【前提となる基礎データ】
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.一般家庭の平均年間消費電力量は、約5650kWhです(※1)。（「1kWhの電力量」とは、大体エアコンを1時間使用したときの消費電力量に相当します。）
2.日本各地での実発電量のデータによると、太陽光発電システムは出力1kWあたり、年間平均1000～1300kWhの発電量になります(※2)。簡易的な計算では、「太陽光発電システムは出力1kW当たり、年間1000kWhの発電量」として問題ありません(※3)。
3.一般家庭に設置される平均的な太陽光発電システムの容量は約4kWです。そのため、出力4kWのシステムは、年間約4000kWh程度を発電します。つまり、4kWの太陽光発電システムを導入することで、一般家庭の年間消費電力（約5650kWh）の約7割以上を太陽光でまかなえる計算になります。

※1　太陽光発電協会（JPEA）「表示の関する業界自主ルール（平成21年度版）」
※2　「太陽光発電の賢い買い方・選び方、菱田剛志、マガジンハウス」
※3　日照時間が少ないと思われている東北や北海道等の寒冷地でも、計測すると年間の実発電量は東京とさほど変わりません。この理由は、太陽光パネルは、パネル温度が低いほど発電効率が上がるという特性が関係しています。

【A】太陽光システム導入による年間の経済メリット（容量4kWのとき）
それでは、「何年で元が取れるか？」を実際に計算してみましょう。一般家庭に設置される平均的な太陽光発電システムの容量は4kWのため、ここでも「4kWのシステムを導入する」ものとして計算します。

「何年で元が取れるか？」は、次の式で計算できます。
「太陽光システムの導入費用（円）」÷「導入により生じる年間の経済メリット（円）」

そこで、まずは「太陽光システム導入による年間の経済メリット」を計算します。

（1）年間発電量
上述のように、簡易的な計算では、「太陽光発電システムは出力1kW当たり、年間1000kWhの発電量」とします。よって、出力4kWのシステムでは、年間発電量は4000kWhになります。

（2）年間の自家消費量
太陽光パネルが発電した電気を自宅で消費した量を「自家消費量」と呼びます。実際の住宅のデータを調査した結果、一般的に、発電量の自家消費量と売電量の比率は40%：60%になります(※1)。そのため、「自家消費量＝年間発電量×0.4」で計算します。
自家消費量＝4000kWh×0.4＝1600kWh/年

※1　太陽光パネルで発電された電気は、自分の家で消費する分と、余って売電する分に分けられます。その比率を調査した結果、平均的に「40%：60%」だったということです。

（3）年間の売電量
上記の理由から、「売電量＝年間発電量×0.6」で計算します。
売電量＝4000kWh×0.6＝2400kWh/年

（4）自家消費分で節約できた買電料金
2011年11月時点の全国10電力会社の電気料金の平均値は「1kWh＝22円」のため、買電価格は「1kWh＝22円」で計算します。
自家消費分で節約できた買電料金＝1600kWh×22円/kWh＝35200円/年

（5）売電料金
2012年3月までは、売電価格は「1kWh＝42円」です。
売電料金＝2400kWh×42円/kWh＝100800円/年

（6）太陽光システム導入による年間の経済メリット
「導入による年間経済メリット」＝「自家消費分で節約できた買電料金」＋「売電料金」
＝35200円＋100800円＝136100円≒13.6万円

したがって、この場合は、太陽光発電システムを導入したことで、年間で約13.6万円の経済メリットが生じます。

【B】太陽光発電システムの導入費用
次に、太陽光発電システムの導入費用を算出します。出力4kWの太陽光システムを導入する場合、1kWあたりの導入費用の相場はおよそ50～60万円/kWです（2012年時点）。そのため、中間値をとり1kWあたり55万円の費用とすると、出力4kWでは220万円（補助金無し）の導入費用になります。

ここで、例えば「神奈川県横浜市に住んでいる」と仮定すると、補助金は「国＋都道府県＋市区町村」のトリプルで支給されるため、補助金の合計額は下記となります。
国からの補助金： 4kW×4.8万円/kW＝19.2万円
神奈川県： 5.2万円
横浜市： 11.2万円
補助金合計： 35.6万円

よって、設置者の負担額＝220万円－35.6万円＝184.4万円

したがって、太陽光発電システムの導入費用が184.4万円で、年間の経済メリットが13.6万円であることから、今回の場合は何年で元が取れるかというと、
「太陽光システムの導入費用（円）」÷「導入による年間の経済メリット（円）」
＝184.4万円÷13.6万円＝13.6年

よって、「13.6年」で元が取れることになります。
ただし、今回は簡単のため、「システムの出力1kW当たりで年間発電量1000kW」で計算しましたが、実際は出力1kW当たり年間1200kWhくらいは発電することも多々あるため、導入費用の回収期間は「早くて10年前後か、ほとんどの場合で12～13年以内」になります。

以上のように、システム1kWあたりの導入費用を50～60万円以下に抑えて、補助金が利用できて、売電価格が42円/kWhで、かつ途中で想定外の故障等による修繕費用が発生しなければ、概ね10～13年間で太陽光発電システムの元を取ることができます。

そして、太陽光発電システムは一般的に20年以上は稼働すると認識されているため、13年間で元が取れた後、残りの7年間で発電する電気は丸々利益になります。