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 太陽光発電・知識編

どのくらい発電する?
セルとモジュールとアレイ
単結晶と多結晶
ソーラーパネルの適切な設置角度は?
温度と発電量の関係
 

 

◆どのくらい発電する?

おおざっぱに言えば、太陽電池1Kw当たり年間で1,000Kwhです。我が家の3.5Kwシステムの場合、1年間に3,500Kwhの発電が期待できることになります。太陽電池1Kw当たりに換算した年間発電量が1,000Kwh以上であれば、天候や日照時間に恵まれたシステムと言えるでしょう。

積算発電量(Kwh)を太陽電池の容量(Kw)で割り算した数値を「システム等価稼動時間(h)」と言います。これが上記の「太陽電池1Kw当たりの発電量」になります。日本では年間で1,000時間と言われています。

◆セルとモジュールとアレイ(ここの説明はシャープのHPからコピーしました)
セル:
太陽電池の基本単位、シリコンを結晶化させてインゴットという結晶柱をつくり、これを薄く切り、電極化したものです。
モジュール:
セルを必要枚配列し、屋外で利用できるように強力ガラスで覆い、パッケージ化したものです。
アレイ:
モジュール(パネル)を複数枚、直列あるいは並列に配列し架台に設置したものです。
◆単結晶と多結晶
材 料
変換効率
価格
参考商品(シャープ製品)
単結晶シリコン
高い
高い
NT-167AK
サイズ 1200×802mm
167W

17.4%

123,900円
多結晶シリコン
低い
安い
ND-157AR
サイズ 1165×990mm
157W
13.6%
69,300円

1uのモジュール(パネル)が1000w発電する時の変換効率が100%です。単位面積当たりの発電量が多いモジュールが、「変換効率が高い」モジュールということです。要するに、単結晶の場合は面積の小さいモジュールで大きな発電量を得ることができるということです。屋根面積が狭い場合などは、単結晶の方がより多くの発電量を確保できますが、金額的にはかなり高価です。屋根に十分な広さがあれば、多結晶を選択する方が対投資効果が高いです。(上表、参考商品を参照)
単結晶と多結晶は面積に対する発電量が違うだけで、それ以外の発電性能には何ら違いはありません。同じ太陽光を当てた時に単結晶の方がより多く発電するということはなく、単結晶でも多結晶でも発電量は同じです。

◆ソーラーパネルの適切な設置角度は?(下記の表は京セラのHPからコピーしました)
東京地区での設置角度に対する年間発電電力量比率
(真南(方位角0°)、傾斜角30°設置を100%とした場合)
(単位: %)
 
方位角
0°(真南)
15°
30°
45°
90°(東、西)




水平面
88.4
88.4
88.4
88.4
88.4
10°
94.3
94.1
93.4
92.3
87.6
20°
98.2
97.8
96.6
94.6
85.8
30°
100
99.6
97.8
95.1
82.8
40°
99.7
99.0
97.0
93.6
78.9

設置角度は30度が理想的です。上の表を見ると、20〜40度でも発電率は2%弱しか落ちませんから、この角度でもほとんど問題はないと言えます。ところが、10度になると5%以上低下します。一般的に太陽電池1Kw当たり年間で1000Kwhの発電が期待できるのですが、10度の場合、950Kwhに減少することになります。3Kwのシステムの場合、年間3000Kwhの期待値に対して150Kwhのマイナスで2850Kwhになります。

セキスイハイムの陸屋根(パルフェ)は10度でパネルを設置します。発電量としては不利ですが、建物としての見た目やパネルが受ける風の影響(風速60m/sまで耐えると言われています)を考慮して10度の設定になっているようです。設置角度が低い場合、パネルの方位が真南以外でも発電量があまり落ちないというメリットがあります。設置角度が低いと太陽高度が低くなる冬場の発電量が著しく減少します。

我が家ではパネルの取付金具を自作してハイム標準の10度から17度に変更しました。詳しい説明は、こちら

◆温度と発電量の関係

太陽電池は温度が低いほど発電効率が上がり、逆に温度が高いと発電効率が下がります。温度損失は、10℃上昇で4%程度です。パネルが50℃まで温度上昇したとすると、基準温度(25℃)からの差が25℃ですので、10%も効率が下がることになります。

実際、ピーク発電量が高いのは気温が低く太陽高度が高くなる2月〜4月ごろです。夏場のピーク発電量は低めに推移します。

温度上昇に強いパネルを作っているメーカーもあります。三洋電機のHITモジュールというもので多結晶薄膜とアモルファスを合わせたタイ プです。