太陽光発電の耐用年数・寿命

シリコン系より化合物系?太陽電池の種類別にソーラーパネルの耐用年数を徹底比較

太陽光発電の耐用年数(寿命)について、30秒で要点説明

国税局が定める太陽光発電の法定耐用年数は17年、売電価格の固定期間は20年20年の経年後も出力を維持し、40年稼働を目指している実際の稼働システムの存在は、ソーラーパネルの寿命がさらに可能性に満ちていると言えそうです。

ただ、太陽電池の種類によっても経年劣化率は異なり、パネルによっては20年で15%の出力の差につながる可能性もあります。さらにはメーカーによるパネルの産地で劣化の差も指摘されています。


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太陽光発電の法定耐用年数

国税庁の分類に従うと太陽光発電や風力発電の設備は「電気業用設備→その他の設備→主として金属製のもの」に属し、法定耐用年数は17年が適用されます。法人や個人事業主が事業用に設備投資として太陽光発電を購入した際は、購入費用を17年で減価償却することになります。ちなみに通常の設備投資と異なり、太陽光発電はグリーン減税という優遇税制を利用することも可能です。

独立型太陽光発電の法定耐用年数

注意が必要なのが自家消費用として製造工場などに設置し施設内で創った全力を消費する場合。この場合は発電された電気により稼働する機械によって作られた生産物(最終製品)に係る設備として耐用年数が定められます。例えば自動車製造業者が自動車を製造する工場の電力を供給するために設置した独立型の太陽光発電の法定耐用年数は、輸送用機械器具製造業用設備の9年が適用されます。

一般的な太陽光発電システムの耐用年数

さて上述はあくまで法的な耐用年数の話で、特にソーラーパネルは17年を超えても十分使い続けられる場合がほとんどと言えます。一般には期待寿命として、ソーラーパネル20~30年、パワーコンディショナー10~15年と言われます。パワーコンディショナについては、例えば冷蔵庫や洗濯機の取り替えを考える時期とほぼ一致するのではないでしょうか。15年を超えたからといって必ずしも故障したり使えなくなるわけではなく、長く使えるかどうかはいかに丁寧に使い続けられるかどうかにかかっていると考えられます。一方でソーラーパネルがパワコンに比べて耐用年数が長いと考えられているのは、機器自体に可動部が無く摩耗や故障が少ないことが主な理由に挙げられます。

桑野太陽光発電所は設置20年一度も故障無し

桑野太陽光発電所

image via bloomberg

最も古いと言われる実用の住宅用太陽光発電は元三洋電機社長の桑野幸徳氏の自宅に設置された太陽光発電です。2012年7月28日に20周年を迎えたこのシステムは20年間、ソーラーパネルはもちろんパワーコンディショナーも一度も故障していないといいます。

現在は太陽光発電技術研究組合理事長を務める桑野氏は「太陽電池が寿命30年、40年を目指せば、在来型の電力に十分対抗できる」と語ります。桑野氏が社長を務められた三洋電機は現在パナソニックに統合され、三洋電機時代に発表されて以来高性能太陽電池として人気の高いHIT太陽電池もパナソニックブランドとして販売されています。

他にも1983年から30年以上稼働し続ける奈良県高取町の壷阪寺に設置されたシリコン系の太陽光パネルは、2016年に産業技術総合研究所によってその稼働状況が調査されましたが、驚くほどに出力劣化が少ないことが分かったといいます。産総研ではあらためてその性能について研究所で検査を行うということで、詳細が分かり次第こちらのページでもご案内します。

期待寿命を乗り越えた先はあなた次第

20年を超えて使い続けられている実例はあるにせよ一定年数を過ぎると摩耗により機器の故障率が上がってくるのは実際のところでしょう。適切なメンテナンスを行っていれば寿命を伸ばすこともできますが、30年前の冷蔵庫を見ていただいてもお分かりのように、使い続ければ使い続けるほど最新モデルとのスペックの差が広がり、もはや新しいパネルを買った方が経済的と言える状況となることは容易に想像できます。

環境意識の高い方にはぜひ導入時点で環境負担の少ないシステムの選択を一考していただければと願うところです。

ソーラーパネルと経年劣化

寿命を考える際セットで考えられることが多い概念として経年劣化が挙げられます。つまり、20年後でも同じだけの出力を得られるのか、それとも年を負うごとにパフォーマンス(≒発電量)は落ちていくのかということです。残念ながら20年後も初年度と同じだけの発電量が得られるかどうかは研究によって否定されています。つまり、ソーラーパネルは経年劣化があると一般的に考えながら、投資するのであれば計画を立てるべきだと言えます。この項では、実証実験の研究結果などの実例を挙げながらソーラーパネルの経年劣化について理解します。

20年で出力は定格の85~90%に?ソーラーパネルの種類によって経年劣化に差がある

はじめに、産業技術総合研究所による出力劣化特性評価の実証実験をご案内します。この実験では多結晶シリコン、単結晶シリコン、CIS、アモルファスシリコン、ヘテロ接合の種類の異なる太陽電池において5年間曝露試験を行い、その出力低下の様子を確認したものです。

実験結果としては、多結晶における出力の低下率は5年間で2.3~2.8%、単結晶が3.2~3.9%、アモルファスは5.7%、パナソニックのHITパネルに代表されるヘテロ接合の太陽電池は2.0%というデータとなっています。

CIS太陽電池は2年目は1年目と比べて1.02倍超の出力に一旦増えたのち出力が下降しており、一般に光照射効果と言われる現象が確認されます。5年のスパンで見た場合1年目と比べて1.4~1.5%の出力低下率に収まっているものの、2年目以降の出力劣化率はアモルファスシリコンに次いで大きくなっています。

以下のグラフではこの実験結果をもとに、20年の各種電池の出力劣化の推移をシミュレーションしています。

太陽電池の種類と経年劣化

(%)
  • 実験では1年目に得られた出力を100とし、2年目以降の出力の低下率をはかるという方法を取っていますが、CIS太陽電池に関しては複数の実験において、シリコン系のパネルと比べて少なくとも出力比1.05倍の発電量が初年度において得られることが分かっているため、表では1年目をシリコン系は100、CISは105として掲載しています。
  • 表は5年間にわたって行われた実験の結果を使い、同等の劣化率が20年間変わらず続くと仮定した場合の出力の変化をご案内したものです。

20年間で徐々に減っていくことが予想される各太陽電池の出力は太陽電池の種類によって20年間で15%超の差になることが、シミュレーションから分かります。事業者にとっては20年でどれだけ劣化し、劣化も含めて累積でどれくらいの発電量ないし売電収入が得られるのかは特に気になるところかと思います。以下のテーブルでは具体的な数値をご案内しています。

パネル種類 単結晶 多結晶
5年後 96.4% 97.4%
10年後 92.2% 94.3%
20年後 84.2% 88.4%
総計 18.4倍 18.8倍
20年の売電収入 58.7万円 60万円
CIS/CIGS ヘテロ接合(HIT) アモルファス
98.5% 98% 94.3%
92.5% 95.6% 87.6%
81.4% 90.8% 75.7%
19.3倍 19.1倍 17.5倍
61.6万円 60.9万円 55.8万円
パネル種類 単結晶 多結晶 CIS/CIGS ヘテロ接合(HIT) アモルファス
維持できる
発電量
5年後 96.4% 97.4% 98.5% 98% 94.3%
10年後 92.2% 94.3% 92.5% 95.6% 87.6%
20年後 84.2% 88.4% 81.4% 90.8% 75.7%
20年間の発電量総計(出力比) 18.4倍 18.8倍 19.3倍 19.1倍 17.5倍
20年間の売電収入 58.7万円 60万円 61.6万円 60.9万円 55.8万円

太陽電池の種類によって1割もの売電収入の差が出ることが確認できますが、勘のいい方はそれぞれの太陽電池のそもそもの価格の違いについてお気づきになるかと思います。売電収入が一番少ないアモルファスシリコンですが、一番パネルの価格が安いため大規模な産業用でよく利用されます。他の種類においては一般的には「アモルファス<CIS<多結晶<単結晶<ヘテロ接合」の順に価格が高くなると考えられています。20年のスパンで見た際に一番多くの売電収入が見込めるCISはアモルファスに次いで安価なパネルで、このコストパフォーマンスの高さは近年注目が高まっている理由の一つと言えます。

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実際の稼働パネルは10年で劣化率平均2.5%

住環境計画研究所が運営するソーラークリニックでは、全国の太陽光発電設置家庭から送られた2000件以上の発電量データを毎月集計しています。以下では10年以上稼働している発電所において、年数の経過とそれにともなう出力の変化をグラフでご案内しています。

10年間で劣化するパネルの出力

10年間で劣化するパネルの出力
  • ソーラークリニックのデータ収集方法は自主性となっているため、サンプルの中立性やデータ自体の信ぴょう性については確証されたものではないことをご了承ください。
  • グラフは各発電所の実際の発電量を示したものではなく、日射量のデータとの相関性においてパフォーマンス度合をはかる日射量比の年間総計を元に作成しています。

約50件分の全国に広がる家庭用太陽光発電の発電量の記録を見ると、10年目には1年目よりも多くの発電量が得られているような例も少なくない一方で、全体としての劣化率を示すピンクの線をご覧いただくと分かるように平均としては年を重ねるごとに確実に発電量は落ちていることが確認できます。ただ10年後の劣化率は平均2.5%と、上述の産業技術総合研究所による研究結果を元に算出した劣化率(4.4~12.4%)と比べて少ない結果となりました。

寿命の長い発電事業は環境にも優しい?

昨今増え続ける産業用の太陽光発電事業ですが、20年の固定価格買取期間終了後はメンテナンス費を考えて撤退・廃棄する業者が増えることが予想されます。採算上の効率性の判断は事業主の選択に委ねられていますが、事業全体を通してできるだけ環境負担を少なくしたいという場合には寿命の問題は少なからず関わってきます。

経年劣化の少ないパネルを選んで息の長い事業を

工場屋根などに設置をお考えの場合は土地代も必要ないため、同じ機器をできるだけ長期間稼働させながら多くの発電量を得る方が採算性が高いと考えられます。パネルの重さに耐えられる屋根であれば、耐用年数の長さで有利なパナソニックのHITパネルなどがおすすめできます。通常ソーラーパネルの保証は10年~25年ですが、最近では出力30年を保障して品質をアピールするソーラーワールドのようなメーカーもあります。

適切なメンテナンスは売電収入も増やし、寿命も延ばす

太陽光発電所の新設が増えるにしたがってロボットによるパネル洗浄作業から羊を使った除草まで、安価で効果の高いメンテナンスの開発が盛んに行われています。中でも比較的安価に行える、遠隔監視システムはバリエーションも豊富になってきています。異常に早期対処して発電量低下を防ぎながら売電収入の思わぬ低下を防ぐ経済面でのメリットに加えて、劣化や故障につながる異常の早期発見で、システムの耐用年数の長期化にも効果があると考えられます。

リサイクルできる機器の使用

現在多く建設されている設備が寿命を迎え始める2030年前後にはパネルのリサイクル方法が確立されて、事業の撤退後にはリサイクルというルートが標準化されていることが期待されます。これは今後太陽光発電業界をあげて取り組むべき課題ですが、すでに2005年からメーカー主導でのリサイクルプログラムを行うファーストソーラーのようなメーカーもあります。

またパネル以外にも木製架台を使った設備などが注目を集めています。腐食加工を施した木製架台は、事業撤退時にはバイオマス発電の燃料にするなどごみを減らせるメリットに加え、地元の間伐材を使うことによる地域貢献、環境貢献(適切な間伐は森林の総合的なCO2吸収量の増加につながる)も注目されています。

施工にも質あり 信頼性の高い施工店を選ぶ

施工店は価格だけでなく施工実績や企業沿革といった総合した判断基準で選ぶことをおすすめします。施工店の倒産で前金数億円分を損したというは極端かもしれませんが、施工上の問題に起因する故障を最低限に抑えることは、寿命長期化にもつながります。

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中国製パネルの劣化率は10年で50%低下って本当?
生産国よりメーカー体質・企業理念を見るべき

2012年10月12日に出ていた週刊ポストの記事「ある実験データによると、実は中国製のソーラーパネルは経年劣化が激しく、10年後には出力が50%くらいに低下するのではないかと懸念されている」という記載がありました。サイトに載っている限りでは、どういった根拠があるのかはわかりませんが、紙面では「ある実験」の内容はもう少し詳しいのでしょうか。

10年で50%というと海外メーカーが掲げる25年出力保障を全製品に適用しなければいけない程の規模であり、とても非現実的な数字といえます。

一部過激な報道で中国製品が叩かれていますが、各メーカーの生産拠点比較でもお分かりの通り純粋に国産のパネルを製造しているメーカーは減ってきており、もはやパネルの生産国で品質を語れるような単純なものではなくなってきています。生産拠点が海外だから品質・性能が下がると結論づけるよりも、むしろメーカーの体質・ビジョンを見極める方が、適切な判断を下せそうです。(おすすめメーカーと選び方も併せてご確認ください。)

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