太陽光発電と蓄電池で電力の自給自足
自足率100%のオフグリッド住宅は現実的?

福島原発事故後から特に、電力会社に頼らない生活に興味を持つ方が増えています。このページでは、電力の完全自給自足をするオフグリッド(独立型電源)や、住宅においてエネルギーの自給率を高める方法をご案内しています。

自給率100%住宅とオフグリッド住宅の違いは?

電力の自給率という言葉が聞かれることがありますが、自宅の電力自給率が100%という場合、利用する電力を全て自宅内で作っている場合と、自宅内で作った電力量が消費量と同等以上、つまりネットでゼロエネ住宅の場合で定義が分かれる時があります。太陽光発電の価格が下がり、大きな容量の設備を平均的収入の家庭が購入することが珍しくなくなった近年は、エネルギー消費量ネットゼロの家庭は珍しくありません。

一方、自宅で作る電力を全て自宅内で作る完全な電力自給率100%を達成するには、太陽光発電だけでなく、夜間も電力が使えるよう蓄電システムの併用が必要になってきます。福島の原発事故後は、電力会社への依存に疑問を投げかける声も大きくなり、おうちに大容量の蓄電池をつないで太陽光発電から充電し、電力会社からの電力購入をきっぱり断ち切るといった強者も出てくるようになってきています。系統電力に頼らないこうした電力供給体制はオフグリッドとか、独立電源とかといった言い方がされます。

太陽光発電導入住宅の実際の電力自給率は?

太陽光発電を3kW以上載せている家庭で電気代が8,000円未満といった場合、電力の正味における自給率は100%を上回っていると考えられます。一方で太陽光発電から直接消費した分だけ考慮して自給率を計算する場合では、ご家庭の電力利用状況にもよりますがおそらく30〜50%程度になると考えられます。

残りの50〜70%分の消費も時給できるようにしようとすると蓄電池を使わなければいけないのですが、どれくらいの大きさの蓄電池があると完全な電力自給自足となるオフグリットが達成できるのでしょうか。以下の項では詳しい機器構成例や、これにかかる費用と採算性などについてご案内していきます。

太陽光と蓄電池で電力を自給自足するのにかかる費用はどれくらい?

自宅の電力を完全に自給自足にするための必要経費ですが、結論を先に言うとお得には決してなり得ないというのが実際のところです。

オフグリッドに必要な設備構成の詳細をご案内しながら、なぜ採算に合わないのかを確認していきます。

消費電力量の倍に相当するパネル容量を設置

ソーラーパネルの発電量は1kWあたり年1140kWh程度ですが、単純に365で割った3.12kWhを毎日得られるわけではなく、0.2〜7.7kWhと発電量は日によってかなり差があります。独立電源にした場合、雨が続く時期は電気は使えないとなってしまうと日常生活への支障があまりに大きいので、雨天時に備えて前もって多めに発電できるようソーラーパネルの容量に余裕を持たせておく必要があります。

蓄電池の容量とのバランスで多少数字は変わるものの、消費量の倍程度は発電できる設備を整えておくと安心できそうです。つまり、1日5kWh程度の電力消費があるご家庭の場合、年間「5*365*2=3650kWh」の発電が可能となる約3.2kWのソーラーパネルの設置が必要ということになります。ソーラーパネルの価格はkw単価30万円前後なので、この場合で100万円弱がかかる計算になります。

環境面を考えると系統連系も悪くない

お察しの方もいらっしゃるかもしれませんが、必要量の倍のソーラーパネルを設置するということはせっかく発電した電力の半分が無駄になることを意味し、経済面だけでなく環境面でも良くありません。もしこの半分を系統に流していれば他の家庭の電力供給に充てられることになり、その分化石燃料などによる発電を減らせる可能性が出てきます。

もちろん、蓄電池を使って自給率を100%にしながら、余剰分は売電、といったハイブリッドな選択を取ることも可能です。万が一太陽光パネルが壊れるなどといったことが起きた場合でも系統に電力を繋いでおけば困ることがありません。

大容量の蓄電池は10年以内の買い替えも考慮

太陽光発電からの電力を充電する蓄電システムですが、パネル容量や蓄電池の種類にもよりますが3日〜1週間程度の消費量に相当する電力を貯められる量が必要です。蓄電池の場合、容量が小さすぎると雨天が続いた際などに不安が高まることに加え、使用深度が深くなると電池の寿命が早まるので、容量には余裕を持たせる方が良いです。目安として20〜30kWhを見ておくのが良さそうです。

使用する電池は費用を抑えるなら再生鉛電池(2〜5万円/kWh)、長寿命を期待するならリチウムイオン蓄電池(7.5〜20万円/kWh)が選べます。完全オフグリッド生活を送られている方の例を見ると鉛電池を使っている方が多いようですが、寿命の短さや設置にかなりのスペースを取ることから、住宅メーカーの商品などではリチウムイオン蓄電池が標準型です。

20kWhを導入するとして鉛電池で約50万円、リチウムイオン電池なら150万円程度かかることになります。これだけの価格差を見ると、鉛電池の方に手が伸びそうですが、再生鉛電池の場合使用回数は800回程度、リチウムイオン電池はメーカーなどによってかなり差があるものの、4000回、6000回といった使用に耐えるものもあります。(参考:蓄電池の寿命)導入時は将来のメンテナンスや買い替え費用も考えてお得な選択ができるのが理想です。

電力自給自足住宅にかかる総額は?

例えば毎日平均で5kWh電力を使用するご家庭の場合のシステム構成例で、太陽光発電3.5kW、蓄電池21kWh、費用総額は270万円程度がかかるとします。これは、長寿命のリチウムイオン蓄電池を導入した場合の費用例です。この初期費用を15年分の電力使用量(5×365×15=27375kWh)で割ると1kWhあたりの価値は98となります。通常の電気代は2017年時点でだいたい30円程度なので、買電単価の約3倍のコストがかかる計算になります。15年のうちに蓄電池の交換といったメンテナンス費用がかかるとさらにこのコストが上がります。

環境にもお財布にもバランスの良い高自給率の発電システムを考える

完全に電力を自給自足するとなると普通に電力を購入するのの3倍ものコストがかかってしまうだけでなく、無駄になる電力まで出てきてしまうオフグリッド電源は、家庭のお財布にも社会全体を考えた時の環境対策面でも最良の選択であるとは言えなさそうです。現時点では太陽光発電のみ導入し、蓄電池の購入を10年後まで待つという選択がおうちの経済的には一番お得と考えられます。

一方で、太陽光発電の日本全体の累積導入量が増え、特に昼間に発電量が増えすぎて一部抑制がかかり売電ができなくなるリスクまで出てきている昨今は、屋根に載るだけ載せてどんどん売電しよう、というのは少し無責任かもしれません。また売電単価が年々下がり、電気代が上がっていく今後は、より太陽光発電で作った電力を積極的に使う方が経済的にもお得になると言えます。

最後のこの項では、大規模で高額な蓄電システムに頼らないで少しでも太陽光による電力の自給率を上げられる方法について、考えていきます。

太陽光発電の発電量を平衡にする

社会的に取り組みが必要な太陽光発電の特徴として、不安定で予測しにくい発電量の問題と、昼間の数時間に発電量が偏り過ぎる問題があります。系統に流れる電力を安定化するために、近年では一定以上の規模の太陽光発電所で蓄電池の併設を義務付けたり、太陽光発電の出力吸収を主な目的とする揚水式の水力発電を建設したりと政府規模での対策が打たれています。一方で民間においてはできるだけ系統に負担をかけない太陽光発電のシステム構成のあり方を考えることが、今後より重要になってきそうです。

東西設置とピークカットで発電量を平衡化

快晴時の太陽光発電の発電パターンは昼にピークがある山なりになるのが通常です。ただこの山の高さは設置方法によってある程度平衡化することが可能です。

ソーラーパネルの稼働量を最大にしようとした場合、南向きに設置するのが一番効率が良いと言われますが、これを敢えて東西にずらすと、昼間の発電量は少し下がるものの、朝方と夕方により多くの発電量が得られ、1日を通してより均衡化された発電量が得られます。また、パネルの容量に対してパワーコンディショナの容量を少なくすると、ピークの頂上部分が削り取られたような発電パターンとなります。(グラフ参照)

全体としては4.3%程度得られる発電量が少なくなるのですが、パネルに対する発電量を最大化しようとした時に比べてパワーコンディショナの容量を15%程度落とすことができ、その分初期費用が抑えることができます。パワコンのサイズやメーカーにもよりますが、例えば5.5kWのパワコンの代わりに4.4kWが使えれば3〜4万円の初期費用を削減できると考えられます。

昼間にできるだけ電気を使う

太陽光発電からの電気でおうちの電力自給率を上げるとなった時、とても相性が良い設備が電気を使う温水器です。ヒートポンプ式のエコキュートはガス給湯器と比べてランニングコストが低く、どんな家庭にもおすすめできる設備ですが(参考:給湯器の徹底比較)、特に太陽光発電の設置家庭で、昼間の余剰電力を積極的に使いたい、という場合には効果的です。

納得のエコ生活も施工店次第

太陽光発電を見積もるとなるとメーカーや価格に目が行きがちですが、今後はここでご案内したようなシステム構成についてももう少し目を向けてみるとエコ生活がさらに充実したものになります。こうした社会的な問題に意識的な設計ができるかどうかは業者のモチベーションによって異なりますが、できるだけご自身の指針に合った施工店が見つけられると設置後の満足度も変わります。施行店探しには無料の一括見積なども活用することをおすすめします。

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