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太陽光発電の発電量の計算方法は?

2016.03.03太陽光発電投資

産業用太陽光の発電量はどの程度?

太陽光発電は利回りも高く、副収入を得るために効果的な投資方法です。 しかし、その利回りを確保するためには、しっかり発電出来る事が条件になります。

事業者の方は、本当に業者が言うような発電量になるのか心配に思う事もあるでしょう。今回は、太陽光発電の発電量の計算の方法や、発電量が下がる原因について説明していきます。

いざ稼働してから「想定より発電しない」とならないよう、自分でもある程度の計算が出来るようにすることをおすすめします。

太陽光発電システムの発電量計算はどのように行う?

kWとkWhの違いは?

太陽光発電システムをご家庭で導入する場合、売電対象となるのは「全体の発電量から家庭で消費された電力を引いたもの」になります。この際の発電量計算に用いられる単位が”kW(キロワット)“と”kWh(キロワットアワー)“です。

これらの単位はそれぞれ、発電量を指すときに使われるのですが、“kW”が瞬間的に「発電・消費する力」を指すのに対して、この力が「1時間で発せさせる量」を指すのが“kWh”です。

例えるなら、
“kW“は水道の蛇口から出る水の流れの大きさに対して、”kWh“は出た水の総量を指します。
10kWの蛇口から1時間水を出した場合、出た水の総量は10kW×1h=10kWhです。

このような考え方で太陽光発電システムの性能も表記されることが多く 「“24,4kW”の太陽光発電システムで“31,186kWh”の発電量」と言った表現がされます。

年間発電量を算出する計算式

太陽光発電の発電量は、同じ場所に設置した場合であっても、実際の発電量は各会社のパネルサイズや変換効率などに影響を受ける為違ってきます。 パンフレットに公称最大出力などが記載されていますので、気になる方は一度ご確認ください。

しかし、実際に使用される発電量の計算式までは記載されていないものが多いです。

発電量は、
「発電量=システムの容量(kW)×日射量(太陽光の強さ)×損失係数(ロス)」という計算式で求めることが可能となっています。

・「システムの容量」とは、太陽光発電設備の大きさのことを指し、産業用であれば10~300kWが多くなっています。
・「日射量」とは太陽から届くエネルギーの量を表しており、天候や季節によって日々、変化しています。
・「損失係数(ロス)」は「システム出力係数」とも呼ばれ、パンフレットに書かれているような公称出力というのは、好条件がそろった場合における理論上の最大出力を指しています。

実際に太陽光パネルを稼働させると、様々な要因で発電量にロスが生じてしまいます。この「損失係数(ロス)」は「損失係数(ロス)=パワーコンディショナー変換効率×気温による影響×その他要素による影響」で求められます。

計算式だけではイメージが沸きませんので、一つ例を挙げてシミュレーションを行います。まずは以下の条件で、地点の平均日射量を調べます。平均日射量は、NEDOが提供する日射量データベースから算出します。

  • 地点:大阪府堺市
  • パネル邦楽:真南
  • パネル角度:30度

この条件だと、設置場所の1日あたりの平均日射量は約4.44(kWh/㎡・day)となります。産業用太陽光のパネル設置容量が40kW、損失係数は73%とすると...

一日の発電量=40(kW)×4.44×0.73=129.6kWh
年間発電量=40(kW)×4.44×0.73×365(日)=47,304kWh
(※発電量は天候やメンテナンス状況によって変化します)

2019年度の売電単価は14円ですので、47,304×14(円)=662,256円の売電収入になります。初期投資に1,000万円かかったとしても、約15年で元が取れ、その後は売電収入が手元に全て残るという予測が立てられます。

太陽光の発電量を下げる要因とは?

「運営している太陽光発電所、事業を開始した頃よりも発電量が下がっている気がする」
そんな方は少なくはないと思います。

ですがその理由が分からず、理由が分からないので手立てがなく、結局そのままなんとなく毎月売電明細を眺めてしまっている、なんてことはないでしょうか。

太陽光発電の発電量が下がってきている場合、通常その背景には何らかの理由(原因)が隠れています。

「自分の発電所がどんな理由で発電量を落としているのか」を知りたい方のために、ポイントをご紹介します。

発電量を下げる、6つの理由

太陽光発電所の発電量を下げてしまう主な要因は次の6つです。

1、太陽光パネルに問題がある
2、影の問題が起こっている
3、パワーコンディショナーが故障している
4、ケーブルが切れている
5、汚れてしまっている
6、抑制がかかっている

順に、くわしくみていきましょう。

1、太陽光パネルに問題がある

太陽光パネルに潜む問題の多くはセルにあります。

単純にセルが割れてしまっているケースもありますが、やっかいなのが「セルを結ぶ線が切れてしまっている」というケースです。
この場合、発電量への影響が非常に大きくなることがあります。

太陽光パネルの仕組みから見ていきましょう。

1枚の太陽光パネルは、いくつかの「セル」が集まってできています。 発電を行っているのはこの「セル」一つひとつです。
セルは縦横に並んでおり、1列ごとに「バスバー電極」とよばれる線で結ばれています。 このバスバー電極は、セルが発電した電気を流す働きをしています。

では何がやっかいなのかというと、例えばたった1ヶ所でも断線してしまった場合、そこにつながる全てのセルの電気はそのバスバー電極からは運ばれなくなってしまうという事です。

例えば1枚当たり3本のバスバー電極が走っている場合、どこか1ヶ所断線したらその列のセルは1本分電気を運んでくれなくなり、残りの2本で電気を運ぶことになります。
いつもは3本で流していた電流を2本でまかなおうとすることで、負担がかかり、新たな断線を招いてしまう可能性もあります。

2、影の問題が起こっている

設置したまま放置していると、雑草などが茂って発電効率を落としてしまうことがあります。

他にも、設置時には周りに何もなかったのに、建物などが近隣に建ち、長時間影を作ってしまう場合もあります。

3、パワーコンディショナーが故障している

パワーコンディショナー(以下、パワコン)は、故障の少ない太陽光設備の中では比較的故障の報告が多くみられる設備です。

パワコンの主な故障原因はフィルターの目詰まりや、水の侵入、粉塵の侵入、ニューズ切れ、経年劣化、初期設置不良などが挙げられます。

4、ケーブルが切れている

パネル(モジュール)、接続箱、集電箱、パワコンなどをつなぐケーブルが切れてしまっていることがあります。

せっかく作った電気も、運ぶケーブルが切れていては意味がありません。
ケーブル断線は、大きなロスになってしまう可能性があります。

5、汚れてしまっている

パネルが汚れてしまい、発電量が下がることがあります。

たとえばフェンスが倒れてしまっていて、そこから動物などが侵入してきた場合、糞尿などによる害が考えられます。
また防草対策が十分ではない場合、雑草が生えてそこに鳥や虫が集まってパネルが汚れるというケースもあります。

6、抑制がかかっている

地域的に抑制のかかりやすい地域というのがあります。

これは外的要因ですからどうしようもない事ですが、抑制にはもう一つ「発電所そのものの設備によって引き起こされているケース」もあるのです。

それが、ケーブルの細さに起因する抑制です。
ケーブルが細いとケーブル内を移動できる電流が制限されてしまいます。

そのため発電量が多い高圧の発電所では低圧の発電所で使われるケーブルよりも太いものが使われています。

低圧の発電所でも、細いケーブルを使うのは控えたほうが良い場合があります。

自分で見極められる?発電機能の低下理由

これらの原因は、発電事業者自ら特定することができるでしょうか。

残念ながら、全ての原因を発見するのは難しいと考えられます。
たとえばセルをつなぐ「バスバー電極」の話しをしましたが、これは全てのセルを目視で判断するわけにはいきませんから、バーコードのような専門の機材を用いてチェックすることになります。

パワコンのトラブルに関しても、危険ですから専門業者に任せるのが普通です。

ただし、誰でもできることがあります。

それが、毎月の売電明細の確認です。
毎月しっかりとチェックしていれば、違和感に気が付くときがあると思います。

原因の特定までは難しくても、「減っている?」と気が付けることで、次のステップに進むことが出来るようになります。

発電量をUPさせるために!発電所の再チェックを行いましょう

ご紹介してきたように、発電量が落ちている理由の多くは、ぱっと見ではとても分からないようなことばかりです。

売電収入が減少傾向にあって、後からお客様が「あれ?」と違和感を感じない為に、JCMAエネルギーでの設置工事では、第三者機関に工事完了後のシステム検査をしていただいて工事に不備がないか、システムに異常は無いかを確認してから、お客様に引き渡しをしています。

発電所チェックも業者にお任せ!御相談下さい

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