太陽光発電と蓄電池システムの経済効果：シミュレーションと分析（電気代上昇率  vs 経年劣化率のインパクト比較）

対象読者

本記事は、以下の方々を主な対象読者としています：

• 太陽光発電システムや蓄電池システムの営業担当者
• 再生可能エネルギー関連の技術者
• エネルギー政策立案者や研究者
• 太陽光発電や蓄電池システムの導入を検討している一般家庭や事業者
• 持続可能なエネルギーソリューションに関心のある投資家や企業経営者

前提条件と検証する仮説

前提条件

• 電気料金上昇率：年率2%、3%、4%の3パターン
• 太陽光パネルの劣化率：初年度1%、二年度以降0.5%/年
• 蓄電池の劣化率：年率3.5%
• 分析期間：15年、20年、30年、35年
• 家庭用と事業用の2つのシナリオを検討

検証する仮説

「太陽光発電と蓄電池システムの導入において、長期的には電気料金上昇によるメリットが設備劣化によるデメリットを上回り、経済的に有利となる」

シミュレーションの詳細

パラメータ設定

計算ロジック

シミュレーションの核となる計算ロジックを以下に示します：

def calculate_impact(years, electricity_rate_increase, initial_electricity_rate, initial_production, initial_battery_capacity):
    solar_degradation = np.array([0.99] + [0.995] * (years - 1))
    solar_production = initial_production * np.cumprod(solar_degradation)
    
    battery_degradation = np.power(0.965, np.arange(years))
    battery_capacity = initial_battery_capacity * battery_degradation
    
    electricity_rates = initial_electricity_rate * np.power(1 + electricity_rate_increase, np.arange(years))
    
    baseline_cost = initial_production * initial_electricity_rate * years
    actual_cost = np.sum(solar_production * electricity_rates)
    
    degradation_impact = baseline_cost - actual_cost
    rate_increase_impact = actual_cost - (initial_production * initial_electricity_rate * years)
    
    return degradation_impact, rate_increase_impact
        

この関数は、設定された年数、電気料金上昇率、初期条件に基づいて、太陽光パネルと蓄電池の劣化による影響と電気料金上昇による影響を計算します。

シミュレーション結果

家庭用シナリオ

事業用シナリオ

結果の分析と考察

家庭用シナリオの分析

家庭用シナリオにおいては、以下の重要な点が観察されました：

• すべての期間と電気料金上昇率において、電気料金上昇による経済的メリットが設備劣化によるデメリットを上回っています。
• 最短の15年シナリオでも、最も控えめな電気料金上昇率（2%）でも約7万円の純利益が見込まれます。
• 期間が長くなるほど、また電気料金上昇率が高いほど、純利益は大きく増加します。35年・4%上昇率シナリオでは、約388万円の純利益となります。
• 設備劣化の影響は、15年で約6.6万円、35年で約36万円と、長期的には無視できない金額になりますが、それを大きく上回る電気料金上昇のメリットがあります。

事業用シナリオの分析

事業用シナリオでは、さらに顕著な経済的メリットが観察されました：

• 家庭用と同様に、すべてのケースで電気料金上昇のメリットが設備劣化のデメリットを上回っています。
• 最も控えめな15年・2%上昇率シナリオでも、約65万円の純利益が見込まれます。
• 長期・高上昇率シナリオでは、非常に大きな経済的メリットが期待できます。35年・4%上昇率シナリオでは、約3.6億円の純利益となります。
• 設備規模が大きいため、劣化の影響も大きくなりますが（35年で約336万円）、それを大きく上回る電気料金上昇のメリットがあります。

総合考察

本シミュレーション結果から、以下の重要な洞察が得られました：

1. 長期的な経済的メリット： 太陽光発電と蓄電池システムは、長期的に見れば明確な経済的メリットをもたらします。特に事業用システムでは、その効果が顕著です。
2. 電気料金上昇の影響： 電気料金の上昇は、システム導入のメリットを大きく増加させる要因となります。将来の電気料金上昇を見越した投資判断が重要です。
3. 設備劣化の影響： 太陽光パネルと蓄電池の劣化は無視できない要素ですが、そのデメリットは電気料金上昇のメリットによって十分に相殺されます。
4. 投資回収期間： 初期投資を考慮していないため直接的な投資回収期間は算出できませんが、純利益が発生するまでの期間は比較的短いと推測されます。
5. スケールメリット： 事業用システムは家庭用に比べて大きな経済的メリットが期待できます。これは、スケールメリットによる効率性の向上を示唆しています。