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

「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。

月	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

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。

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。

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。

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。

一日中雲一つない快晴の夏場、午前中と比べて13時ごろからいきなり減るということがまれにあります。原因として考えられるのはパネルが熱をもって出力が低下してしまっている可能性です。熱損失などと言われるこの現象はシリコン系の太陽電池で特に顕著で、パナソニックのHIT太陽電池はこの欠点をハイブリッド構造で軽減していますが、太陽光発電の運用上避けられない問題であることには変わりありません。夏場の数時間発電量が落ちたところで過剰反応せず、一年間の発電状況を持って判断する方がいいかもしれません。

恐らく秋口にかかると状況は改善されると考えられますが、熱損失をどうしても減らしたいという場合は水でパネルを冷やすとパフォーマンスが改善されると考えられます。埃も取れて日中以外の発電量も上がる可能性もあるのでパネル洗浄はおすすめしますが、屋根上での作業になる場合は安全面に細心の注意を払うようにします。

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。

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。

晴天時の日射量グラフ 曇天時の日射量グラフ 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

太陽光発電のメーカー選びで欠かせないのがいい施工店との出会い。実際に設置するとなると制約の多い住宅屋根は選べるメーカーが案外少ないなんてこともあり、限られた選択肢から最適解を見出すにはメーカーと購入者をつなぐ施工店が重要な役割を果たします。施工店選びには一括見積サービスを利用される方がほとんどですが、ここでは当サイトがおすすめする見積もりサイトとその特徴をご案内します。

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