省エネルギー

太陽光発電の仕組み

ソーラーシステム

太陽熱を利用する家「ソーラーハウス」には、太陽熱集熱器など機械的な仕掛けを住宅に持ち込んで、積極的に太陽熱を集めて給湯や暖房に利用する「アクティブソーラーシステム」と、機械的な装置を使用せずに、建築的な工夫だけで太陽熱利用を図る「パッシブソーラーシステム」があります。「パッシブソーラーハウス」は、太陽熱を得るために外部動力によるファンやポンプを使用しないで、自然の力を利用するシステムです。

住宅の窓から入射する太陽光や壁に当たる日射熱を暖房に効率よく利用し、自然対流・熱伝導・輻射だけで熱の輸送・蓄熱・放熱をおこなわせようとするのが、アクティブなシステムと根本的に違うところです。

また、アクティブとパッシブの手法を併用するソーラーハウスを「ハイブリッドソーラーハウス」と呼んで区別する場合もあります。いずれのシステムも建物の高断熱・高気密化は不可欠です。


太陽光発電システム

住宅用太陽光発電システムは、住宅の屋根に太陽電池を設置し、そこで発生した直流電力をインバータによって交流電力に変換して、安全かつ容易に家庭で電気を発生させて、電気エネルギーを自給自足によって賄うことのできるシステムです。すべてのシステムを完全自動運転でおこない、さらに家庭で余った余剰電力は電力会社に買い取ってもらうこともできる、経済的なシステムです。

この太陽光発電システムとソーラーシステムを組み合わせたソーラーハウスの実用化が進行中であり、太陽光発電システムに加えて太陽熱給湯システムを付加することで、さらに電力や給湯・暖房に総合的な経済効率を高めることができます。


太陽光発電システムの構成

電流の流れの仕組み

省エネルギーな新築 太陽光発電の仕組み


太陽光発電システムの電気の流れ

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■晴れた日の昼間(日射量の多いとき)

家庭の消費電力を上回る電量が得られ、余剰電力は自動的に電力系統に逆送電され、電力会社に売電できます。

■朝夕・曇りの日(日射量の少ないとき)

発電量が少なくなり家庭内の消費電力を賄いきれない為、不足電力を電力会社から供給を受けます。

■雨天・夜間(日射量のないとき)

ソーラーインバータは自動停止して発電されず、電力会社の電力で家庭の消費電力を全て賄います。


■住宅一戸当りの太陽光発電電力量

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太陽光発電の太陽電池を住宅の屋根に設置するとどのくらいの電力が賄えるか。日本の平均日射時間が3.84時間であるから、下記の設計例から一日当たり約23キロワット時の電力が得られ、現実的には、インバータ損失や早朝や夕方の日照の弱い時間帯の損失を三割と見積もると、1日当たり約16キロワット時となります。この値は、日本の一般家庭で消費される1日の平均電力量が約8キロワット時であるから、約2倍に相当します。従って南側屋根全体に太陽電池を設置する必要はなく、半分の面積で家庭の電力を賄うことができます。


■平均日照時間

気象庁の気象データによると、太陽エネルギーは一年間を平均化した場合、晴天時1平方メートル当たり1キロワットのエネルギーで、太陽が一日当たり何時間照っているかに相当すると、その時間は3.84時間になる。

つまり、一日の太陽エネルギーは、一平方メートル当たり3.84キロワット時になる。(単位KWh/m²)この平均化された日照時間を一日当たりの平均日照時間という。日本の場合は、この3.84時間を平均日照時間として用いており、日照時間の長い赤道付近や砂漠では、6~7時間にもなります。



1m²の太陽電池では

○1日当たり:1[kw/m²] × 10[%(変換効率)] × 3.84[h/日] = 0.384[kwh/m²]

○1年当たり:0.384[kwh/m2]×365[日]=140.16[kwh/m²]



日本の標準的な一戸建ての屋根面積は、建設省の統計で120m²であり、 南の屋根面積を半分の60m²として、そこに太陽電池を設置すると、一日当たり:0.384[kwh/m²] × 60[m²] = 23.04[kwh]となり、 一日当たり約23キロワット時の電力が得られます。






省エネルギーと太陽光発電

IHクッキングヒーターの場合

熱源が電気なので炎が出ず、燃焼ガスによって空気を汚すこともありません。そのため、不完全燃焼による酸欠や立ち消えによる中毒もなく、健康的にも安心です。火加減の調節は見やすいタッチパネルでコントロールできるので強火から弱火まで細かく火力調整できます。

熱面は平らで直接加熱なので、汚れをさっと拭くだけできれいになります。また、油煙が少ないので、ヒーターの周りはもちろんのこと、キッチンの壁面や換気扇周りも汚れが少なく、クリーンで清潔なキッチンライフが実現できます。


熱効率がいいので省エネルギー

ガスコンロの場合、熱源と鍋の間に空気が入るため、約60%の熱が空気中に逃げてしまいます。その点、電気の場合、熱源から鍋に直接熱が伝わる直接加熱方式なので、周りに逃げる熱は約26%に減ります。このように、電気は熱効率が非常によいので、エネルギーをムダにしません。


電気温水器の場合

安全で静かでクリーン

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電気温水器は火を使わないので、火災・爆発の心配がほとんどありません。不完全燃焼や空焚きがなく、煙やスス、匂いも出ないので、空気が汚れず、クリーンです。また、燃焼音や運転音も小さく、深夜でも就眠の妨げになることがありません。さらに、自動運転なので、火元の確認や燃料の補給も一切必要ありません。その他、自然災害の場合の飲み水などの貯水層にもなります。


深夜電力で沸かして使うから経済的

電気温水器は、タンク内のヒーターに通電してお湯を沸かします。電気料金の安い深夜にお湯を沸かし、保温材に包まれたタンクにそのまま貯湯します。約85~90°Cに沸き上がったお湯を水に混合して使うので、実際にはタンク容量の2倍のお湯が使えます。コストの面では、割安な深夜料金を利用するので、電気料金は昼間の約4分の1の料金できわめて経済的です。その他、電気温水器は高性能住宅の暖房熱源としても注目されています。

太陽熱の利用と太陽光発電の可能性

地球全体に降り注ぐ太陽エネルギーの60分間の量は、世界の年間のエネルギー消費量に匹敵します。このように膨大なエネルギーが太陽から地球に供給されており、これからの新しいエネルギー源として注目されるのは当然のことといえます。

現在使用している石油や、ガスなどの化石エネルギーは、ほとんど海外から輸入する他者依存型エネルギーであるのに対し、太陽エネルギーを利用したソーラーハウスの特長は、自給自足型のエネルギーを生み出すことにあります。化石エネルギーは、平和な世界と円滑な自由貿易体制が維持されない限り、エネルギー供給の保障はないわけです。しかも限りある資源は、現状の量でのエネルギー消費を続けると、200年ほどで食いつぶしてしまいます。


省エネルギーな新築 省エネルギーと太陽光発電


更に、化石燃料を燃やし放出し続けることによって発生する、亜硫酸ガスや窒素酸化物などによる酸性雨、二酸化炭素などによる地球温暖化が問題になっており、これは部屋の中で車のエンジンをかけて排気ガスを放出していることと同じで、死と隣り合わせの状況となっているといえます。化石エネルギーは限りのある資源ですが、太陽エネルギーは半永久的に利用できるエネルギー資源です。

資源が限りあるものである以上、住宅の性能性と相まって、ソーラーハウスの活用性はますます高まっていくものと考えられます。





オール電化と快適な住環境

高性能だから可能なオール電化住宅

「ハイブリッド・エコ・ハートQ」は、オール電化に最も適した住宅です

■オール電化住宅

オール電化住宅は、戦後以来理想的な住宅の形態でした。しかし、住宅性能が悪い時代では、大切なエネルギーを垂れ流すようなものでした。欧米並の高断熱・高気密住宅が実現するようになって初めて可能になったのです。そのような意味から、高断熱・高気密をきわめた確かな高性能住宅の「ハイブリッド・エコ・ハートQ」は、最も理想的なオール電化住宅が可能です。

省エネルギーな新築 オール電化と快適な住環境


■オール電化住宅の経済性

住まいのエネルギーをすべて電気でまかなうのがオール電化住宅です。電気エネルギーの最大の利点は、火のような直接燃焼をしないエネルギーですから火災の心配がないということです。

特に高齢化対策には安心であり、しかもススや燃焼ガスが出ないため室内空気を汚さず、気密性の高い部屋でも、酸欠や有毒ガスによる空気の汚染がありません。 また、室内の温度を一定に保つ事が可能な「ハイブリッド・エコ・ハートQ」の様な住宅では、エネルギーを効率よく利用できるため快適で安全、しかも高い省エネルギー効果が期待できます。


■オール電化のメリット

省エネルギーな新築 オール電化と快適な住環境


  • 炎が出ないので火災の心配が軽減できる
  • 燃焼させないので水蒸気も発生せず、結露を防止する
  • 空気が汚れず計量換気回数が少ないので冷暖房を有効に使え、ロスが少ない
  • 燃焼させないため一酸化炭素の発生がない
  • 温度や湿度を快適な状態に機械的に正確にコントロールできる
  • 設備の操作が簡単。子供からお年寄りまでスイッチひとつで楽に利用できる
  • 燃料を補給する手間が不要
  • いつもクリーンな環境で生活できる
  • 住宅性能によって省エネルギーも期待できる
  • 燃焼音が無く駆動音も小さいので静寂な環境で生活できる

■オール電化のイニシャルコストとランニングコスト

オール電化住宅の場合、住宅の断熱・気密レベルが高ければ高いほど、イニシャルコストとランニングコストの両面で割安になるということがいえます。

これまでオール電化住宅の欠点として、イニシャルコストとランニングコストが高いといわれて来ましたが「ハイブリッド・エコ・ハートQ」のような性能レベルの高い住宅ならば、年間の光熱費の差がガスや石油を主燃料とする住宅とそれほど変わらなくなっています。オール電化住宅は、これから主流となる快適・健康住宅システムともいえます。





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