太陽光発電の発電量の計算の仕方

発電量の計算方法

年間発電量=日射量(時間)×設置容量(kW)×0.85(システム出力係数)

太陽光発電は太陽の光をエネルギーに変えるため、日射量が発電に大きく左右します。

システム出力係数とは、パネルで作られた電気が配線やパワーコンディショナなどを経由することによる発電ロスの値になります。

日射量は各都道府県によって変わってくるため、都道府県別の平均データを使用して求めます。

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都道府県別日照時間ランキング

1993年~2012年までの20年分の日照量(時間)の平均値です。

県名を選択すると、その県の発電シミュレーションがご覧になれます

ランキング 都道府県 日射量(時間)
1位 山梨県 2213.9
2位 高知県 2158.0
3位 静岡県 2144.5
4位 群馬県 2133.1
5位 宮崎県 2122.6
6位 愛知県 2114.9
7位 徳島県 2096.5
8位 岐阜県 2082.9
9位 三重県 2078.9
10位 和歌山県 2076.7
11位 香川県 2041.7
12位 広島県 2035.1
13位 大阪府 2029.2
14位 岡山県 2028.6
15位 愛媛県 2021.8
16位 兵庫県 2016.5
17位 大分県 2002.9
18位 神奈川県 2001.4
19位 熊本県 1998.9
20位 佐賀県 1969.9
21位 茨城県 1961.3
22位 鹿児島県 1952.3
23位 栃木県 1939.7
24位 千葉県 1933.2
25位 東京都 1921.8
26位 埼玉県 1914.8
27位 山口県 1889.1
28位 福岡県 1873.7
29位 長崎県 1862.0
30位 奈良県 1805.0
31位 宮城県 1799.4
32位 京都府 1778.9
33位 滋賀県 1736.6
34位 福島県 1728.3
35位 沖縄県 1710.5
36位 長野県 1692.0
37位 島根県 1690.7
38位 北海道 1684.6
39位 石川県 1683.7
40位 岩手県 1664.2
41位 鳥取県 1649.9
42位 新潟県 1636.5
43位 福井県 1634.8
44位 富山県 1614.7
45位 山形県 1597.2
46位 青森県 1553.2
47位 秋田県 1489.5

発電量シミュレーション

東京都を例に発電シミュレーションしてみます。

《太陽光発電設置条件》
・東京都の日照時間1921時間
・真南設置
・設置角度:30度
・設置容量:5kW

1921時間×5kW(設置容量)×0.85(システム出力係数)=8,164kWh(年間発電量)

これは簡易的な発電シミュレーションになります。

実際には、各メーカーのパネルの性能によって上記の年間発電量が上下していきますが、大まかな数値としては間違っていないはずです。

また、太陽光パネルを設置する角度によっても発電ロスが生まれます。(真南が100%だとしたら、東西は85%、北側は65%程度の発電になります)

実際のシミュレーションではもっと細かく計算してきます。

曇りや小雨の日でも太陽光発電は発電する


太陽光発電は曇りや小雨の日でも発電します。

発電量は晴天の日と比較すると10分の1程度になります。

日立市天気相談所の『日別の曇りの割合(%)』を見ると、曇りの日の平均日数は67日になったと記録されています。

年間で見ると曇りの日の発電量もバカにはできないということですね。

雨の日は小雨程度であれば微量ではありますが発電がありますが、大雨や雪などの雲が多い日には発電はストップします。

太陽光発電が一番発電する季節は春

一年間の発電量の推移グラフ
画像参照元:日本気象協会

意外に思われるかもしれませんが太陽光発電が一番発電する季節は春(4月、5月)になります。

確かに夏場もたくさん発電はしてくれますが、現在の太陽光発電は熱に弱いという性質があり、夏場は発電ロスの影響が出る季節になります。

発電効率の観点からいうと、夏場よりも冬場の方が高いです。

細かいことを言えば、太陽光発電の設置検討は冬場に行い春先に設置するのが一番投資効率が良くなります。

経年劣化におけるパネルのメンテナンスも大切

経年劣化におけるメンテナンス
太陽光発電は経年劣化によって正常に稼働していたとしても年々発電量は低下していきます。

ただ適切なメンテナンスを行えば、その経年劣化のスピードを遅くすることができます

主な太陽光発電のメンテナンスでは以下になります。

  • パネルの汚れ、キズ、破損の清掃
  • 架台の汚れ、さび、破損、キズの清掃
  • 接続箱のの腐食、破損、配線の損傷、端子の緩みの確認
  • パワーコンディショナの外箱の腐食、破損、運転時の異音、加熱の有無、通気の確認

太陽光発電は稼働する部分がなく、他の再生エネルギーの中では最も手がかからないと言われていますが、それでもメンテナンスは必要になります。

住宅用では4年に一度、産業用では1年に一度の点検をおすすめしています。(50kW以上の産業用太陽光発電システムの場合には1年に2度の点検は義務になります)

メンテナンスによって、太陽光発電の経年劣化は緩やかになりますので、是非ともメンテナンスも念頭に置いて設置検討してください。

パナソニックの太陽光発電経年劣化具合

《東京都に5.0kWシステムを設置した場合》

  • 250Wモジュール単結晶(NE125×125-72-M(L))20枚
  • パワーコンディショナ(VBPC255A4)1台
  • 真南設置
  • 屋根傾斜30°

初年度発電量・・・5,647kwh

10年後発電量・・・5,251kwh
(5.647kWh×0.93で計算しています。)

ちなみに、太陽光発電の劣化には大きく4つの原因があると言われています。

  1. 水(雨)
  2. 機械的ストレス

なので、全ての環境下で上記の表のような劣化割合な訳ではなく、お住まいの地域で雨が多い地域や日差しが強い地域でしたら劣化スピードは早くなるというわけです。

とは言っても、一番劣化スピードが早い単結晶モジュールでも日本においてはどんなに劣悪な環境におかれても年間1%の劣化には達しない程度だと見ていいでしょう。

急激に発電量が低下するようなら出力保証を適用

ホットスポット
一般的には太陽光発電の発電量は緩やかに低下していきます。

しかし、稀に施工による配線トラブルやホットスポットによるパネルの劣化などによって通常の劣化スピードよりも速く発電量が低下していくことがあります

※ホットスポットとは、鳥の糞や落ち葉などが太陽光発電に乗っかり影になった部分の温度が高くなりパネルが劣化すること。

このように不慮の事故で太陽光発電の発電量が規定の数値よりも低下するようだったら、各メーカーが定める出力保証が適用されます。

ちなみに東芝であれば、出力保証は設置から10年間、公称最大出力の90%の90%未満となった場合は無償でモジュールの修理、交換を行ってくれます。

システムの不具合に気付く為にも、カラーモニタを活用して発電状況を把握しておくとよいですね。

ただ、私のお客様でも出力保証が適用されるほど発電量が下がったお宅はありませんでしたので、出力保証に関しては頭の片隅にでも置いておく程度でよいでしょう。

太陽光発電の発電量の計算まとめ

日射量データを見ても分かるように、東北だから調子が悪いとか、九州だから調子が良いものではないことが分かっていただけるかと思います。

また、太陽光パネルは熱に弱い性質がありますので、真夏よりも春先に最もよく発電してくれます。

そうゆう性質上、単純に沖縄が暖かいから太陽光発電に向いているんじゃないかと考えるのは早計ということですね。

これにくわえて、屋根の大きさや形などによっても発電の仕方は大きく変わってきます。

設置検討の際には、自分の家の屋根でどれだけの電気が作れて、どれだけの電気が売れるのかをシステムの費用とをシミュレーションしてもらってください。

メリットがあるようだったら前向きに検討することをおすすめします。

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太陽光

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メガソーラー向け太陽光発電量の経年変動解析 | 日本気象協会