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太陽光発電は天候に左右される!発電量はどれくらい変わる?解決策も解説

太陽光発電を設置しようとしている方は、導入効果を上げるためにも太陽光発電の発電量と天候の関係を理解することが重要です。

また、太陽光発電の発電効率を高める方法を理解することで、導入効果を大きくできますので、しっかりと理解しておきましょう。

太陽光発電の発電量は天候に大きく左右される

出典:東京電力エナジーパートナー

太陽光発電の発電量は、天候に大きく左右されます。

平常時の太陽光発電の発電量と、天候が悪い日の発電量は以下の通りです。

平常時の太陽光発電の発電量

平常時の晴れている日の太陽光発電の発電量は、本来のスペックに対して70%〜80%程度です。

夏場に関しては、日差しも強く太陽光発電にとって良い季節だと感じる人も多いかもしれませんが、実は夏場というのは、気温が高くなることによって発電効率が下がってしまいます

逆に冬場は気温が下がることによって発電効率が上がることを理解しておきましょう。

天候が悪い日の発電量

天候が悪い日は、曇りと雨でも日射量が異なるため、発電量にも影響を及ぼします。

曇りの日の太陽光発電の発電量は、本来のスペックに対して40%〜60%程度、そして雨の日は10%〜20%程度です。

また、発電が不利になる天候には、雪が積もった場合や、気温上昇によって発電効率が低くなる夏場などがあります。

太陽光発電の発電量が下がるその他の原因

太陽光発電の発電量が下がるその他の原因には、以下4つがあります。

  • 気温
  • 日照時間
  • パネルの設置位置や角度
  • パネルの汚れや破損

気温

太陽光発電は熱に弱く、暑いときには発電量が落ちる特徴があります。

夏場が一番暑く発電量が多いと思われている方が多いですが、パネルの表面温度が高くなると発電量は下がります。

温度上昇の耐性はメーカーによって異なるものの、夏場はだいたい10%程度、発電できる電力量が低下します

太陽光発電の発電量は、気温が高すぎず、低すぎないくらいがベストです。

温度が上がれば電流量は増加するものの、電圧が減少するため結果的に出力が落ちてしまいます。

メーカーによって温度が出力に与える影響は変わってきますが、現在多く利用されている結晶シリコン型太陽電池では25℃が最適なパネル温度と言われています。

また、一般的にパネル温度が1℃上昇すると発電効率は約0.4%低下すると言われています。

日照時間

1日に発電できる量は、日が太陽光パネルに当たっている時間などにより異なるため、季節ごとに変化します。

住宅用太陽光発電の年間における1kW当たりの発電量は900〜1400kWh程度です。

これを1日当たりに換算すると2.5〜3.8kWh/kWの計算になるため、80〜120kWh/kWの発伝量が1ヵ月で発生可能です。

太陽光発電は太陽光エネルギーで電力を発生させるため、日照時間の違いによって発電量が多い月と少ない月があります

1年を通して発電量が多くなるのは4月と5月で、次に8月が多い傾向です。

反対に、日射時間が短くなる冬は発電量が低下し、12月の発電量が最も少なくなります。

11~1月も同様に、他の月と比較し日照時間が短くなるため発電量が少ないです。

1日の発電量を季節別に見た場合、最も発電量が多いのは春になります。

日射時間だけで言えば、春より夏の方が長いですが、前述したように夏は高温により太陽光パネルの出力が低下するので、発電量が低下します。

パネルの設置位置や角度

パネルの設置位置や角度によっても発電量は左右します。

もっとも効率良く太陽光エネルギーを作り出す為には、太陽光パネルが真正面から光を受ける状態が理想です。

そのため、設置する屋根ができるだけ太陽の光に対して真正面になる、南を向いていることが理想の位置になります。

 間違えて真反対の北側に設置してしまうと、南向きに設置した場合に比べ発電量は66%も減少してしまうため、注意しましょう。

また、屋根に設置することが多く、周辺に高層ビルなどがない場合は気にする必要はありませんが、太陽光パネルが影になってしまうと発電量は低下してしまうため注意が必要です。

屋根の勾配などを配慮し、より真正面から太陽光を受けられるように調整することが大切になります。

屋根の勾配や地域・天候によって左右されるものの、一般的には太陽光パネルの角度は30度あたりが理想です。

パネルの汚れ

パネルが汚れている場合も、発電効率が下がる理由です。

太陽光パネルが汚れていると、パネルの汚れが付着している箇所で太陽光がパネルに届かないため、発電効率が悪くなります。

太陽光パネルは屋外に設置するため、基本的に雨風の影響を受けたり、鳥がフンを落としたりと汚れることが多いです。

多少の砂埃であれば、傾斜も付いているため雨が洗い流してくれますが、長年使用していると、汚れが蓄積し発電効率が徐々に低下してしまいます。

そのため、毎日といった高頻度で洗う必要はないものの、定期メンテナンスなど一定の頻度でパネル表面の清掃を依頼するようにしましょう。

ホットスポットによるパネルの破損

汚れだけでなくパネルの破損も、発電効率の低下に影響を及ぼします。

破損や汚れがあると、ホットスポットにより発電ロスが増加するだけでなく、故障による事故リスクも高くなってしまいます

ホットスポットとは、正常に発電している部分と日陰や汚れ、破損などで部分的に発電していない部分の間で電流値の差が生じ、発電していない部分が発熱してしまう現象のことです。

発熱量が大きければ大きいほど、太陽電池の故障や太陽光パネル全体の破損に繋がる可能性も高くなります。

太陽光発電の発電効率を高める方法

太陽光発電の発電効率を高める方法は、以下3つです。

  • 太陽光パネルのストリングの組み方を工夫する
  • 太陽光パネルの種類を工夫する
  • 定期的なメンテナンスを行う

太陽光パネルのストリングの組み方を工夫する

太陽光パネルのストリングの組み方を工夫することで、太陽光発電の発電効率を高められます。

ただ闇雲に、たくさんのモジュールを並べるだけでは、発電効率を高めることはできません。

一般的に、発電ロスを少なくし発電効率を高めるための組み方では、以下2点を押さえることが大切になります。

  • ストリングが複数の場合、直列数を揃える
  • モジュールを多く結んだストリングにする

ストリングの組み方で発電効率を良くするには、一部分の悪影響をパネル全体に波及させないことが大切です。

そのためには、ストリングの配線を縦向きと横向きのものを組み合わせるなどの工夫が求められます

周辺環境などによって、最適な組み方はそれぞれ異なりますが、ストリングの組み方は発電量を左右する大事な要素のため、しっかり施工会社に相談しましょう。

太陽光パネルの種類を工夫する

太陽光パネルの種類を工夫することでも、太陽光発電の発電効率を高められます。

太陽光パネルの種類では、以下3点を意識しましょう。

シリコン系太陽電池は悪天候だと発電量が落ちやすい

現在日本でもっともよく使用されている太陽電池がシリコン系の太陽電池です。

製造にかかるコストが他の太陽電池に比べ低く、製造技術が確立されているため、安定した発電性能と耐久性を誇ることから多く使用されています。

シリコン系太陽電池には主に単結晶型、多結晶型、アモルファス(非晶質)型の3種類があります。

前述したように、シリコン系太陽電池には低コストで性能や耐久性が高いメリットがありますが、一方で悪天候の際には他の太陽電池に比べ発電量が落ちやすいことがデメリットです。

ヘテロ接合太陽電池は悪天候でも安定して発電可能

ヘテロ接合とは、性質の異なる物質同士を接合することであり、ヘテロとは英語の「hetero」で、日本語訳では「他の、異なった」という意味を持っています。

太陽光電池には複数の種類が存在しますが、その中でも最も古い種類の太陽電池が先ほど解説した単結晶シリコン太陽電池です。

シリコン系太陽電池では、高温など悪天候の場所で変換効率が低くなることがデメリットと解説しましたが、ヘテロ接合太陽電池は、異なる性質のシリコンがお互いの欠点を補完しあえるため、高温などの悪天候でも安定して発電することが可能です。

また、曇りや雨などでも異なる性質のシリコンが利用されている性質を活かし、安定した発電ができます。

CIS太陽電池は一部が日に当たっていれば効率的に発電できる

主原料が銅銅(Cu)・インジウム(In)・セレン(Se)で製造されている太陽電池です。

前述したシリコン系と比べると、パネルを製造する際に発生するCO2排出量が少なく済みます。

また、CIS太陽電池は薄膜で形成できるため、少ない原料で量産化できます。

CIS太陽電池は、シリコン系太陽電池と比べ、発電効率が悪いというデメリットがあり、シリコン系太陽電池では20%以上の発電効率を誇るパネルがある中、約14〜15%と低めなのがCIS太陽電池です。

しかし、CIS太陽電池には、低照度下であれば他の太陽電池と比較し発電効率が高いメリットがあります。

CIS太陽電池は、他の太陽電池に比べ新しい種類のため、これからの開発や改善が期待されています。

定期的なメンテナンスを行う

前述したように、太陽光パネルは汚れが付着したり、ごみが堆積したりすることで効率が低下します。

また暴風時の飛来物などによって破損することもあり得ます。

そのため、太陽光パネルを設置した後は、定期的な点検や清掃をしましょう。

しかし、屋根の上に設置されている太陽光パネルを自分で清掃するのは非常に危険です。

安全に行うためにも、安全対策や技術をしっかり持っている信頼できる会社に点検作業を依頼するようにしましょう。

メンテナンスや定期点検は義務付けられている?

FIT認定を受けている太陽光発電設備の場合、産業用・住宅用ともに法律で点検義務化されています。4年ごとの点検が推奨されており、点検ができていないとみなされるとFIT認定の取り消しもあり得ます。

初期不良を見つけるために導入後1年目に点検を行い、その後は5年目、9年目と4年おきに定期点検をしていくことが多いです。

太陽光発電の天候による発電量に関するよくある質問

天候が太陽光発電に与える影響について、疑問に思う方が多い点についてまとめています。

太陽光発電は雨天でも使えますか?

太陽光発電は、雨の日でもある程度発電可能です。

発電量は、晴れの日に比べると10~20%になってしまいます。ただし、年間の発電量でみると、予想発電量を大きく下回ることは少なくなっています。

太陽光発電の発電量が天候に左右される問題の解決策は?

天候が原因の発電量低下を防ぐために、以下のような対策を取ることができます。

  • 悪天候でも発電可能なパネルを選ぶ
  • 熱に強いパネルを選ぶ
  • パネルの過積載をする
  • こまめな清掃を行う

弱い光でも発電可能なパネルや、高温に強いパネルを選べば、発電量の低下を抑えることができます。

また、パワコンの容量を超えてパネルを設置する「過積載」をすると、パワコンの容量を超えて発電した電力は無駄になりますが、朝夕や悪天候時の発電量を増やすことができます。

パネルやパワコンによって性能は異なりますので、複数のメーカーを比較するようにしてください。

天候に左右されない再生可能エネルギー発電はある?

水力・地熱・バイオマスは、再生可能エネルギーの中でも天候に左右されることのないエネルギーです。

反対に、太陽光・風力は、天候によって発電量が増減してしまいます。

それぞれにメリット・デメリットがあるので、バランスよく普及を促進することが重要です。

まとめ

太陽光発電の発電量は、天候に大きく左右されます。

曇りや雨に比べれば、日射量の多い晴れの方が、発電量が多いことは当然ですが、日射時間の一番長い夏が最も発電量が多いわけではありません。

気温などによっても太陽光パネルの発電効率が変化するため、季節によっても発電量は変化します。

また、発電効率を上げるためには、太陽光パネルを定期的に点検したり、掃除したりする必要があります。

少しでも効率良く発電するために、当記事で紹介した発電効率を高める方法を覚えておきましょう。

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