環境に優しい再生可能エネルギーの主力として、太陽光発電が注目を集めています。地球温暖化問題に関心のある人や、新築と同時に太陽光発電設備の導入を検討中の方も多いでしょう。
そこで気になるのが「発電量」です。太陽光発電によって一体どれほどの電気が作れるのでしょうか。この記事では、太陽光発電における発電量の目安や、発電量が下がる原因と対策について解説しますので、参考にしてください。
▶ 太陽光発電の今年度の売電価格について
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太陽光発電の発電量の目安
太陽光発電の発電量の目安を知るために必要な単位について、また設備容量1kWあたりの発電量の目安をご紹介します。
kWとkWh
太陽光発電の発電量の目安を知るためには、「電力」「電力量」「発電量」を表すそれぞれの単位を確認する必要があります。
電力とは、単位時間あたりの電気エネルギーです。単位はkW（キロワット）で表します。その電力に時間を乗じたものが電力量であり、単位はkWh（キロワットアワー）で表し、1kWの電力を1時間使用した場合は1kWhの電力量となります。
太陽光発電などの発電量を表す単位もkWhです。電力量＝発電量であるため、太陽光パネルの発電能力（電力＝kWで表す）が分かれば、後はその数値に時間「h」を掛けることで発電量を算出できます。例えば1kWの発電能力を持つ太陽光パネルを、1時間使用した場合の発電量は1kWhとなります。
設備容量1kWあたりの発電量の目安
ある太陽光発電設備でどれだけ発電できるかを示した数値を「設備容量」と言います。単位は先ほどのkW（キロワット）ですが、太陽光発電の設備容量1kWあたりの発電量は、年間約1,000kWhです。1日あたりに換算すると平均2.7kWh程度となります。
一般的な家庭に導入される太陽光ソーラーパネルの設備容量はおよそ3kW〜5kWです。ここで1年間運用した場合の発電量は、1kWあたり年間1,000kWhですから、それに3〜5を乗じて年間3,000kWh〜5,000kWhとなります。
一般家庭の電気使用量は年間平均5,000kWh弱とされているため、5kWの太陽光パネルと蓄電池を導入することで一年間の消費電力をすべて賄える計算です。
発電量から売電金額を試算
年間発電量の目安がわかると、それに基づいて年間売電金額も試算できます。ここで一つのモデルを立てて、太陽光における年間売電金額を試算してみます。計算式は以下のとおりです。
年間売電金額＝（容量）×（年間平均発電量）×（買取価格）×（自家消費率）
太陽光パネルの設備容量を3kW、FIT価格（固定買取価格）を1kWhあたり16円、自家消費率を30％と仮定します。この条件で計算すると以下の結果となります。
3kW（容量）×1,000kWh（年間平均発電量）×16円（買取価格）×（1-0.3）＝33,600円
設備容量が3kWの太陽光発電設備を1年間運用した場合の年間売電金額は、33,600円となりました。
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太陽光発電の発電量はどのように変化するか
太陽光の発電量はいくつかの要因によって変化します。季節によるもの、時間帯によるもの、天気によるもの、それぞれのポイントを解説しましたのでチェックしてみてください。
季節による発電量の変化
発電量が変化する要因の一つは「季節」です。例えば、夏は日照時間が長いためそれに比例して発電量も多くなりますが、冬は日照時間が短いため発電量も少なくなります。季節というより、日照時間が大事なポイントです。夏でも梅雨の時期など雨の日が続くと、発電量が下がる可能性があります。
また、気温が高くなりすぎると太陽光パネルの発電効率が下がります。逆に気温が程よくて晴れの日も多い5月頃に、発電量が最大になるケースも珍しくありません。
1日の発電量の変化
発電量が変化する要因の2つ目は「時間帯」です。同じ1日の中でも、早朝はまだ日射量が少ないため発電量が少ないですが、太陽の高度が最も高くなる正午頃に発電量がピークを迎え、夕方になると再び日射量が減って発電量も下がっていきます。
ポイントになるのは日射量です。朝、昼、夕まで日射量の変化に合わせて発電量も変化していきます。当然ながら、日射のない夜は発電自体ができません。1日の中で最も発電量を稼げるのは昼間ということになります。
天気による発電量の変化
発電量が変化する要因の3つ目は「天気」です。どのくらいの発電量が得られるかは、天気に左右されるといっても過言ではありません。天気が良い＝晴れると発電量は多くなりますが、天気が悪い＝雨や曇りが多いと発電量は一気に下がります。
ポイントは日射量＆日照時間です。天気の良い日は日射量が多くて日照時間も長いですが、天気の悪い日は日射量が少なく日照時間も短くなります。太陽光発電で十分な発電量を得るためには「好天」が必須です。
地域による発電量の変化
太陽光発電の発電量は、地域ごとの日射量や気象条件によって変化します。年間の日射量が多い地域ほど発電量も多くなり、日射量が少ない地域は発電量が下がります。年間日射量は、沖縄・九州が最も多く、発電に適した地域と言われています。次いで関東と中部、東北、北海道と続きます。東北地方は冬の日射量が減少し、発電効率が低下します。北海道は雪の影響も大きく、冬季の発電量がほぼゼロになることも珍しくありません。
地域による気象条件の差異も、発電量を変化させます。曇りや雨の日が多い地域では、年間発電量が低下する傾向にあります。日本海側の冬は曇天が多く、太平洋側と比べると発電量が少なくなります。地域の気象条件を考慮し、最適な設置方法を検討しなければなりません。
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太陽光発電の発電量が下がる原因
季節や天気以外にも、以下のような要因で太陽光発電の発電量が下がることがあります。
● 影がおちる
● 高温
● 太陽光パネルの汚れ
● 太陽光パネルの劣化
それぞれの要点を解説していきます。
影が落ちる
太陽光発電の発電量が下がる原因の一つは「影」の影響です。ソーラーパネルは太陽光が照射されることで発電します。そのため、「樹木が伸びた」「目の前に新しい建物が建った」「新しい電柱が立った」などソーラーパネルに影が落ちると発電量が下がることがあります。
太陽光発電のエネルギー源は太陽光であるため、それを遮る影は極力排除することが望ましいといえます。樹木、煙突、電柱など影の影響を受けない場所への設置が求められます。設備を導入する前に、複数の時間帯で確認したりシミュレーションをしたりする必要があるでしょう。
高温
上述のとおり、太陽光パネルは暑すぎると発電量が落ちてしまいます。太陽光パネルは高温に対して弱く、気温が上がれば上がるほど発電効率が低下します。
目安となるのは25℃です。パネルの表面温度が25℃になると発電効率がピークを迎え、25℃以上になると発電効率が下がりはじめます。
そのため、発電量が多いのは高温になる7月や8月ではなく、気温が程よくてかつ日照時間も長い5月となることもあるのです。ただし、これは太陽光パネルが設置されている地域の平均気温にも影響されます。
太陽光パネルの汚れ
自宅の屋根などに設置する太陽光パネルは、砂埃や鳥のフン、落ち葉、黄砂などによって表面が汚れていきます。汚れが蓄積した部分は太陽が当たらないため、全体の発電効率も下がります。
太陽光パネルは屋根の形状に合わせて「斜め」に取り付けられており、汚れがついても傾斜を生かして雨が洗い流してくれますが、それでも蓄積してしまう汚れが存在します。
対策としては、洗浄機器やモップなどを使用してパネルを定期的に掃除することです。自分で行うこともできますが、高所作業になるため専門業者への依頼をおすすめします。
太陽光パネルの劣化
太陽光パネルは自然災害など特別な外的要因がなくても、日光や湿気、時間の経過、その他によって経年劣化が避けられません。経年劣化が進んだ太陽光パネルは品質が低下し、発電量も徐々に下がります。
メーカーの発電出力保証は、一般的に25年と設定されています。25年以内に太陽光パネルの劣化が疑われる場合は、メーカーに問い合わせてみましょう。また、定期的なメンテナンスを実施して、パネルの寿命を伸ばす努力も大切です。
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太陽光発電の発電量を最大化する方法
太陽光発電の効率を最大限に高めるためには、以下を実践しましょう。
● 高効率な太陽光パネルを選ぶ
● 太陽光パネルの向き・角度を最適化する
● 影が落ちない場所に設置する
● 定期的にメンテナンスを行う
押さえておきたいポイントを分かりやすく解説します。
高効率な太陽光パネルを選ぶ
太陽光パネルにはさまざまな種類があり、変換効率の高いものを選択すれば発電量を増やせます。変換効率とは、太陽の光エネルギーを電気に変換できる割合です。全体の平均は約20％程度ですが、技術の進歩に伴って太陽光パネルの変換効率は高まってきています。
例えば、単結晶シリコン型パネルは多結晶型に比べて高効率です。単結晶シリコン型パネルは、限られたスペースでも多くの電力を発電できるため、屋根の面積が限られている家庭に適しています。その単結晶シリコン型をベースとし、PERC（パッシベーション）技術を採用したパネルも好評です。高温環境での性能を向上させたほか、低照度時でも発電しやすい利点があります。
さらに、HJT（ヘテロ接合）型パネルやTOPCon型パネルなどの次世代パネルにも注目です。従来型よりも高効率を実現し、発電量をさらに向上できる可能性があります。太陽光発電の効率を最大限に高めるためには、このような高効率なパネルを選びましょう。
太陽光パネルの向き・角度を最適化する
太陽光発電の変換効率を高めるためには、パネルの向き・角度を最適化する必要があります。太陽光パネルの発電効率は、設置する向きや角度によって大きく左右されるからです。「向き」に関しては、南向き・30度に設置するのがもっとも発電量が多くなると言われています。これは全国平均の値であり、南向きが難しい場合でも、東向き・西向きでの発電も可能です。東向きは朝の発電量が多く、西向きは夕方の電力需要をカバーしやすくなります。
太陽光パネルの傾斜角は、地域によってベストな角度が異なります。日本全体では30度が理想的ですが、北海道は、冬の積雪対策の必要から40度前後が推奨されています。関東・関西はともに30度前後が最適とされ、沖縄は日射角度の高い高緯度地域であるため、20度程度が最適な傾斜角です。
南向き・30度を基準に、地域ごとにベストなパネルの向き・角度を設定するのが重要となります。
影が落ちない場所に設置する
太陽光発電を効率化するためには、影が落ちない場所への設置が重要です。太陽光パネルに影が落ちると、発電効率が大幅に低下するからです。設置場所の周囲に建物や樹木がある場合は、影がどの時間帯にどの程度かかるのかを事前にシミュレーションし、影の影響を最小限に抑えられる場所に設置しましょう。
また、冬場と夏場で影の長さが異なるため、年間を通しての影の変化をシミュレーションすることもおすすめします。さらに、可能ならドローンや専用ソフトウェアを使った影解析を活用すると、より正確な影の影響を予測可能です。
定期的にメンテナンスを行う
太陽光パネルはメンテナンスフリーだとされていますが、発電効率を維持するためには、定期的な点検とメンテナンスが欠かせません。パネル表面に汚れやほこりが付着すると、効率性が悪くなり、発電量が低下するからです。
メンテナンスのポイントは、パネルの汚れ・ホコリ・鳥のフンの定期的な清掃です。パネル表面に付着した汚れを清掃すると、発電量の一定程度を回復し、発電ロスを防止できます。屋根に設置しているパネルの清掃は高所作業となるため、必ず専門会社に依頼するようにします。
パネルの破損・劣化のチェックも定期的に行いましょう。強風・雹（ひょう）・飛来物によって、パネルの表面にひび割れや損傷が発生すると、発電効率の低下や故障の原因になります。ヒビや異常がないか、年1回、外観を目視で点検するのをおすすめします。
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蓄電池と組み合わせるとさらに利便性が向上する
太陽光発電の効果を最大にするためには、蓄電池と併用するのが理想です。太陽光発電の発電量を増やせても、夜間や雨の日には発電できません。蓄電池と組み合わせるとその弱点を克服し、太陽光発電の利便性はさらに向上します。
太陽光発電と蓄電池を併用するメリットを紹介します。
余剰電力を貯めることができる
太陽光発電と蓄電池を併用すると、昼間に太陽光発電で発電した電気（余剰電力）を蓄電池に貯めておき、夜間に使用できます。本来、太陽光発電は日中に発電し、その電気を家庭で使用するものです。日中に使いきれなかった余剰電力は、電力会社へ売電するか、捨てられてしまいます。
蓄電池を併用すると、余剰電力を貯めておき、夜間や電力需要の高い時間帯に自家消費できるため、 卒FIT後の電気代節約や、電気代の高い時間帯の電気の購入を減らせるメリットが得られます。
卒FITで売電価格が安くなった場合、蓄電池との併用によって、売電するより自家消費するほうがお得になるケースが多くなっています。卒FIT後は買取価格が10円以下に下落するケースも多くあります。例えば、東京電力エナジーパートナーでは、卒FIT後の買取価格を8.5円/1kWhとしています。
電力会社から電気を買うと、1kWhあたり約30円の電気代がかかるため、安い価格で売るより、蓄電池を併用し自家消費したほうがお得になるのです。
電気料金を節約できる
太陽光発電に蓄電池を組み合わせると、電気料金を大幅に削減できます。具体的には、太陽光発電で発電した電気を蓄電し、電気の購入を減らして電気料金を安くできます。前述のとおり、蓄電池に貯めた余剰電力は、FITの買取単価が下がっているため、自家消費を増やしたほうが経済的メリットは大きくなります。ポイントは、昼間に発電した電気を蓄電池に貯めて、夜に使うことです。
自家消費を最大化すると、太陽光発電がない夜間の電気使用量を削減して、電気代を節約できます。また「実量制契約」を結んでいる場合、メーターで計量した過去の最大需要電力で契約電力が決まるため、蓄電池によるピークカットによって基本料金が安くなります。
太陽光でつくった電気は、売るより使うほうが電気代を節約できるのです。
停電時にも電気が使える
太陽光発電と蓄電池のコンビは、災害発生による停電時にも活躍します。災害で停電が発生しても、蓄電池に電気を貯めておけば、蓄電した分は電気が使えます。照明や電化製品、通信機器などは、蓄電池に貯めた電気によって使うことができ、当面の生活インフラを維持できます。
太陽光発電は通常の状態では停電時に一緒に停止するため、停電時には「自立運転モード」に切り替える必要があります。停電を感知するセンサーが取り付けられており、自動で自立運転モードに切り替わる機種を設置すると便利です。また、電化製品の出力が蓄電池の最大出力を超えている場合は使えないケースもあるため、使いたい機器の電力の上限を確認し、優先順位を決めておきましょう。
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発電量の目安をふまえて太陽光発電を設置しよう
太陽光発電設備の発電量の目安をふまえておけば、設備導入後の売電収入シミュレーションが可能です。どのくらいの発電量が得られどのくらいの収入になるのか、十分に試算したうえで、太陽光発電設備の見積りを比較検討するのがベストです。
太陽光発電の導入を検討されている人は、必要な条件を確認して、さっそく発電量の目安を計算してみましょう。
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