こんにちは、太陽光発電のプロ、住まいるエコ本舗です！

今回は、太陽光パネルの発電量について解説していきたいと思います！

皆さんが太陽光パネルを導入する際は、数枚をまとめて買って…という方が大半でしょう。

また、モニターで確認する際では全体の発電量は分かります。

ですが、1枚の発電量については知らないという方が多いかと思います。

そこでパネル1枚の発電量について調べてみましょう！

また、発電量をアップする方法などもご説明します！

そもそも太陽光パネルの発電量とは？？

発電量とは、太陽光発電でどれだけ電気を作ることができるかを示す数値です。

どれだけ効率よく電気を作れるかを示すのが｢発電効率｣になります。

そして、その作った電気をどれくらい家で活用できるかを示すのが｢変換効率｣です。

もっと詳しく説明していきます！

発電効率と変換効率

太陽光発電でとても大事なのが｢発電効率｣と｢変換効率｣です。

この２つの違いをしっかり覚えておきましょう。

変換効率というのは、世界中で共通の基準で測られます。

発電効率とは？？

太陽光発電の発電効率とは、太陽光をどれ程効率的に電気に変換できるかの割合を示します。

太陽光パネルは季節や気温、太陽の光の強さ、パネルの角度などで出力と変換効率が変わります。

なので、世界中で同じ条件下で測った｢変換効率｣が、商品のカタログなどで紹介されています。

では変換効率は？？

太陽光パネルのカタログには、｢モジュール変換効率○○％｣と書いてあります。

これは、太陽光パネル一枚一枚がどれくらいの効率で太陽の光を電気に変えることができるかを示しています。

パネルを選ぶときは、この｢変換効率｣の数字をチェックしてみてください。

変換効率を決める測定条件には｢基準状態(STC)｣という、世界共通のルールがあります。

このルールでは、パネルの温度や、光の強さ、光の色ごとの強さが、細かく決められています。

なので、変換効率の数値は、国内海外関係なく太陽光パネルでも比較できます。

そして、太陽光パネルの変換効率はどんどん良くなり、2023年2月時点で、一般的な家庭用のパネルでは大体約15%から約20%です。

この数字を目安に、価格や家の屋根の形と合わせてどのパネルがいいか考えるといいでしょう。

2024年時点で、家庭用太陽光パネルの人気ランキングはこのようになっています。

1. Qセルズ｢Q.PEAK DUO-G9｣変換効率22.0%/span>

2. カナディアンソーラー｢CS6R-410MS｣変換効率21.0%/span>

3. XSOL｢XLM72-275SC｣変換効率20.3%

ただし、同じメーカーのパネルでも製品によってはこの変換効率より低いこともあります。

しっかりと確認しましょう。

モジュール変換効率の計算方法は、モジュールの名目上の最大出力をモジュールの面積で割り、
さらに1000(W/m2)で割って100をかけたものです。

モジュール変換効率

＝(公称最大出力(W)×100)÷(面積(m2)×1000(W/m2))

パネルの素材で変換効率が変動

太陽光パネルを作るときに使う素材には、いろいろな種類があります。

市販の太陽光パネルで主に使われる素材は｢シリコン系｣と｢化合物系｣の2つに大きく分けられます。

シリコン系の素材には｢単結晶シリコン｣｢多結晶シリコン｣｢薄膜シリコン｣と3タイプがあります。

単結晶シリコン

太陽光パネルを作る小さなパーツ｢セル｣が、ひとつの大きな結晶からできているタイプです。

このタイプは他のシリコン系パネルと比べて電気に変わる効率が高く、約20%と言われています。

しかし、太陽光パネルを作る素材の中で、単結晶シリコンは作るのにお金が一番かかります。

多結晶シリコン

小さいシリコンの結晶をたくさん集めて作るタイプを｢多結晶シリコン｣と呼びます。

このタイプは、単結晶シリコンの価格が高いという問題を解決するために開発されました。

確かに、製造コストを下げることには成功しました。

ですが、代わりに電気の変換効率は約15%と、単結晶シリコンよりも少し劣ってしまいます。

薄膜シリコン

薄膜シリコンは、名前のとおり薄いフィルムのようなタイプの太陽光パネルです。

このタイプは、曲げることができたり、とても軽いのです。

なので、重さをあまり支えられない屋根や、壁にも取り付けることが可能です。

つまり、いろいろな場所に設置できる便利な素材です。

薄膜シリコンの一番の長所は、コストが安いことです。

作るのに必要なシリコンの量が多結晶シリコンの100分の1ですみます。

ですが、電気に変える効率は約10％と他と比べて低いのです。

そのため、家の屋根に設置するより屋根以外の方が進化を発揮できそうです。

また、薄膜シリコンには｢微結晶シリコン｣と｢アモルファスシリコン｣という種類があります。

化合物系(CIS系)

化合物系のCIS太陽電池は｢銅･インジウム･セレン｣の3元素を使い｢化合物半導体｣を作っています。

この太陽電池は、結晶シリコン系の太陽電池と比べ、作るコストが低いのが魅力です。

特に、たくさんの太陽電池パネルを使う産業用の太陽光発電でよく見かけます。

電気に変える効率は、約15%で多結晶シリコンと似たような効率です。

ですが、効率をより良くするための改良が現在も行われています。

太陽光パネルの枚数

太陽光発電システムは、太陽の光を電気に変えるため、たくさん太陽光パネルを設置します。

パネルをたくさん設置すればするほど、作れる電気の量も増えます。

そして、設置するパネルの数で、システムの大きさが｢kW｣という単位で変わります。

この大きさが10kW未満の場合は、家で使う住宅用太陽光発電と呼ばれます。

10kW以上の場合は、ビジネスなどで使う産業用太陽光発電と呼ばれます。

住宅用と産業用のちがい

電気を売る時1kWhあたりの値段や、固定価格で電気を買ってもらえる期間(FIT制度)が違います。

設置する方角や角度

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太陽光パネルで作る電気の量は、パネルをどの方向やどんな角度に設置するかにより変わります。

日本で太陽光パネルから最も多くの電気を得るための設置方法は、下記の通りです。

方向：南向きに設置すること

角度：地面から見て30度の傾斜で設置すること

日射量(太陽光エネルギーの量)

日射量とは、太陽光エネルギーの量を示しています。

日射量は地域ごとで異なるため、太陽光パネルを設置する地域によって発電量は変動します。

日本における太陽光発電システムの発電量の考え方

ここでは、日本における太陽光発電システムの発電量の考え方について解説していきます。

システム容量1kWあたり年間約1000kWhの発電量

発電量を計算する場合、1kWあたりで年間約1000kWhの発電量とする場合が多いです。

ただし、実際には地域ごとに発電量は異なります。

一般家庭は3～5kWの太陽光発電システムが主流

住宅用太陽光発電は、システム容量10kW未満と決まっています。

そのため、理論上ではシステム容量9.9kWまでは屋根に載せられます

ですが、屋根の広さ(パネルの設置面積)や費用面などの関係で、3〜5kWの太陽光発電が主流です。

日本の年間平均発電量データ

以下は1kWあたりの日本全体の月ごとの平均発電量を示したグラフです。

※日数については、2019年のカレンダーを基準としています。

1日の発電量計算に必要な太陽光発電の「単位」について

1日の発電量を計算する際に重要なのが、単位の把握です。

正確な数値を求めるには、単位が何を表しているのか理解することは必須です。

発電量計算で用いる2つの単位は表記が似ているため、間違えないように注意しましょう。

kW(キロワット)

kWとは、太陽光パネルが一気にどれくらいの電気を作り出せるかを教えてくれる単位です。

1kWは1000Wと同じであるため、時にはWとして表されることもあります。

このkWの数字が大きいほど、その太陽光パネルはたくさんの電気を生み出せる力を持っています。

家庭で使われる太陽光パネルは、だいたい1枚につき70Wから250Wの電力を生成できます。

多く設置すればするほど得られる電力は増えますが、同時に設置費用も高くなってしまいます。

kWh(キロワットアワー)

kWhは、1時間にどれほどの電気がつくられるかを示しています。

kWは電気をつくる力のことをさし、kWhはその電気の全体の量を示します。

たとえば、太陽光パネルが100kWの力で1時間動けば、100kWhの電気が生み出されます。

kWとkWhを間違えやすいですが、｢”h“がついているkWhは時間がかかわっていて、1時間でどれだけ電気ができるかを表している｣と思い出してみてください。

太陽光発電(ソーラーパネル)の発電量計算に必要な｢出力｣とは？

太陽光パネル1枚は、一畳分ほどの大きさで、その出力は200W程度です

そのパネルを数百枚〜何万枚並べることによって太陽光発電所が建設されています。

全ての太陽光パネル（ソーラーパネル）の出力は1枚当たりの出力×枚数で計算できます。

太陽光発電の1日の発電量が変動する4つの原因

太陽光発電で作る電気の量は、様々な条件によって変わります。

なので同じ機械を同じ時間使っても、いつも同じ量の電気が安定してできるわけではありません。

どの様に電気を作る量が影響されるかを知れば、太陽光発電をもっと上手に利用できるでしょう。

天候による発電の変動

当然ですが、一年間に快晴ではない日も相当数あります。

曇天時や雨天時はどれくらいまで発電量が減り、どのような発電パターンを描くのでしょうか。

曇天時は散乱日射量が増加

下のグラフは日射量データベース閲覧システムの、晴天、曇天、雨天の日射量を示しています。

晴天時の日射量グラフ


曇天時の日射量グラフ


雨天時の日射量グラフ

｢水平面日射量｣(濃いオレンジ)というのは、その日にどれだけ光が来るかを示す数値です。

この数値を使って、その日の発電量を予測することができます。

この数値は、太陽から直接届く光と、空気中を反射や散乱して届く光の合計です。

晴れている日は、太陽の光が直接たくさん届くので、発電量も増えます。

しかし、曇りの日は、太陽の光が直接よりも散乱して届く方が多くなります。

例えば｢曇りの日でも日焼け止めが必要｣と言われるのと同じです。

天気によって太陽光の量が変わり、それによって発電量も変わってきます。

晴れた日を基準にすると、曇りの日は発電量が80%から30%ほどに下がることがあります。

それでも晴れた日の半分ほどの量は発電できると期待できます。

ただし、雨や雪の日は、雲がとても厚くなってしまうので、ほとんど発電することができません。

雨の日は発電量が10%まで下がり、雪の日は積もれば発電できず、ほぼ0%になってしまいます。

特に12月から1月は雨や雪が多く、この時期は1kWの発電量が1kWhにも満たない事があります。

天候によって一日の発電量の差は40倍にも

この表で、東京都で過去に実際にあった天気と日射量の変化をもとに、1kWあたりにどれくらい電気が一日で作れるかの一年間の変化を見ることができます。

　

　
雨が降ると発電量がぐっと下がることは上記で示しました。

ですが実は1年のうちで1kWの装置から一日に1kWhも電気が作れない日が43日ありました。

つまり全体の12%もあることがわかります。

最も少ないときの発電量は0.2kWhで、これは一日で最も多く発電できる7.5kWhの40分の1です。

これを見ると、太陽光発電は変動が激しいことがよくわかります。

場所により差はありますが、1kWの装置から1年間に900〜1400kWhの電気を作ることができます。

これを365日で割ると、一日あたり大体2.5kWhから3.8kWhの電力を得られる計算になります。

季節ごとの変動

天気のパターンや日の長さが違うので、季節によっても太陽光で作る電気の量が変わってきます。

太陽光によって決まる太陽光発電の発電量は、月にどう変わるか見ていきましょう。
　

日射量(kWh/㎡)発電量(kWh/kW)

一日当たりの平均日射量と発電量(全国平均)

こちらでお伝えしているのは、その月の日射量と発電量を日数で割って出した平均の値です。

なので、これらの数字をその月の日数でかけると、その月全体の日射量と発電量がわかります。

次は、1kWあたりの一ヶ月の平均総発電量についてお話ししていきます。

NEDOが提供する日射量データベース(MONSOLA-11)から、各都道府県の県庁所在地で計測された
日射量のデータ(年間を通じて最も効率の良い角度で南を向いた状態)を平均して、
ここでは便宜上、日本全体の1日の平均日射量としてご紹介しています。

最も発電量が多いのは春です。

発電量が多い月は夏場の8月ではない

晴れの日が多くて日が長い夏は、発電量が多いと思われがちです。

しかし、発電量の実績を見ると、8月よりも4月や5月の方が発電量が多くなっています。

実際に、日射量が最も多い月は8月であることがグラフからも確認できます。

これはなぜでしょうか。

実は太陽光発電は、パネルが熱くなりすぎると性能が大きく落ちてしまう特性があるためです。

なので気温が高い夏は、発電効率が落ちてしまいます。

ピークカットによる発電量ロス

パワコンの定められた最大容量より多くパネルを置くと、パワコンの最大限の電気を作れます。

49.5kWのパワコンに100kW分のパネルをつけても、49.5kW以上の電気は作れません。

このように、設定した容量を超える電気が作れない状況を｢ピークカットロス｣と呼びます。

例えば、49.5kW出力システムでは、パネルが70kWだと、ほぼ損失はありません。

ですが、100kWだと4%から7%くらいの損失が出てしまいます。

この損失は、その地域の日差しや季節によって変わります。

実際にどれくらいのピークカットロスがあるかは、シミュレーションで見るとよいでしょう。

たとえば、パワコンの2倍の容量でパネルを設置すると、冬はほとんど損失無しと計算されます。

冬の間は、約半月ほど損失なしで発電できる日があります。

それに、春や秋には晴れの日が多く、ピークカットロスは発電量の約10%程度になります。

しかし、夏至の梅雨時には晴れの日が少なく、ピークカットロスが約20%と大きくなります。

なぜパネルが理論上の最大出力出来ないのか

実際の日差しやパネルの温度が理想の条件と異なるからです。

太陽光パネルの性能は特定の条件下での数値であり、通常はその条件を満たす事は少ないです。

冬は日が短いですが寒さには強く雪がパネルを覆わなければ、期待できる発電量が多い季節です。

このように、気温の違いで変わるパネルの効率を考慮して大よその発電量を出すことができます。

損失係数はお住まいの地域や季節によって異なります。

ちなみに、冬は0.9、春と秋は0.85、夏は0.8とされていることが多いです。

事前にシミュレーションしておくことで、予想される発電量をしっかり理解することが大切です。

太陽光発電の変換効率を向上させる環境・条件とは？

太陽光発電の効率は、ある決まった条件の下で計算されます。

設置角度や近くにある物の影、雪が積もってしまうことなどで発電量が減ってしまいます。

では、発電量を増やすためには、どんな環境や条件がいいのでしょうか。

太陽光パネルにも定期点検やメンテナンスが必要

太陽光発電をこれから始める方の中には

｢パネルを置いたら後は特に手をかけなくても大丈夫｣

と思っている方もいるかもしれません。

太陽光発電は他の発電方法と比べ、手入れが少なくて済むことが多いです。

しかし、家で使う発電設備は発電所と同じものです。

予想外のことでネジがゆるんだりすることが有るかもしれません。

その結果、強い風が来た時パネルが飛んで人に衝突すれば、せっかくのエコが台無しです。

また雷が落ちたりして、発電がストップしてしまうかもしれません。

万一漏電していたらそこからバチバチっと…最悪火事になる恐れもあります。

なので、設置後もどのように発電しているかをこまめにチェックしましょう。

そして、年に一度ほど、プロの方にしっかりと設備の点検をしてもらうことが大切です。

メーカーや設置業者が提供するアフターサービスの内容にも、設置前にしっかり確認しましょう。

点検の為の足場など費用がかかるので、設計の時点で後々メンテナンスに対しても考えましょう。

自分の家の屋根に合ったサイズの太陽光パネルを選ぶ

どんなに変換効率が高い太陽光パネルを選んでも、ご自宅の屋根のサイズや形に合わないと、

設置できるパネルの数が少なくなり、発電量も減ってしまいます。

したがって変換効率の高さだけ注目するのではなく、設置できるパネル面積にも注意しましょう。

実は、最近では、長方形だけでなく、三角形や台形の太陽光パネルも出ています。

ご自宅の屋根の形にピッタリのパネルを選べば、もっとパネルを設置できるかもしれません。

そうすると、より多く発電できる可能性があります。

太陽光パネルを設置する｢向き｣と｢傾き｣が大切

太陽光パネルを設置するときに、大切なのは、パネルの向きと角度です。

方向はパネルを南向きに設置すると、より太陽の光を受けられ、その分多く発電できます。

角度は、住んでいる場所によって一番効率よく発電できる角度が変わってきます。

例えば、東京にお住まいなら、約30度の角度で設置が、発電量が一番多くなると期待できます。

その他にも、雪や汚れにも気をつけなければいけません。

角度が低すぎると、汚れが雨で洗い流されにくくなります。

なので、傾斜角は最低でも10〜15度はつけた方がいいです。

雪が多い場所では、雪が滑り落ちやすいように、もっと角度をつけて設置することもあります。

または、壁に垂直に設置したりすることもあります。

太陽光パネルを設置する時、パネルの反射する光が近所の迷惑にならないようにしましょう。

太陽光パネルに建物や樹木の影がかからないよう注意

太陽光発電は、太陽の光を受けることで電気を作るのはわかりましたね？

という事は、太陽光パネル上に建物の影や木影があると、その分発電量が少なくなります。

ですから、できるだけ影にならない場所にパネルを設置することが特に大切です。

将来、周りの木が大きくなって影になる可能性もあります。

なので、木がある方向も考えながら設置する場所を決めるといいでしょう。

また、周りの建物などによって影ができる場合もあります。

そうした影響を考慮して発電量を計算してくれる業者を選ぶことが重要です。

太陽光発電の変換効率を比較するときの注意ポイント

太陽光パネルを選ぶとき、何を大切にするかは人によって違います。

変換効率や発電量、価格や見た目など、いろいろな点を考える方が多いです。

太陽光パネルを比較する際に、気をつけたいポイントを、住まいるエコ本舗が考えてみました。

複数の業者から見積もりをもらって比較する

太陽光発電を始めると、一度設置すると数十年間使えます。

導入を考えるときは、

①ご自宅の屋根でどれくらいの出力がある太陽光パネルを設置できるか

②周りの建物や木などから影がどの程度影響するか

③どれぐらい発電できそうか

④そしてどんな保証がついているか

などをよく確認することが大事です。

さらに、いくつかの業者に見積もりをもらって、急がずにしっかりと検討しましょう。

太陽光パネルを選ぶ際には、変換効率も大切なポイントです。

ですが、自宅の屋根に合う製品、発電量はどれ程になるのか、などを

シミュレーションをしてもらったり、複数の業者から見積もりを取ることも重要です。

アフターフォローのしっかりとした業者を選ぶ

太陽光発電を取り扱う業者には、2つのタイプがあります。

販売のみで工事は他の会社に任せるタイプと、販売から工事まで自社で行うタイプです。

販売のみを行う業者の中には｢売れたらそれで終わり｣と考えるところもあります。

住まいるエコ本舗は必ずお客様に寄り添い、アフターケアまでしっかりフォローいたします。

安心してお気軽にご依頼ください。

太陽光発電の仕組みを知り、エコな生活を実現しよう

太陽光発電を知り発電効率を高めるコツが分かると、太陽光発電の導入を考える際に必ず役立ちます。

太陽光発電をうまく使えば、環境にもお財布にも優しい生活が送れますよ。

住まいるエコ本舗をうまく利用して、笑顔あふれるエコライフを一緒に目指しましょう。

最後までご覧いただきありがとうございました！