☀太陽光発電所のパネル・パワコンの寿命、経年劣化について

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太陽光発電投資を始める時、絶対に気になる設備の寿命や故障原因。どんなことに気をつけるべきなのか知っておきたいですよね。
既に太陽光発電所を持っているという方で、知らない方もいらっしゃるかもしれません。

この記事では、気になる寿命や劣化原因、故障した際の費用まで解説します!

太陽光パネルとパワコンの寿命・経年劣化はどのくらい?【実例紹介】

太陽光パネルの寿命

太陽光パネルは法定耐用年数としては17年と国税庁で定められています。そのため17年で減価償却することになりますが、実際の太陽光パネルの寿命は基本的には20〜30年を見積もって頂いて大丈夫です。

住宅用太陽光パネルにおいてもメーカーは25年保証を付けていることが多いのでまず20年、もしくはそれ以上もつことも十分にあり得ます

パワーコンディショナーの寿命

パワーコンディショナーの寿命は10〜15年だと考えていただくのがよいかと思います。

そもそもパワーコンディショナーとは、直流で作られた電気を家庭用で広く利用できるよう交流に変換する機のことです。家電製品と同じものだと思っていただくと早いかと思いますが、稼働する部分が多いので10〜15年程度で故障してしまうケースが多いです

しかし、絶対に15年で故障してしまうわけではなく、扱い方によってはより長くもつ可能性もあります。

太陽光パネルの経年劣化率

太陽光パネルは20〜30年もつといっても、同じ発電量をずっと保つことができるわけではありません。年々発電効率は悪くなってしまいます

太陽光パネルの経年劣化の程度はパネルの素材によって大きく異なるものです。

産業技術総合研究所によって行われた実験によると、設置時の電力を100として5年間で下記のデータの分、効率が悪くなっていくそう。

参考までに10〜20年のデータとして単純計算で算出しました。

(パネルの種類) 5年間 10年間 15年間 20年間
単結晶シリコン 3.2〜3.9% 6.4〜7.8% 9.6〜11.7% 11.8〜15.6%
多結晶シリコン 2.3〜2.8% 4.6〜5.6% 6.9〜8.4% 9.2〜11.2%
アモルファスシリコン 5.7% 11.4% 17.1% 22.8%
ヘテロ接合型 2.0% 4.0% 6.0% 8.0%
CIS・CIGS 1.4〜1.5% 2.8〜3.0% 4.2〜4.5% 5.6〜6.0%

実例紹介

劣化率をご紹介しましたが、まだまだ世間に普及してから日が浅く、たくさんの実例があるわけではないので、実験結果の正確さに裏付けがあるわけではありません

中には20年間ソーラーパネルどころかパワーコンディショナーさえ故障していない例もあり、ソーラーパネルの耐久性や劣化率は未知の領域だとも言えます。

参考として国内で有名な長期稼働実績のあるソーラーパネルを2つご紹介します。

〈佐倉ソーラーセンター〉

出典:公共・産業用太陽光発電システム 京セラ

稼働開始:1984年8月(35年経過)※2019年時点
メーカー:京セラ
出力:43kw
劣化率:13%前後
場所:千葉県佐倉市

研究開発と啓発を目的に設立されました。国内初となる大規模太陽光発電システムです。

〈壷阪寺〉

壷阪寺のソーラーパネルの画像

出典:産業用太陽光発電システム シャープ

稼働開始:1983年(33年経過)※2016年時点
メーカー:シャープ
出力:1.4kw
劣化率:6.4%前後
場所:奈良県高市郡高取町

自然エネルギーで観音様を照らしたい、という当時の住職の強い想いから設置されたソーラーパネルです。
もちろん、蓄電のシステムも併用されており、民間で使われた世界最古の太陽光発電システムとして、注目を集めています。

上記の2例では、品質が良いという事もあると思いますが、30年以上前の商品にしてはかなり低い劣化率になっています。
太陽光パネルが半永久と言われるのもうなずけますよね。

太陽光パネルの経年劣化の原因と理由

ソーラーパネルの故障は、製造工程や設計上の問題もある一方で、長期的な稼働による故障や劣化率の上昇も考えられます。

太陽光パネルの構造

詳しい故障原因に入る前に、簡単に太陽光パネルの仕組みをご説明します。事前に理解しておくことで、故障原因が理解しやすくなると思います。

ソーラーパネルの構造

太陽光パネルの構造は、発電素子である『セル(半導体)』を、湿気・高温・衝撃から守り、確実に電気を流す事を目的として設計されています。

構成部材はセル(規格にもよりますが、1枚のパネルに60枚くらいのセルを使います)、保護材(エバ、バックシート)、強化ガラス、配線関係部材、フレームです。

セルの発電出力の均一性、バックシート、EVAの防湿性及び衝撃吸収性、ガラスの強度、配線関係の密閉性、フレームの耐荷重などがソーラーパネルの長期耐久性を支えています。

急激な劣化の主な要因は湿気、はんだ付けの不良、セルのクラックです

劣化原因① ホットスポット

ホットスポットとは、何らかの原因でパネル内に大きな抵抗が生まれることで、パネルが部分的に熱を持つ現象のことをいいます

〈電気回路・配線の接続不良〉

セル同士をつなぐ導線のはんだ付けが甘く、負荷がかかったときに導線が剥がれ、抵抗を生んでしまう状態です。
セルの破損は外見上は発見が難しく電流が遮断されてしまい、漏電による火災などに繋がるケースもあります。

〈ヒビ・割れ〉

丈夫に設計されているソーラーパネルですが、地震や風などによって細かくひびが入ることがあります
これによって電気の流れに対して抵抗が生じホットスポットにつながることがあります。目に見えないほどの細かい割れはマイクロクラックと呼ばれ、たとえ見えなくてもホットスポットの原因になりえるので注意が必要です。

〈ガラス表面の汚れ〉

黄砂やPM2.5、花粉や排気ガスなどの粉塵・落ち葉・鳥のフンなど外的要因でもホットスポットが発生します

特にPM2.5などは、放置すると汚れが落ちなくなる事もあるようです。

水道水で洗浄した為に、カルキの付着によりガラス面が白濁したり、ブラシでこすったために、ガラス表面が傷だらけになる事もあります。
こうした場合の発電出力の低下は5~10%程度です

〈影〉

ホットスポットは影によっても発生します。電柱やテレビアンテナ、木などの影が常にソーラーパネルの一部にかかっていることでその部分にのみ抵抗が生まれてしまい、ホットスポットとなります。

劣化原因②パネル層間剥離

基本的にはパネル内に水分が侵入しないよう設計されていますが、細かい水蒸気などの水分が侵入し、樹脂が劣化することで内部に多くの水分が入り込んでしまうことにつながります。

また、水分による樹脂の劣化は空気の侵入にもつながります。層間剥離が起きると、その部分は白く変色します。変色した箇所は発電しないだけでなく、他のセルの発電の妨げにもなります

よく起こることではありませんが、地域によっては起こりやすいところもあるので注意が必要です。

劣化原因③フレームの破損

フレームの破損はめったに起こることではありません。しかし、豪雪地帯では雪の重みでフレームが壊れ、パネルの変形につながったケースもあるようです

さらにフレームの破損も中に水分を入れてしまい、ホットスポットにつながる可能性もあります。

太陽光発電所のパワコン交換費用

パワーコンディショナーは熱に弱く、熱を逃がす役割の換気フィルターが詰まることで壊れてしまったり、雨水が入り込むことで故障してしまったりします

メーカー保証が10年ついていることがほとんどですが、それでもなるべく壊れないようにメンテナンスをこまめに行うことで故障を防ぐことができます。

メンテナンスをこまめに行なっていても故障してしまった場合、できるだけ早く交換しなければ発電した電気を変換することができず、無駄にしてしまいます。

交換には一体いくらかかるのか、軽くご紹介します。

新品にする場合

新品にする時には約20万円かかると見積もれば大丈夫です

しかし、電圧によって値段は大きく変わり、メーカーや機種によっても変化します。

修理する場合

修理する時には5〜10万円くらいを見積もっていれば大丈夫でしょう

故障してしまった場合は、修理するほうが安上がりですが、他の部品が壊れてしまう可能性もありますし、経年劣化で変換効率が下がるので、どちらが良いのか一概には言えない側面があります。

点検頻度

劣化を防ぎたいからといってこまめな点検がいいのかというと、必ずしもそうではありません。

例えば、低圧50㎾程度の発電所で一度の検査で経費が4万円かかり、不具合が1枚発見されたと仮定します。

かけたお金4万円+修理費用3万円と仮定すると、
7万円の出費に対し、パネル1枚の1年での発電量は売電換算で5000円~12000円くらいです。

発電量低下の度合いにもよりますが、こまめな点検が費用対効果として必ずしも良いわけではありません

不具合の発見

効率的に発電を行うには、故障や不具合の発見を早く行うということが欠かせません。しかし、太陽光パネルの性能評価は大変難しいのが実情。

かといって、高い頻度でデータ測定などを行う事はあまり良い選択肢ではありません。

そこで大事なのはやはり発電量の定期的な監視と、周囲の発電所との比較です
なるべく細かい単位で行えるとより不具合の発見がしやすくなります。

周囲の発電所との比較など、発電量低下からの異常発見の方法については、

太陽光発電投資の運営ガイド

でも触れているので、こちらもご覧ください。

肝心なのは経年劣化や寿命の想定をあらかじめすること!

太陽光パネルの劣化は避けて通ることが出来ないものです。

だからこそ、故障や修理の問題が起きてから考えるのではなく、起きる前から、対策と対応をイメージしておくことが素早い対応と復帰につながります!

そのためにも想定外の出費だけでなく、パワーコンディショナーの交換も含めてある程度の修繕積立金を用意しておくことを強くおすすめします。

また、目視では見えにくく、発見が遅れがちな太陽光パネルの不具合

早期発見の為にも、毎月の売電データのチェックと周辺発電所との比較、規模に応じた定期的な点検を行うようにしていきましょう!

最近では、ドローンを使ったパネル洗浄とサーモカメラでのチェックを行う低コスト検査サービスもあります。

太陽光発電所の健康状態が気になる方はぜひ、こちらの記事もご覧ください.

ドローンを使った太陽光発電所の維持管理

まとめ

太陽光発電はメンテナンスフリーという風に言われていたときもありますが、全くそんなことはありません。

設備の寿命と故障の原因を知り、それを防ぐための点検やデータ管理に少しでも目を向けることで、より長く高効率で発電することができます。

何十年も付き合っていく太陽光発電設備だからこそ、大切にして発電投資を成功させましょう!

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