電気に関する基礎知識｜太陽光発電のいろはみちしるべ

太陽光発電は、電気を作り出すしくみです。
もし仮に、太陽光発電を知ろうと思うのであれば、そもそも、太陽光発電が生み出す電気とは何か、どんな性質を持っていて、どういう原理で発電されるのかを知ることが不可欠になります。なぜなら、原理の原理だからです。
しかし、基本的に、太陽光発電を導入する際には、特に知る必要もないことでもあります。
なぜなら、太陽光発電を導入することの目的は、原理を知ることではないからです。
大切なのは、そういった知識を得ることではなく、科学が証明した原理によって作られた太陽光発電システムを、どう使うかという点になるからです。
それは、ほとんどすべての人が、どうして車は動くのか、を知らないまま運転しているのと同じ理由からです。ガソリンを入れて爆発させて、ピストンが上下運動して、歯車が回ることで動力を得るということ、そもそも動力とは、、、、と気にしたことはないですよね？しかも、今の車は、非常に複雑になっているため、そんな原理まで知ることは非常に困難でしょう。

以上のことから、ほとんど多くの人にとっては関係ありませんが、一部詳しく知りたい方や、しっかりと原理を知ってからでないと何事も決められないという方に向けて、電気についての基礎知識をまとめておきたいと思います。

電気とは？

電気とは、「電荷の移動や相互の作用によって生じる様々な物理現象の総称」を指します。
少し？まったく？わからないと思いますので、解説したいと思います。
　学生の時に習ったと思いますが、物質をつくっている最小の粒子を原子＝アトムといいます。
　この原子の結びつきによって作られる物質が、最小の単位で存在できる状態を分子といいます。
　例えば、二酸化炭素を例にとってみると、二酸化炭素をどんどん小さく分けていくとCO2という分子になりますが、この分子は、C（炭素）とＯ（酸素）という原子が結びついてできているわけです。　そして、原子と原子を結びつける働きをしているのが、電子という原子よりもさらに小さい物質です。これ以上、分解できないもの、素粒子というものになります。※原子もそもそも原子核の周りを自由電子が飛び回ることでできています。電子は、惑星のように原子核という素粒子の周りをぐるぐる回っています。そして、原子と原子が並んで分子になると、今度は、電子の動きが活発になります。電子には、分子のまわりを回 るだけのものと、自由に飛び回れるものの2種類があります。二酸化炭素の場合は分子がたくさんあるだけで、すべてが１つの塊になっているわけではいので、二酸化炭素は形を変えることができます。これに対して、鉄＝Feなどでは全部がより強固につながっているので、電子はそのひとつの塊の中を自由に飛び回ることができることになります。
このひとかたまりの中を自由に飛び回れる電子を、「自由電子」といいます。自由電子は、普段は無規則に動き回るのですが、ある時、規則性をもって動くようになれ、「流れ」になります。これが、電気です。この流れが、自然の中で自動でできる現象を静電気といいます。
　一般に電気というと、静電気ではなく、動電気を指します。私たちが生活の中で活用する電気のことです。動電気は、静電気と違って、いつも「決まった方向」に「一定の強さ」で流れる電気のことを指します。つまり、動電気を作ることを発電と呼ぶのです。

電流、電圧、電力とは？

電流とは、ある経路の中を流れる電気の量のことを指します。
電流は、「Ａ（アンペア）」という単位でその量を表現します。
電流のイメージをガソリンに置き換えて考えると、ガソリンの量＝リットル、ガロンということになります。

電圧とは、電流を流すための圧力のことを指します。
電気を流そうとする力のことを指し、電圧は「Ｖ（ボルト）」という単位で、圧力を表現します。
　電圧のイメージをガソリンに例えれば、「給油タンクから供給されるスピード、単位時間あたりの量」といってよいでしょう。

　電力とは、電流によって一定時間になされる仕事率のこといい、仕事の量といえます。
一番わかりにくいですが、ガソリンにたとえると、「給油されたガソリンの量」ということができます。
それぞれの状態で、単位名前が異なるため、わかりにくいのですね。
ちなみに、電力は「Ｗ（ワット）］という単位で力として表します。

ｋWとｋWh、直流と交流

キロワット（kW）とは、ある瞬間の電気の量のことを指します。
キロワットアワー（kWh）とは、1時間あたりに流れる電力の量を示します。
　5kWの出力を持つ発電機器が１時間発電した際につくられる、電力量が5kWhとなります。
　直流というのは、一方向に向かって流れる電気のことで、現代社会で使われるケースとしては、乾電池などが有名です。
常に、電圧と出力方向が一定なのが、特徴です。
　交流とは、家庭用の電源などに代表される電気で、一定周期で電気の流れる向きが変わるのが特徴です。
太陽光発電は、直流の電気しか発電できないので、パワーコンディショナーで交流に変換することで、家庭で使えたり、売電できたりすることになります。電力会社の電力網や、家庭の中では、常に電力は交流の状態で存在しているためです。

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各用語の解説

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