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1958年3月17日、アメリカの2番目の衛星ヴァンガード1号が宇宙に打ち上げられました。送信機は化学電池と太陽電池で駆​​動されていました。米軍は幾度となく躊躇しましたが、ハンス・ツィーグラー（1911年～1999年）は、太陽電池で駆​​動すれば電池よりも長く送信機を動作させることができるという自身の考えを通しました。軍の予想に反し、送信機からの信号は1964年5月まで受信され、その後送信は停止しました。.

この小型衛星とそれに携わった科学者たちの成功は、それまでほとんど知られておらず、何よりも高価だった太陽電池の初の実用化の基盤を築きました。その後長年にわたり、太陽電池は主に宇宙用途向けに開発が進められました。火星にまで到達する衛星や宇宙探査機にとって理想的な電源であることが証明されたからです。その結果、宇宙船の稼働時間はバッテリー電源に比べて長く、依然として高かった太陽電池のキロワット時あたりの価格をはるかに上回りました。さらに、太陽電池は当時も現在も、同様に長時間の稼働を可能にする放射性同位体熱電発電機よりも安価でリスクが低いという利点がありました。そのため、ほとんどの宇宙船は電源として太陽電池を搭載しており、現在も搭載されています。.

2008年には、高効率太陽電池が、30基以上のトランスポンダー（各トランスポンダーの送信電力は約150ワット）を搭載した通信衛星に数キロワットの電力を供給したほか、宇宙探査機のイオンスラスタの推進エネルギーにも利用されました。2011年8月に打ち上げられたジュノー宇宙探査機は、木星を周回する際に、特に高効率で耐放射線性に優れた太陽電池から電力を得る初の宇宙船です。現在運用中の約1,000基の衛星のほぼすべてが太陽光発電で稼働しています。宇宙空間では、1平方メートルあたり220ワットの電力出力が達成されています。.

出典：太陽光発電の歴史

ドイツの太陽光発電設備容量 – 画像: Xpert.Digital

ドイツにおける系統接続型太陽光発電システムの総発電量は、2020年にピーク時で約54ギガワットに達しました。設置容量が最も多いのはバイエルン州で、次いでバーデン＝ヴュルテンベルク州、ノルトライン＝ヴェストファーレン州となっています。ブレーメン、ハンブルク、ベルリンの各都市州では、太陽光発電システムの公称出力が最も低くなっています。.

太陽光発電

太陽電池を用いて光エネルギーを電気エネルギーに変換することは、太陽光発電システムによる発電を指します。ドイツでは、太陽光発電システムの設置容量が着実に増加しています。この傾向は世界的にも顕著で、世界の設置容量の約4分の1が中国にあります。これに続いて、米国、日本、ドイツが太陽光発電システムの設置容量を大幅に下回っています。.

再生可能エネルギー

太陽光発電システムに加え、水力発電も再生可能エネルギー源の一例です。化石燃料とは異なり、水力発電は再生可能です。ドイツでは特に風力エネルギーが重要であり、他のヨーロッパ諸国と比較して、ドイツは風力発電による発電量が最も高く、英国とスペインがそれに大きく差をつけています。.

2000年から2020年までのドイツにおける太陽光発電システムの設置容量（累積）

• 2000年: 114メガワット
• 2001年：176メガワット
• 2002年: 296メガワット
• 2003年: 435メガワット
• 2004年: 1,105メガワット
• 2005年: 2,056メガワット
• 2006年: 2,899メガワット
• 2007年: 4,170メガワット
• 2008年: 6,120メガワット
• 2009年：10,566メガワット
• 2010年: 18,006メガワット
• 2011年：25,916メガワット
• 2012年: 34,077メガワット
• 2013年: 36,710メガワット
• 2014年：37,900メガワット
• 2015年: 39,224メガワット
• 2016年：40,679メガワット
• 2017年：42,293メガワット
• 2018年：45,158メガワット
• 2019年：49,047メガワット
• 2020年：53,848メガワット

太陽光発電 – ドイツにおける電力発電量の割合 – 画像: Xpert.Digital

2020年には、発電量の9%が太陽光発電によって賄われました。太陽光発電システムの活用は近年ますます重要になってきており、再生可能エネルギー源としての太陽エネルギーの割合は2003年以降着実に増加しています。.

エネルギー源としての太陽光

太陽エネルギーの利点は、無料で、制限がなく、無限であることです。人類もこの利点を活用し、太陽電池を用いて光エネルギーを電気エネルギーに変換しています。太陽光発電が総発電量に占める割合が増加している理由は、システムコストの低下と再生可能エネルギーの利用に対する意識の高まりなどが挙げられます。.

再生可能エネルギー源

ドイツでは、原子力と石炭火力発電の発電量の割合が減少する一方で、再生可能エネルギー全体の割合は同時に増加しています。太陽光発電システムに加え、水力、風力、バイオマス、地熱といった再生可能エネルギー源からも電力が供給されています。ドイツでは、陸上風力タービンが圧倒的に多くの再生可能エネルギーを生産しています。.

2002年から2020年までのドイツにおける総発電量に占める太陽光発電の割合

• 2002年: 0%
• 2003年: 0.1%
• 2004年: 0.1%
• 2005年: 0.2%
• 2006年: 0.3%
• 2007年: 0.5%
• 2008年: 0.7%
• 2009年: 1.1%
• 2010年: 1.8%
• 2011年: 3.2%
• 2012年: 4.2%
• 2013年: 4.9%
• 2014年: 5.7%
• 2015年: 6%
• 2016年: 5.9%
• 2017年: 6%
• 2018年: 6.9%
• 2019年: 7.5%
• 2020年：8.9%

再生可能エネルギー - エネルギー源別の発電量の分布 - 画像: Xpert.Digital

2020年、ドイツにおける再生可能エネルギーによる総発電量の42%を陸上風力発電が占めました。従来型エネルギーを含むすべてのエネルギー源を考慮すると、陸上風力発電は2020年の総発電量の約19%を占めました。.

再生可能エネルギーによる発電

再生可能エネルギー源は、石炭や原子力などの化石燃料とは異なり、再生可能です。現在、ドイツの総電力のほぼ半分を再生可能エネルギー源が供給しています。再生可能エネルギー源による発電量は、過去30年間で着実に増加しています。ドイツ全体では、メクレンブルク＝フォアポンメルン州、シュレースヴィヒ＝ホルシュタイン州、テューリンゲン州が、総発電量に占める再生可能エネルギーの割合が最も高い州に数えられています。.

ドイツの風力エネルギー

2019年、ドイツは中国や米国と並んで、風力タービンの設置容量において世界有数の国となりました。近年、陸上・洋上ともに風力発電による発電量が大幅に増加しており、同時に、陸上・洋上ともに風力タービンの設置数も著しく増加しています。.

2020年のドイツにおける再生可能エネルギーによる発電量のエネルギー源別分布

• 陸上風力発電：42%
• 太陽光発電：20％
• バイオマス: 18 in %
• 洋上風力発電：11％
• 水力発電*: 7%
• 家庭ごみ**: 2%

* 流れ込み式発電所および貯水式発電所での発電、ならびに揚水式発電所における自然流入による発電。
** 都市固形廃棄物の生物起源成分（約50%）のみからの発電。統計をより分かりやすくするために、値は元の情報源と比較してパーセンテージに変換され、四捨五入されています。