太陽光発電の発電量は天候によって左右される?

太陽光発電は、二酸化炭素を排出しないクリーンな発電方法として知られています。ご家庭で太陽光発電の導入を検討するとなると、気になるのは晴れの日と雨の日の違いではないでしょうか? 天候の優れない日が続くと発電はされないのではないかなど、心配になってしまいます。今回は、天候によって太陽光発電の働きはどう変化するのかについてご紹介します。

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天候によって発電量は左右される?

太陽光発電は二酸化炭素を排出しないだけでなく、排気ガスも騒音もない環境に優しい発電方法です。より効率的な発電のために、世界中でさまざまな開発が進められています。一方、太陽光発電は太陽の日射量に大きく依存するものであり、天候によって左右されてしまうのが現状です。快晴の日は多くの電力を発電しますが、曇天時や雨天時はそのポテンシャルの多くを発揮できないことになります。

日射量が発電量に影響することから、季節によっても発電量が変わることが知られています。ある統計によれば、日本において平均的に最も高い発電量を誇るのは5月で、最も少なかったのは11月。太陽の出ている時間が最も長い6月が最大ではないのは、天候などさまざまな要因が作用しているためだと考えられています。

発電量が変化する要因としては、太陽光パネルが高熱によりパフォーマンスを落としているケースも考えられます。これは熱損失と呼ばれる現象で、主に夏場の快晴の日に午後の発電量が落ちる要因となりえます。太陽光の熱を吸収して電力に変換するという仕組み上避けられない現象ですが、水打ちをして温度を下げることである程度防ぐことは可能です。水打ちは埃を取り除いて発電効率を上げるためにも有効です。

このように天候などさまざまな要因で発電量が変わる太陽光発電ですが、発電量の変化を過度に気にするよりは、年単位で計算する考え方がおすすめです。地域ごとに太陽光発電が供給することのできる年間の電力が算出されているので、その電力量や設置費用などを目安に導入を検討するようにしましょう。なお、太陽光パネルの設置場所・設置角度や定期的なメンテナンス、生活における節電によりどれだけの収益が得られるのかが変わります。さまざまな要素を把握し、総合的に判断することが大切です。

天気の悪い日は発電できない?

天候により発電量が左右されるという太陽光発電の特性は、上述のとおりです。では天候の悪い日にはどれくらい発電できなくなるかというと、悪さの度合いで大きく異なります。

まず曇天時と雨天時で比較してみると、雨天時のほうがより発電量が低くなる傾向にあります。快晴の日と比べて曇天時の発電量は4割~6割程度にとどまりますが、雨天時は1割~2割の発電量しか得られないこともあります。このことから、梅雨など雨の多い時期は十分な発電量が見込めないとわかります。

積雪時は雪の量にもよりますが、太陽光パネルを完全に覆うほどの雪が積もれば発電はほとんど行われません。一方、太陽光パネルに太陽光が届く程度の薄い積雪であれば、太陽光パネルが熱を持つことで融雪される可能性があります。また、太陽光パネルの傾きを大きくすれば雪がすべり落ちやすくなり、積雪時の発電効率を少しでも確保することが可能。北海道におけるあるデータによると、一般的な角度の33度で設置した太陽光パネルに比べ、90度で設置した太陽光パネルのほうが約2倍のパフォーマンスを発揮したとのことです。このことから、適した傾きで設置することが発電効率の向上に有効であることがわかります。深い積雪が心配される地域では、角度を調整できるタイプの太陽光パネルを設置するのもおすすめです。

日陰の影響

太陽光発電は天候の悪い日に発電量を大きく落としますが、完全に発電しなくなるわけではありません。太陽光が遮られている間は、どのようにして発電しているのでしょうか。

このことは、“直達光”と“散乱光”の違いにより説明できます。太陽が出ている間は直接地表まで達する直達光が強いので、太陽光発電では大量の電力を発電することが可能に。一方、雲が太陽光を遮っていると直達光はほとんど届きませんが、雲内部で反射するなどして地表まで達する散乱光が増加します。曇りの日でも紫外線による日焼け対策が必要なように、太陽光はきちんと届いているのです。

雲の陰ではなく、建物や電柱による日陰の影響はどうでしょうか。直達光が遮られると発電力が落ちるのと同じように、建物や電柱による日陰でも太陽光発電は発電量を落とします。しかしある実験により、遮られ方によって減る量に変化が見られることがわかっています。太陽光発電は、それぞれのパネルがいくつかの回路でつながっている状態。1つの回路に3枚のパネル、3つの回路で計9枚のパネルにより太陽光発電を行った場合、1つの回路に属する3枚に日陰を作るより、3つの回路を横断して3枚に日陰を作ったほうが発電量は少なくなるのです。このように日陰の作られ方によって発電量が変わるので、設置の際には設置業者としっかりシミュレーションして場所を調整することが大切です。

まとめ

太陽光発電は太陽の光に依存するため、曇天時や雨天時など悪天候時には発電量がどうしても下がってしまいます。この特性はしっかり把握しつつ、太陽光発電を導入する際には年間の発電量を考えてみることが大切。日ごとの発電量は大きく変わっても年単位では大きなズレは起きないため、計画的に導入・運用することが可能です。日陰についても十分に考慮しながら、きちんと収益が出るように太陽光発電を活用してみてください。


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