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太陽光発電基本の「ン」

我が家にぴったりの太陽光発電システムって？

太陽光発電システムの大きさはパネルの公称最大出力 [ex.三菱185w,東芝210wなどパネル１枚あたりの発電容量]とパネル設置枚数で決まります。
たとえば三菱185wパネルを20枚設置すると…

185×20=3,700w

つまり3.7kwシステムということになります。
平均的な日本の屋根に設置できる容量は3～3.7kw程度といわれており、設置面積の限られる住宅においては、発電効率のよいパネルほど発電量が得られることになります。
また、同等のパネルでもパワーコンディショナーの性能が異なれば高い性能をもつものが多い発電量を確保できることになります。

瞬間的な出力であるkwの数字よりも、システム全体の発電量であるkWhの確保が最も大切になってきます。
kw(1,000w)は瞬間的な発電量を、kWhは年間、月間などトータルの発電量を表しています。
たとえば３kwの発電が２時間続けば発電量は６kwhになります。
電力会社との売電単価などは、kWhがベースとなっています。

ただし、実際の太陽光発電システムの出力は日射量や素子温度の上昇、設置条件、パワーコンディショナーでの電力損失などにより、計算通りにはならないものです。
太陽光発電協会によると晴天時での出力(瞬間値)は、太陽光システム容量の約60% ～80%を目安と考えるよう示しており、

実際の発電出力=パネルの公称最大出力×設置枚数×0.6～0.8

上記の3.7kwシステムの場合、実際は2.22～2.96kwとなります。

太陽光発電システムの発電量要素

同一のシステムであっても、設置条件により発電量は異なってきます。システムの発電量に大きく影響する要素は次の項目です。

１.日射量による影響…季節、天候、時間帯、地域、設置角度、方位等によって異なりますので、なるべく年間を通して日射量が多くなる条件を選択するようにします。モジュールの一部にでも影が掛かることで発電量は減少してしまいます。

２.温度上昇による損失…太陽電池は温度が高くなると出力が下がります。モジュール温度が上昇しないように施工する事が重要です。

３.その他の損失…受光面の汚れ、配線、回路ロス、危機の特性ばらつきによる損失が発生します。汚れが雨により流れる角度での設置、配線長が著しく長い時などは配線の太さを大きくする事が重要です。

４.パワーコンディショナーによる損失…直流電力を交流電力に変換する際損失が発生します。高効率のパワーコンディショナーを使用する事が有効です。

また各メーカーカタログ表記の年間発電量はこれらの損失を考慮した値になっています。

方位による影響

複数の屋根面から年間を通して日射量の多い面を選択します。

１.南面が最適であるが、東西面も有効である
２.日射量が多方位より少ないため、北面への設置が適しません
３.方位による違いは傾斜角度や設置場所の緯度により異なります

４.東面と西面の比較…日射条件が同じであれば東面の方が発電量は若干多くなります。これは午前中の方が午後に比べて気温が低い事や、午後に雲が発生しやすいためです。ただし個別に周囲環境を把握の上選択する事が必要です。

５.傾斜角による影響…季節と緯度により太陽高度が異なるため一概には言えませんが、年間の日射量が最大になるのは概略設置場所の緯度よりも若干小さい値です。
傾斜屋根に設置する場合は屋根置き用標準架台が屋根面に対しほぼ平行に設置するように設計されているため、通常は１５〜４５度の屋根傾斜面をそのまま利用します。
陸屋根架台の場合は日射量のみを考えると、本州・九州では３０度が適していますが±１０度程度なら数％しか発電量に差がありません。むしろ架台の影による北側近隣への影響や、屋根面への風圧加重が小さくなるよう傾斜角を緩め（１０度、２０度）にします。多雪地域等では積雪を低減するために傾斜角度をきつめに設定する事が必要となります。５度程度の傾斜面では、モジュール表面に降った雨により埃が十分に流れ落ちません。このため、雨が乾燥した後モジュール表面が埃で白濁し汚れによる損失が増大してしまいます。最低でも１０度の傾斜が表面の自浄には必要になります。

６.影による影響…モジュールのいつ部に影が掛かった場合そのモジュールを含む回路の出力が大きく低下してしまいます。このため、影の影響を受けない場所への設置が必要です。

　１.モジュールには年間を通じて出来るだけ影が掛からない場所を選びます。
下記の図に南側の障害物との高さ（H）と障害物のと距離（L）との関係を地域別•日照時間別に示しています。例えば東京にてL / Hを2,5（高低差の2,5倍はなれている）となる場所に設置すれば一番影が長くなる冬至でも６時間（9:00AM〜3:00PM）の日射が確保できます。６時間日照できる事が望ましいです。

　2.電柱、アンテナ、樹木、家屋などが影にならないように注意します。

　3.影の発生がどうしても避けられない場合は、その影が複数の回路にまたがらないようにレイアウトします。最小限の回路のみ影の影響を受けるように配線します。図５では共に４直列４回路のモジュール配置ですが、良い例では２回路が影の影響を受けるが、悪い例では４回路とも影の影響を受けることになります。

７.風による影響…モジュールを設置する場合、風圧による影響を考慮する必要があります。風圧加重には地域による基準風速、設置高さ、傾斜角度、設置構造などによって決まりますので、モジュールの耐風圧強度や架台の強度以内で設置する必要があります。
　風圧力は建設基準法施行令第８７条、建設省公示第１４５４条に基づき計算を行います。ここで屋根面に設置する架台の場合は閉鎖型の建築物を適用し陸置き架台の場合は独立上家を適用します。