太陽光発電の1日の発電量
時間帯別・季節月別で推移する発電量を一般家庭で有効活用するには

このページについて、30秒で要点説明

一日当たりの発電量は2.5~3.8kWh/kW、一カ月あたりの総発電量はおよそ80~120kWh/kWの間で季節変動します。冬季は日射量が減って発電量が落ちます。夏季は日射量が増えるものの、気温の上昇でソーラーパネルの出力が低下し、春季に比べて発電量が伸びない日もあります。

快晴日には正午を頂点に左右対称の山を描いて発電量は推移します。曇天の日は太陽から直接受ける日射(直達日射量)はゼロでも、大気に拡散する光(散乱日射量)が増えることによって快晴時の半分弱程度は発電します。雲が厚くかかる雨天時や降雪時は特に発電量が減り、中には0.2kWh/kW程度しか得られない日もあります。

一般家庭が太陽光発電を導入する場合、こうした出力の変動を極力家庭内で吸収する、つまりより多くの発電量を家庭で消費する方が今後よりお得になってきますが、そのためにはこれまでのような南一面設置ではなく東西に傾けて設置することなども考えてみるといいかもしれません。さらに蓄電池を活用して自給自足に近づくにはコストがかさむものの、環境負担を大きく抑え、災害対策にもなるためメリットは大きいと考えられます。

月別・季節別の平均発電量グラフと一日あたりの発電量

「太陽光発電は一日にどれくらい発電できるんだろう」と考えたことはあるでしょうか。一般家庭の消費電力を月におよそ300kWhとすると、日に10kWh程度を消費している計算です。果たして太陽光発電でこれだけの消費分をまかなうことができるのでしょうか。

太陽光発電は「○kW(キロワット)」という単位で容量(出力)の大きさが決まり、出力が大きいほど多くの発電量が得られます。1キロワットあたりの年間発電量は地域ごとに異なるものの900~1400kWh程度で、単純に365日で割ると一日あたり1kWで2.5kWh~3.8kWhの電力が得られることになります。一方ご想像の通り、日射量がおもに関係してくる太陽光発電の発電量は月ごとに出力が変化します。その推移を以下の表とグラフでご案内しています。

1日の発電量
(キロワットあたり)
1月 2.86kWh/日
2月 3.28kWh/日
3月 3.50kWh/日
4月 3.90kWh/日
5月 3.90kWh/日
6月 3.29kWh/日
7月 3.48kWh/日
8月 3.76kWh/日
9月 3.40kWh/日
10月 3.20kWh/日
11月 2.70kWh/日
12月 2.65kWh/日
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)

ご案内しているのはその月の日射量と発電量を日数で割ったものなので、それぞれの数字を28~31倍していただくとその月の総日射量および発電量に相当する数字が得られます。以下では1kWあたりのひと月あ平均総発電量をご案内しています。

3月 4月 5月 春季平均
109kWh 117kWh 121kWh 116kWh
6月 7月 8月 夏季平均
99kWh 108kWh 117kWh 108kWh
9月 10月 11月 秋季平均
102kWh 99kWh 81kWh 94kWh
12月 1月 2月 冬季平均
82kWh 89kWh 92kWh 88kWh
  • NEDOの日射量データベース(MONSOLA-11)をもとに各都道府県の県庁所在地の日射量データ(年間最適角度・南向き)を平均化したものをここでは便宜上日本の一日の平均日射量として掲載しています。
気温と発電量の関係▼(開く)

発電量が多い月は夏場の8月ではない

夏になると強い日差しにうだりながらも、ご近所の屋根に載っているソーラーパネルを見ながら「さぞたくさん発電できることだろう」とお考えになったご経験がある方もいらっしゃるかもしれません。実際日射量が一番多い月は上のグラフでもご確認いただけるように8月となっています。しかし発電量を見ていただくと8月よりも4月や5月の方が伸びています、これはどういうことでしょうか。実は、太陽光発電はパネルの温度が上昇することでパフォーマンス(つまり発電量)が大きく落ちてしまう特徴を持っています。そう、ソーラーパネルだって夏バテするのです。

一方冬の寒さには強く、雪が降って発電面が隠されない限り日射量に対して一番多くの発電量が得られるのは冬場と言えます。このように、気温によって変わるソーラーパネルのパフォーマンスは発電量を計算する際に損失係数として日射量に掛け合わせることで、その月の大まかな発電量を知ることができます。損失係数はお住まいの地域の気候にもよりますが、大体冬(12月から2月)が0.9、春秋(3~5月と9~11月)は0.85、夏(6~8月)は0.8が使われることが多いです。

時間帯別で発電量の推移を見る

晴天時は太陽光発電が一番よく発電します。この項では特に快晴の場合において、朝昼夕時間を追うごとにどれくらいの発電量が得られるかをグラフでご案内しています。発電量モデルはすべて東京地域における日射量データに基づいてご案内していますので、より詳しくお住まいの地域の日射量パターンをお知りになりたい際はNEDOのデータベース(METPV-11)でご確認ください。

快晴時の発電パターン(月別)

雲ひとつない快晴時には、正午を境にして弧を描くように発電量は推移します。年間で得られる発電量が最大になる最適角とされる36°(東京の場合)の場合、月によってグラフで示すような時間帯ごとの発電量推移を見せます。

11時から13時で一日の4割を発電

太陽光発電は日が長くなる初夏で朝の5時から夜の7時まで、日が短くなる冬場は朝の7時から午後の5時程度まで(緯度36°の場合)と、当たり前のようですが昼間しか稼働しません。中でも正午の時間帯は特に多く発電します。(南向きにパネルを向けて設置した場合)割合としては、12時をはさむ3時間で約40%、同5時間で約60%を発電するような振り分けになっています。

天候によって発電のしかたが変わる

当然ですが一年間の間には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、また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

以下ではNEDOのデータベースにおける、晴天時、曇天時、雨天時の日射量をグラフで示しています。

晴天時の太陽光発電の発電量 晴天時の日射量グラフ 曇天時の太陽光発電の発電量 曇天時の日射量グラフ 雨天時の太陽光発電の発電量 雨天時の日射量グラフ

濃いオレンジ色の「水平面日射量」が、その日の発電量を計算する目安となる日射量です。これは、「直達日射量」と「散乱日射量」という数値の和に値します。直達日射量は実際に太陽からの光が当たることで得られる日射で、散乱日射量は大気に充満している間接的な日射を示します。晴天時は直達日射量が大きく伸びて全体の日射量を押し上げ、逆に曇りの日は散乱日射量が直達日射量よりも増えていることが分かります。

美白マニアでなくとも、「曇りの日も日焼け止めを塗るべき」といったマメ知識は何度か聞いたことがあるかもしれません。ご案内したグラフを見ても分かるように曇天時であっても日射量は晴天時の半分程度はあり、太陽光発電の発電量も半分程度は期待できることが分かります。

しかし、雨や雪の日のように雲がさらに厚くなる日には散乱日射量も大幅に減ります。年間で一番発電量が少なくなりやすい日は12月なし1月の雨天・降雪時で、1kWあたりの発電量が1kWhに満たないような日もあります。以下ではさらに掘り下げて、年間を通して移り変わる天気と発電量の推移についてご案内していきます。

天候によって一日の発電量の差は40倍にも

以下の表では東京都における過去の天気実測における日射量の変化を元に、1kW当たりで得られる一日の発電量の年間推移をご案内しています。

不安定に推移する太陽光発電の発電量
1kWの一日の発電量 日数
1kWh未満の日 43日
1~2kWhの日 48日
2~3kWhの日 37日
3~4kWhの日 43日
4~5kWhの日 47日
5~6kWhの日 78日
6~7kWhの日 56日
7kWh以上の日 13日

雨天で発電量が激減することは前項でも触れましたが、実際一年の間に1kWの一日当たりの発電量が1kWhに満たない日は43日と12%もあります。最小発電量は0.2kWhで、一日の最大発電量にあたる7.5kWhと比べると40分の1と、太陽光発電がいかに不安定な発電方法かが分かります。

一般家庭が発電量を最大限活用するには?
電力消費パターンをもとに最適発電パターンが得られる設置方法を考える

このため太陽光発電を導入するには余剰分を売電できる制度を活用するのが一般的です。ただ、売電単価(FIT買取価格)が年々下がり電気代の単価に限りなく近づいてくる昨今は、ご家庭の電力消費に合わせてより自家消費率を上げていくような設計を追及していくことでさらに太陽光発電の可能性を高められると言えます。最後となるこの項では今後一般家庭で太陽光発電を導入する際に発電量をより多く活用するためにはどういった方法があるのかを考えていきます。

自給率向上には東西2面が有利?

設置角度と方位のページでもご案内していますが、年間を通じてより多くの発電量を得るには南向き一面が良いとされます。しかし南一面では一日の間で発電量の差が広がり、家庭内で使い切れない分が増えて系統電力の均衡化にもコストがかさむなど、太陽光発電のデメリットを加速させるようなジレンマに陥ります。これを解消するために考えられる一つの策としては、東西2面に分散してパネルを設置する方法です。

設置方角で変わる時間帯別の発電パターン

グラフは南一面に100%のパネルを設置した場合と、南西および南東に50%ずつパネルを振り分けた場合の発電量の時間帯別推移モデルを表したものです。全体の発電量自体は若干減ってしまうものの、昼間のピークの発電量を抑えられるだけでなく、一般家庭ではより多くの電力を使いやすい朝夕の時間帯により多く発電量を得られるため、家庭内でより多くの発電量を使うことができると予想されます。

この考えを実際の家庭で証明したのがアメリカのテキサス州を中心に行われてた「ピーカンストリートプロジェクト」という実証実験です。一日の時間推移とともに家庭の電力需要を見た場合、西向きに太陽光発電を設置した方がピークカットに効果的という結果が発表されました。

日本の一般家庭の電気使用量において3kWhの太陽光発電を設置した場合の電気代もシミュレーションしたところ、南一面と南西・南東2面の2パターンにおいて以下のような結果になりました。

設置状況 元の電気代 太陽光発電
設置後の電気代
南一面 10,000円 4,900円
南西・南東二面 5,200円

朝夕にもまんべんなく発電量が得られることによって電力自給率が上がり、南一面の時と比べると電気代が5%以上削減できています。

ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス(ZEH)という言葉も一般化してきたことから分かるように、電力消費量に相当する発電量を得られる太陽光発電は3~5kW程度とそれほど多くありません。既存住宅の場合は既にある屋根につけるため方角や角度の調整は難しいものの、新築で太陽光発電をご検討の際には、ご家庭の電力消費パターンも考えながら設計プランを立てると、エコな生活にさらに一歩踏み込めるかもしれません。

出力変動吸収には蓄電池
自給自足より補助的に活用するのが一般的

前項で確認したように太陽光発電はお天気頼りで非常にきまぐれな発電方式であるため、電力の完全な自給自足を考える場合は蓄電池のように出力の変動吸収ができる装置の併設が必要になります。蓄電池の価格も少しずつ下がってきてはいるものの、太陽光発電を自給自足するシステムとなると最低でも一日の消費電力の3~4倍程度の容量の蓄電池が必要になります。家庭用蓄電池として標準化しつつあるリチウムイオン蓄電池を使うと総工費が500~1,000万円と大規模になってくるため、一般家庭ではあまり採用例は見かけません。

太陽光発電と蓄電池のページでさらに詳しくご案内していますが、太陽光発電と蓄電池を同時制御するようなシステムを家庭用に販売するメーカーも増えてきています。こうした製品を使えば自給自足とまでは言わないまでもよりエコな生活に近づけるだけでなく、災害対策としても大きな効果が期待できます。

安心の発電生活を20年、30年後も

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