太陽光発電の発電量の算出方法

お家に太陽光発電を導入しようかどうか検討したり、売電事業の計画を立てたりといった時に必ず事前にチェックしたいのが、設置環境における発電量です。このページではNEDOのデータベースを利用しながら詳細な日射量を求め、そこから太陽光発電の年間発電量や売電収入額などを求める方法をご案内しています。

年間発電量の算出
年間日射量×0.85(システム出力係数)

ソーラーパネルは太陽の日射量に応じて発電するため、年間発電量は、その地域で得られる年間日射量にほぼ比例した数値となります。日射量が分かれば以下の計算式で簡単に年間発電量を計算する事ができます。

発電量(kWh)= 日射量(kWh/㎡)× 0.85(システム出力係数

日射量の算定方法

設置環境における日射量がどれくらいあるのかという情報は、NEDOがとても詳細なデータベースを無償で公開してくれていますのでこちらを利用すると良いです。お住まいの地域や屋根の勾配・方角など細かく指定をすると、推定日射量を知ることができます。

月毎の日射量の推移などもここで知ることができますが、売電収入などの計算をするには年間日射量を知るだけで足りるので、以下では年間の日射量の求め方をステップごとに詳しくご案内しています。

年間日射量の調べ方

  1. NEDOの日射量データベースにアクセス
  2. 年間月別日射量データベース(MONSOLA-11)を選択
  3. 「エリア」「地点」を選択し、グラフを表示
  4. 「表示データ選択」で「角度指定」を選択し、設置する屋根の向きや角度を入力
  5. グラフの「平均」の数値を365倍する

システム出力係数(損失係数)とは?

各メーカーが販売するソーラーパネルには「200W」のように目安となる定格出力が記載されていますが、これはあくまで研究室での参考値を示すものです。実地においては外的要因によって一定量の発電量の損失が出ます。こうした損失はシステム出力係数などと呼ばれます。英語でいうとPerformance Ratio(PR)で、直訳すると「パフォーマンスの度合い」のような意味になります。年間や地域によってシステム出力係数は若干異なるものの、年間を通したシステム出力係数(損失係数)は一般的に0.85が使われます。システム出力係数はメーカー努力などにより年々向上している傾向があります。以下では損失の内訳を詳しくご案内しています。

パワーコンディショナーでの損失・5%(選択機器により2〜10%の幅)

太陽電池で作られた電力はパワーコンディショナーで交流に変換して出力されます。その変換の際に数パーセントの損失が生じます。

どれくらい損失が出るのかは、各機器の変換効率を見ればわかりますが、多くの機器は90〜95%程度の変換効率になっています。つまり5〜10%の電力がパワコンを通る際に損失することになります。三菱電機のパワコンは最高効率をうたっており、98%の効率でソーラーパネルからの電力を変換できるとしています。

その他の損失・5%

屋外に置いた場合、ちょっとした汚れがつくのは避けられません。こうした自然設置環境における損失として、5%程度を見積もられる場合が多いです。

熱による損失・5%(季節によって-10〜20%の幅)

発電量の損失に影響する最大要因となり得るのは熱損失です。パネルに日光が当たるとパネルの温度が上がりますが、高温になればなるほどパフォーマンスが低下していきます。この特徴は特にシリコン系のパネルに顕著です。シリコンを使わない化合物系太陽電池のソーラーフロンティアは熱への耐性も特徴の一つに挙げています。

年間を通した熱による損失は平均で5%程度ですが、季節によって損失率には差があります。以下のページでは特に詳しく熱による損失係数についてご案内しています。

大規模発電所なら気を付けたい送電による損失

家庭用ならそれほど気にしなくてもいいのですが、山の斜面などの遠隔地で太陽光発電設備を運営する場合、送電のための電線が長くなるのに比例してロスが大きくなります。

売電収入や電気代削減額を知るには

発電量がわかると、売電収入の目安を計算することができます。住宅用においては余剰売電が適用されるので、利回りや初期費用回収年数を計算する際には自家消費をして浮いた電気代分を把握することも重要です。太陽光発電の収入相当額を知るための計算式は以下のようになります。

収入相当額(円)
(発電量(kWh)×売電単価(円)×0.7)+ (発電量(kWh)×買電単価(円)×0.3)

ご案内した計算式では、太陽光発電で発電した分の30%を住宅内で消費し、70%を売電する場合を想定しています。これは東京において月々の電気代平均が8,000円程度で、4kWの太陽光発電を搭載した場合に相当します。

当然、4kWより多くのソーラーパネルを導入する場合や、月8,000円よりも電力購入量が少ない場合は自家消費率は30%未満になる可能性もあり、その逆もまたしかりです。自家消費率についてはこちらのページで、シチュエーションによって変わる自家消費率のグラフなども交えながら詳しくご案内していますので、合わせてご確認ください。

固定価格買取制度(FIT)における売電単価は10年以内での初期費用回収を想定した額が設定されていますが、屋根の方位や隣家の影の影響などで状況によっては10年以内の初期費用回収ができない場合もあります。しかし太陽光発電は寿命が20年とも30年とも言われているため、FIT終了後も続けて得られる電気代削減効果などで採算を合わせられる可能性は低くありません。11年目以降の売電単価はその時の電力事情に応じて決められます。将来の売電単価についてはこちらのページで予測額を含めて詳しくご案内しています。

実際に発電量と売電収入を計算してみよう

先にご案内した計算方法を使って、実際に発電量や売電収入、さらには利回り等についても求めてみます。 計算条件は以下の通りです。

設置条件

  • 設置地域:東京都
  • 屋根の向き:南向き30度
  • 売電条件:31円/kWh(10年・余剰)
  • 電気代単価:28円
  • 設置容量:4kW
  • 設置金額:130万円
  • 自家消費率:30%

発電量等計算

  • 年間日射量:1361kWh/kW
  • 年間発電量:4629kWh
  • 年間売電収入:100,449円
  • 年間電気代削減額:38,883円
  • 年間の収入相当額:139,332円
  • 年間の利回り:10.7%

投資に少し詳しい方なら、年利が10%超というのがどれだけ美味しい話かというのがお分かりかと思います。

もちろんソーラーパネルの発電量は 経年劣化(20年で10%程度)があり、 パワーコンディショナーの交換(30年の間に一度程度)の可能性もあります。しかしこれらを考慮した上でも太陽光発電の採算性は十分に高いほどまで価格が下がってきていますので、新築やリフォームの際にはこちらでご案内した発電量の計算なども参考に、導入をご検討いただくことをお勧めします。

日照時間と発電量の関係▼(開く)

日照時間と発電量はどれくらい関係があるの?

日照時間と発電量は、日射量と比べると相関性が低いとはいえ関係が深いと言えます。実際地域別の発電量比較では、日照時間が日本一の山梨県が発電量でも日本一となっています。

全国の太陽光発電設備の平均的な発電量と日照時間の関係を調べると、以下の計算式で発電量の目安が得られます。

発電量(kWh)= 年間日照時間(時間)× 0.65

日照時間は太陽のエネルギー量を相対的に判断できる数値ではないため、(日照時間の考え方は夏の正午の1時間も、冬の早朝の1時間も同じ意味を持つ)日射量と比べて発電量を求めるには正確さに欠けると言えます。

設備利用率と発電量の関係▼(開く)

設備利用率と発電量の関係

「設備利用率(稼動率)」は、太陽光発電を含む各発電設備におけるパフォーマンスを比較する際などに使われる指標です。設備利用率(稼動率)は発電量を元に算出されます。

設備利用率(kWh)=年間発電量(kWh)÷ {発電容量(kW)× 稼働時間}× 100

たとえば「キロワットあたり年間1200kWhが得られる地域の設備利用率」は、1200(kWh)÷{1(kW)×365(日)×24(時間)}×100=13.7%になります。経済産業省が売電単価を決める際に指標としている設備利用率は、13%です。

パネルの発電量以上に気をつけたい、施工店の質

住宅用で信頼できる施工会社を探す

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