蓄電池導入は増えているそうだ。
◎雪の利用で太陽光発電量は倍増で”倍電”?!
勿論、太陽光発電パネル(ソーラーパネル)の上に雪が積もっていては発電しないのですが、降雪後の空が明るい場合に(パネル上に雪が無ければ)周囲からの”雪による反射光”がプラスされて高い発電量が得られることが分かっている。ある理想的な条件での実験では”太陽光そのもの”だけによる発電量と、これに“雪面に当たって反射した太陽光”を加えた発電量を比較すると後者は前者の２．２７倍(単結晶シリコン型パネルの場合)という驚異的な結果が出ている。
この効果を積極的に得るために開発されたのが”両面発電型ソーラーパネル”で、通常のパネルの裏面にも発電機能を持たせたもので、これを適切な位置に設置すれば大きな発電量となる。すでに北海道や青森県などで採用・設置が進んで稼働している。
↓両面発電型ソーラーパネル設置例(冬季の太陽の低さとそれによる雪面からの反射に対応するために、一般的なパネルの設置角度より大きく起き上がらせている。これはパネル上に雪が積もりにくいことにもなっている) (画像はTrina Solarより引用)
↓両面発電型ソーラーパネル設置裏面
(画像は日刊工業新聞より引用)
最近、住宅メーカーの中には、"少ない設置面積でも発電量が確保できる"として、一般住宅も"白い外観"(ホワイトセメントのモルタル仕上げや白色塗装など)仕様にして両面発電型ソーラーパネル設置向けに太陽光反射を意識した設計の建物を提供するところも出てきた。
最近、住宅メーカーの中には、"少ない設置面積でも発電量が確保できる"として、一般住宅も"白い外観"(ホワイトセメントのモルタル仕上げや白色塗装など)仕様にして両面発電型ソーラーパネル設置向けに太陽光反射を意識した設計の建物を提供するところも出てきた。
◎ソーラーパネル余録
・太陽電池(ソーラーバッテリー)の種類は多数あり、目的・用途に合わせて選択・採用される。文章量の関係で、ここではその紹介ができませんが、参考サイトURLを記します
https://blog.eco-megane.jp/
https://blog.eco-megane.jp/
・現在、家屋の屋根などに載せて使われ普及しているソーラーパネルの発電用基本素材は「シリコン」ですが、同じシリコンでも種類があって、”多結晶シリコン型”が最も使われてパネル普及の９割を占め、その他は”単結晶シリコン型”がほぼ占めるが、一部に”単結晶シリコン型”と”非結晶シリコン型(アモルファス型)”を組み合わせたタイプがあり、これは略称“HIT型”と言う。
・注意を要するのは、メーカー自身は発表しない数値で、例えば各社の各製品の変換効率も、実際稼働１年後にはおしなべて下がるもので、その傾向の数値も、できれば事前に把握できたら良いと言える。
また、素材の種類によっては夏季の炎天下などでパネル自体が高温になると発電効率が下がるタイプと殆ど下がらないタイプがあることも注意。その点では“HIT型”は高温に強いことが”日本各地別の年間太陽光発電量”データで実証されていて、北海道など北部地域では他のタイプ製品に若干負けていても、南部の例えば沖縄では明らかに優位だ。(沖縄は海に囲まれているので最高気温比較などでは他の南部地域よりおだやかなのにもかかわらずこの結果である)
・先記の”アモルファス型”太陽電池は変換効率は約９%と高くはないが、製造コストは格安で、シリコン結晶型より太陽光の吸収率が高いので厚みが１ミクロン以下でも発電する。ガラスに付着もできるなどの特長があるので、ソーラー電卓など応用商品は多い。
・東京・湯島にある日本サッカー協会(JFA)本部ビルの最上部の大きな円形筒のような部分全体のガラスには”アモルファス型”太陽電池を網目状に付着させたものが使われ、内部からは外の景色がシースルー出来るようになっている。実はこのビル、元は三洋電機のビルで、同社は日本における”アモルファス型”太陽電池の開発のパイオニアであったので自社ビルにも応用したのであった。
↓日本サッカー協会ビル(中央奥、JR御茶ノ水駅側より撮影)
・太陽電池の種類には他にも、普及始めたばかりのものや実用化途中レベルのものなど多数あるが、その中で注目されている一つが"ペロブスカイト太陽電池"であり、樹脂板などに塗料のように薄く塗るだけで太陽電池になり曲面タイプも自由にできるというもの。もう一つが"CISまたはCIGS太陽電池”またの名を”化合物系太陽電池”と呼ばれるもので、数々の特長（ここでは割愛）があり、CI(G)Sはその構成物の頭文字を表す中で”S”はセレンであり、再びセレンの復活登場に、私は個人的に懐かしく感じている。
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