太陽光発電所を東西の屋根に付けるとどれだけ損?メリットはあるの?

新築一戸建ての住宅用太陽光発電システムについて、30秒で要点説明

太陽光発電の年間発電量を最大にするには南面に設置するのが基本ですが、お家の建っている向きによっては東向きや西向きにしか付けられない場合もあるかもしれません。

東西面設置は全体的な発電量が南側よりも減りますが、朝夕に発電量が確保しやすいことで自家消費率の向上に繋がったり、過積載のような設置構成のメリットが高まったりと、低めの発電量を少なからず補える可能性が見えてきます。

また同じ敷地面積の家の場合、南一面よりも多くのパネルを屋根に載せられるため全体的な採算性は高くなる可能性も少なくありません。

南面と東西面の年間発電量比較

傾斜角度
(南)
45°
(南東・南西)
90°
(東・西)
135°
(北東・北西)
180°
(北)
90%
10° 95% 94% 89% 84% 82%
20° 99% 95% 87% 78% 74%
30° 100% 95% 84% 71% 64%
40° 99% 94% 80% 64% 56%
50° 96% 90% 75% 57% 48%
60° 91% 85% 70% 51% 42%
70° 84% 79% 64% 46% 36%
80° 76% 71% 58% 41% 32%
90° 66% 63% 52% 37% 29%

表では、ソーラーパネルを設置する方位と傾斜角度によって発電量がどれだけ変わるのかを一覧にしてご案内しています。標準的な屋根の傾斜は15〜25°程度なので、東西面の設置の場合最大で15%発電量が減るということが分かります。発電量に換算すると、南面で1kWの年間発電量を1140kWh(日本における平均的な発電量)とした場合、東西面では3寸屋根(約16.7度)で1005kWh(135kWhのロス)、4寸屋根(約21.8度)で990kWh(150kWhのロス)5寸屋根(約26.6度)で980kWh(160kWhのロス)という年間発電量になります。単純に計算すると1kWあたり年間で3,510〜4,160円(売電単価26円で計算)損をするということになります。

  • お住いの地域によって1〜6%程度の誤差があります。より詳しい情報はこちらのページでご確認ください。

東西面の発電パターンを活かすには

上述でご案内した「発電量」とは、年間の合計で得られる最大の発電量を意味しますが、例えば曇天の場合は南面と発電量がほとんど変わりません。

6月の曇りの日の発電パターン(kWh/kW)

ご案内しているのは6月のある日の発電パターンです。全く日が差さない(直達日射がない)ほど厚い雲が一日中かかっているような天気では発電量の全てが特定の方向を持たない光(散乱日射)によるものなので、南面でも東西面でも発電量はほぼ同等になります。

朝夕に多い発電量を自家消費

南面と東西面の発電パターンに差が出てくるのは快晴の日で、例えば8月の快晴時に1kWのパネルで発電できる電力量を以下の右のグラフではご案内しています。東では朝日が昇ってから10時まで、西は夜の2時から日が沈むまでの時間、南よりも多く発電しています。

8月の快晴の日の発電パターン(kWh/kW)

特に日が高く登る夏場はこの傾向が顕著になります。例えば夏の午後、西日が非常に暑い時間帯はエアコンの稼働量が上がることが予想されますが、西に太陽光パネルをつけていれば日が沈むまでの日光で作った電力をエアコン稼働に活用でき、電力を効率的に自家消費できることになります。さらには夏場の暑さが厳しい地域における実証実験では西向きの太陽光発電設置はピークカットに効果があるというの結果も報告されています。今後は年間で一番多く電力が得られる設置方角よりも、電力の消費パターンに合った設置方角が重視されるようになる可能性もあります。

  • ピークカット・ピークシフトとは、消費電力量が特に上がる時間帯に電力使用を抑えたり、代わりに他の時間帯に電力を使うことで、電力消費量の時間帯差を少なくすることを言います。

東西二面は過積載が特にお得

光の量によって発電量が変わるソーラーパネルが容量最大まで発電する時間は限られています。例えば5kWのソーラーパネルがあった場合5kWhが得られる時間は、年間でも数時間程度しかありません。このことから近年はソーラーパネルの容量よりもパワーコンディショナの容量が少なく構成される傾向があります。

パワコンの容量よりもパネルの容量を多くすることを過積載と言いますが、東西設置と過積載は効率的な組み合わせだと言えます。先のグラフでも確認できるように、1日のうち発電量が最大になりがちなのは日中11時から13時の間ですが、南一面設置の最大値(100%)に比べて東一面および西一面設置だと最大値は95%まで下がり、さらに東西二面に振り分けて設置すると最大値は89%まで下がります。

各方位における過積載率と発電量の関係(過積載無しの場合を100%とする)

表は標準的な傾斜屋根(20度)で南向きにパネルを設置した場合、東または西にパネルを設置した場合、そして東西にパネルを分けて設置した場合の3パターンにおいて、過積載率と発電量の関係を表にしたものです。過積載1.0倍とは5kWのパワコンに5kWのパネルを合わせるようなシステム構成、1.7倍とは5kWのパワコンに8.5kWのパネルを合わせるようなシステム構成になります。

東西二面に設置した場合は一番緩やかな下降線になっており、過積載による影響が一番少ないと言えます。特に九州など、住宅用でも出力抑制の可能性がある地域は、春から夏にかけての晴天日中において売電できなくなる可能性もあるため、ピークカットのメリットはさらに大きいと言えます。

  • 産業用などでは200%のようなスーパー過積載の例もありますが、住宅用では保証が無くなるといったリスクを取らなくて良いよう、パワコンの接続範囲内(オムロンの場合170%)での過積載をおすすめします。

東西二面と南一面の採算性シミュレーション

最後になるこの項では、東西面における発電量を自家消費率や過積載率も考慮しながら南面と比較した場合採算性はどうなるのかを比較していきます。

東西二面と南一面の太陽光発電システム構成

採算性をシミュレーションする前置きとしてそれぞれのシステム構成を決めておかなくてはいけませんが、例えば建築面積50平米の建物で屋根は切妻屋根だとします。屋根の向きが南北の場合は約24㎡分のパネルを南側に設置できます。東西の場合は二面に最大で約48㎡分のパネルが設置できます。出力にすると、パネルのサイズにもよりますが、標準的な長方形パネルなら横に4〜5列、縦に3〜4列乗る計算になります。効率重視で高価なパネルを選ぶ場合、例えばパナソニックの247Wのパネルで一面に4×4=16枚・3952Wが乗る計算、効率が少し劣っても安いパネルを選ぶ場合は、例えばソーラーフロンティアの185Wのパネルで一面に5×3=15枚・2775Wが乗る計算になります。

3kW未満では少なすぎて採算に合わないため、南一面に乗せる場合は効率の高いパナソニックを選ぶのが良さそうです。逆に東西2面の場合、予算を抑えるためにもソーラーフロンティアを使うのがいいかもしれません。システム構成をまとめると以下のようになります。

設置場所 南一面 東西二面
メーカー パナソニック ソーラーフロンティア
パネル出力 247W 185W
パネル枚数 16枚 30枚
パネル容量 3952W 5550W
パワコン容量 3.0kW 4.0kW
価格 ¥1,000,000 ¥1,200,000

価格は2018年8月時点の各メーカーの最安値相当価格を参考にし、以下の調整を加えて設定しています。

パナソニックは132%の過積載でパワコン容量をワングレード下げることで全体の価格を2.5万円程度安くできると考えられるものの、少し容量が少ないことも加味して25.3万円/kW(最安値価格よりも約5%割高)を購入価格に設定しました。一方ソーラーフロンティアも139%の過積載でパワコンのグレードを下げながらも、複数面設置になることも加味して21.6万円/kW(最安値価格よりも約8%割高)を購入価格として設定しています。

以下ではこのシステム構成における売電・電気代削減額のシミュレーションをご案内していきます。

  • 4寸勾配で7m×3.85mの屋根が二面になるような切妻屋根の場合。屋根端からパネルの設置までは20cmを開けることとする。

売電価格・電気代削減額シミュレーション

表はもともと電気代として月に約13,000円を支払っていた家庭(3人家族の標準的な電気代)を想定したシミュレーションです。太陽光発電は耐用年数が20年以上とされているので、固定価格買取制度期間が終了した後の10年間の発電分も考慮に入れたシミュレーションをご案内しています。

設置場所 南一面 東西二面
初期費用 ¥1,000,000
(パナソニック3.952kW)
¥1,200,000
(ソーラーフロンティア5.55kW)
10年目まで 電気代削減額(月) ¥5,338 ¥5,555
売電額(月) 8,112円(26円売電)
8,736円(28円売電)
11,691円(26円売電)
12,591円(28円売電)
お得になる金額合計(10年) 161.4〜168.9万円 207〜217.8万円
11〜20年目 電気代削減額(月) ¥5,266 ¥5,506
売電額(月) ¥2,939 ¥4,284
お得になる金額合計(10年) 98.5万円 117.5万円
20年間の利益 159.9〜167.3万円 204.4〜215.2万円

20年間同じシステムを使い続けるとして、南一面は約160万円、東西二面だと200万円以上の利益がでる計算になります。同じシステムを使い続ける、と書きましたが、太陽光発電システムの中でも一番壊れやすいのがパワーコンディショナで、耐用年数は10〜15年程度とされています。もちろん15年を越えたら使えないという訳ではなく、10〜15年の間に故障して買い替えが必要になる確率が高いものの実際20年以上使い続けられている例もあります。ただ、もしも20年以内に壊れてしまった場合でも買い替え費用となる約20万円を超える利益が得られれば採算は合う計算になります。この場合どちらのシミュレーションでも20万円以上を大きく超える利益が得られています。

まとめとしては、東西面は1kWあたりの発電量は南面と比べて減るものの、採算性に関してはより単価の安いパネルでより多くの容量を載せられれば採算性は南面よりも高くなる可能性が高いと言えます。

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