自家消費型太陽光発電と蓄電池を併用するメリットとデメリット

近年、FIT単価の低下や電気料金の高騰などによって太陽光発電の導入は、売電目的から、電気代削減を目的とした自家消費型にシフトしています。 企業による自家消費型太陽光発電の導入が広まるなか、停電対策として蓄電池を併用したいというご相談も増えています。

ここでは、企業が自家消費型太陽光発電に注目する背景と、蓄電池を併用するメリットとデメリットについて解説します。 自家消費型太陽光発電と併せて蓄電池を検討するべき判断材料としてご一読ください。

自家消費型太陽光発電が注目されている理由

自家消費型太陽光発電とは

自家消費型太陽光発電とは、太陽光発電によって作られた電気を、生活や企業活動のための電気として使用する仕組みをいいます。つまり、「自社(自分)で使う電気は、自社(自分)で作る」という考え方です。

産業用太陽光発電では、家庭用太陽光発電と異なり「全量売電」が主流だったため、差別化の意味でも自家消費型太陽光発電と呼ばれています。そのため「自家消費型太陽光発電」は、システム容量10kW以上の産業用太陽光発電を指す場合が多いです。

売電単価が低下している

固定価格買取制度(FIT)施行により、太陽光発電は「売電収益」を目的とした設置が主流でした。 FITは2012年から現在まで、太陽光発電などの再生可能エネルギーの普及を目的として施行された制度であり、現在ではその役割を果たしつつあります。

太陽光発電の市場競争によって設置費用の低下に伴い売電単価も低下しており、特に普及が進んでいた10kW以上50kW未満の低圧産業用太陽光発電では2012年の売電単価42円/kWに対して、2019年では14円/kWまで低下しています。

このように、太陽光発電の売電単価が下がる一方で、企業が負担している電気料金は高止まりしています。東京電力エナジーパートナー(低圧電力プラン)の電気料金表では、夏季17.37円/kWh、その他の季節15.80円/kWhと設定されています。

つまり、太陽光発電によって14円/kWhの電気を売るするよりも、電力会社から購入している電気を減らした方が経済的メリットが高まります。そのため、多くの企業が「売電」ではなく「電気代削減」を目的とした自家消費型太陽光発電にシフトするようになりました。

電気代(再エネ賦課金)の上昇

企業が自家消費型太陽光発電に注目する理由として、よく挙げられる問題が電気代の上昇です。

近年の電気代の推移

(画像:経済産業省 資源エネルギー庁の資料をもとに自社作成)

産業用向けの電気料金単価の平均は、2010年度と2017年度を比較すると約21%上昇しています。 さらに、2011年に起きた東日本大震災以降では、わずか4年間で約38%も電気代が上昇しています。 これは日本の電気代が自然災害や原油価格などに影響を受けやすいことが原因です。

エネルギーミックスにおけるFIT買取費用

(画像引用元:経済産業省 資源エネルギー庁|再エネのコストを考える

また、昨今では再エネ賦課金の上昇による電気代高騰が問題とされています。再エネ賦課金は電気使用量に比例して負担額が増していきます。FITが施行された2012年度の再エネ賦課金は、使用電力1kWhあたり0.22円で始まり、年々値上がりを続け、2021年度では、使用電力1kWhあたり3.36円と約15倍まで高騰しています。

再エネ賦課金は、国内に固定価格買取制度(FIT)認定を受けた発電所の増加に比例して上昇するので、国民の負担も大きくなります。電力中央研究所の調査によると2030年度の再エネ賦課金は、使用電力1kWhあたり3.5円から4.1円と推測されています。

また、再エネ賦課金は電気使用量に比例して負担額が増していきます。そのため、一般家庭よりも大量の電気を消費する企業の方が再エネ賦課金の影響を受けています。

特に、製造業などの電気使用量が多い業種では、電気使用料金とは別で数十万円もの再エネ賦課金が発生しているケースも多く見受けられます。再エネ賦課金の請求額は、毎月電力会社から送付される「電気ご使用量のお知らせ(電気料金明細書)」で確認できます。

自家消費型太陽光発電の種類

全量自家消費型

売電単価の低下、再エネ賦課金の上昇による電気代の高騰から、企業による全量自家消費型太陽光発電の導入が広まっています。全量自家消費型太陽光発電とは、事業所の屋根や遊休地にソーラーパネルを設置して発電した電気を自社ですべて使用することを意味します。

太陽光発電で発電した電気の分だけ、電力会社からの電気使用量を減らせます。 そのため、電気代に含まれる「電気使用料金」だけでなく、それに付随する「再エネ賦課金」「消費税」も削減できるため、現状の電気代削減に加えて再エネ賦課金の上昇などによる電気代高騰のリスクを抑えられます。

また、全量自家消費型太陽光発電の場合、余剰売電を行わないため、発電した電気は可能な限り使用することが望ましいです。

余剰売電型

余剰売電型太陽光発電とは、発電した電気を自家消費して、使い切れずに余った電気をFITによって売電する方法です。 使い切れていない電気を売電できるため、電気使用量が多い施設よりも中型店舗など電気使用量が多くない施設や稼働日数が少ない施設での導入が広がっています。

しかし、調達価格等算定委員会が発表した2022年度のFITでは、10kW以上50kW未満の産業用太陽光発電では「11円/kWh+消費税」が電力の買取価格になっています。前年度と比べ売電単価は下がっていますが、電気使用量が少なく発電した電気を余らせて無駄にしてしまうのであれば、FITを利用して売電収益を得る方が利益は高くなります。

また、2020年度以降から10kW以上の産業用太陽光発電の余剰売電には、地域活用要件が設定されることになりました。

地域活用要件は「災害時のレジリエンス強化やエネルギーの地産地消に資すること」と定義されています。低圧太陽光発電を設置する場合は、「自家消費型システム」、かつ「自家消費率30%以上である」ことが地域要件に含まれています。そのため、低圧太陽光発電の全量売電は廃止されました。(自立運転機能を備えているソーラーシェアリングは低圧でも全量売電が可能)

「余剰売電型」か「全量自家消費型」のどちらが最適かは、電気使用量やシステム容量など条件によって異なります。 そのため、まずは専門家に相談してみることをおすすめします。太陽光設置お任せ隊でも、実際の設置条件に合わせたシミュレーションを行い、最適な導入方法を無料でお調べします。

自家消費型太陽光発電で利用する蓄電池とは

蓄電池とは、太陽光発電で発電した電気を一時的に貯めておける装置です。 太陽光発電と蓄電池を併用することで、雨や夜間など発電が止まってしまった場合でも、蓄電池に貯めていた電気を使用して電力を賄えます。

長期間の停電対策や、消費電力の繊細な調整を目的とする場合、自家消費型太陽光発電と併せて蓄電池の設置も検討する必要があります。

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は、リチウムイオン二次電池ともいわれています。 サイズが小さくエネルギー密度が高く急速充電が可能なことが特徴の蓄電池です。

設置スペースが限られる都内のオフィスや小型施設などに設置される場面が多く、産業用蓄電池だけでなく家庭用蓄電池においても採用されています。リチウムイオン電池を使用した家庭用蓄電池の寿命は6年から10年といわれています。

また、原材料にはレアメタルのコバルトなど希少な素材が使用されるため、1kWあたりの価格はおよそ20万円と他の蓄電池と比べて高価です。

鉛蓄電池

鉛蓄電池の特徴は、1kWあたりの価格はおよそ5万円とリチウムイオン電池と比べて安価な製品が多く、長時間でも比較的安定した放電を行えます。

産業用蓄電池の中で鉛蓄電池はもっとも高いシェアを誇ります。デメリットは、他の電池と比べて大型になってしまう点です。

ニッケル水素蓄電池

ニッケル水素電池とは、正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液を用いた二次電池です。

おもにハイブリッド自動車や鉄道用の地上蓄電設備などで用いられており、1kWあたりの価格はおよそ10万円とリチウムイオン電池よりは安価ですが、寿命が5年から7年と短いことがデメリットです。

また、充電残量が残っている状態で放充電を繰り返すことで急激な電圧低下が発生する現象(メモリー効果)が起きることが指摘されています。

NAS蓄電池

NAS電池とは、鉛蓄電池と比べてエネルギー密度が3倍高く、同容量で設置スペースが3分の1程度になるコンパクトさが特徴の大容量蓄電池です。

また、繰り返し利用https://test.ams-japan.net/ができて寿命は15年と長く使用できます。 設置コストは1kWhあたり4万円とコストパフォーマンスに優れているのが特徴です。 構成する材料であるナトリウムや硫黄は資源が豊富であり、量産化されればコストカットできる可能性があります。

ただし、NASと水が合成することで火災を引き起こす危険性があるなど、使用方法に注意が必要です。 作動温度が300℃程度であり常温では作動しないため、ヒーターなどで加温が必要など一般的に普及するまでの課題もあります。都市部の変電所や再生可能エネルギーなどの大規模な電力貯蔵用として使用が期待されています。

自家消費型太陽光発電で蓄電池を併用するメリット

発電できない夜間や曇りの日でも電気が使える

太陽光発電は「太陽からの光エネルギー」を吸収することで発電する仕組みです。 曇りの日は発電量が減少し、雨の日や夜間などは発電できません。

しかし、蓄電池を併用することで、雨や夜間など発電が止まってしまう状況でも貯めておいた電気を使用できます。自家消費型太陽光発電で電気代を削減するためには、電力会社から購入している電力量を抑えることが重要です。

そのため、悪天候でも蓄電池の電気を使用することで、購入する電力量を抑えられます。 また、デマンドコントロールによる基本料金(最大デマンド)を下げる施策も実施できます。

非常用電源として利用できる

近年、地震や台風など自然災害による停電被害が増加しています。 日中時の停電においては、太陽光発電が通常作動していれば、パワーコンディショナを自立運転に切り替えることで発電した電気を使用できます。

しかし、雨の日や夜間での停電には、太陽光発電のみでは対応できません。 そこで蓄電池を併用することで、天候や時間帯の制限を受けずに日中に貯めていた電気を使用できます。

近年では、非常事態発生時において従業員の安否確認、取引先企業との緊急連絡のためのOA機器のバックアップ電源、事業の継続・早期復旧を図るBCP対策の一環として、太陽光発電と蓄電池による停電対策を検討する企業が増加しています。

自家消費型太陽光発電で蓄電池を併用するデメリット

定期的な交換が必要

基本的に蓄電池には寿命があり、使用につれて性能も落ちていきます。 そのため、寿命を迎えた蓄電池は交換が必要になります。 また蓄電池とは別に、パワーコンディショナも10年程度で交換が必要となります。

設置スペースが必要

産業用蓄電池はサイズが大きく、ある程度の設置スペースを確保する必要があります。 たとえば、Panasonicのリチウムイオン蓄電システムLJMH208(容量20kWh)の仕様書によると、本体サイズは幅1000mm×奥行940mm×高さ1850mm(チャンネルベース、排気フード含む)と記載されています。

制御盤やパワーコンディショナ、排熱のための通気経路や設備を導入する必要がある場合、それらのスペースも確保する必要があります。

投資回収年数が長くなる

メーカーによって若干変動しますが、産業用蓄電池の相場は15万円から20万円/kWh前後であり、非常に高額な設備投資となります。(工事費別)

そのため、太陽光発電と産業用蓄電池を同時導入した場合、投資回収期間が太陽光発電単体と比べて長くなります。 実際に、当社にて自家消費型太陽光発電と産業用蓄電池の同時導入をご検討される企業様の多くは、投資回収よりも停電対策を目的とされるケースがほとんどです。

環境省より、令和3年度の補助金制度として「地域レジリエンス・脱炭素化 を同時実現する避難施設等 への自立・分散型エネルギー 設備等導入推進事業」が施行されています。 条件を満たす場合は、補助金を利用して産業用蓄電池の投資回収年数を短くすることも可能です。

まとめ

自家消費型太陽光発電と産業用蓄電池を併用することで、夜間や曇り、雨の日など太陽光発電の発電量低下の際でも電気を使用できます。

産業用蓄電池の導入コストは、数百万円から数千万円と非常に高額ではありますが、補助金制度を活用することで投資回収年数を短くできます。

事業所への自家消費型太陽光発電と蓄電池の導入に関して、疑問やご質問などございましたら一度お問いわせください。

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