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ノースパワーTOPページ＞自然エネルギーの基礎知識＞太陽光発電システム 太陽光発電システム（その３）  ５．太陽電池(ソーラーパネル)の設置方向と角度 太陽電池は、受光面に受ける日射量に応じて発電量が変化しますので、太陽電池面に対して、出来る限り直角に太陽光が当たるように設置することが理想です。 太陽電池を設置する方角は、(北半球においては)南向きに設置します。 太陽高度(水平線と太陽のなす角度)は、通年で変化し、夏季は高角度、冬季は低角度になりますので、季節に合わせて太陽電池の角度を変化させることが理想ですが、通常は固定設置となります。 太陽電池の設置角度の考え方(理想の設置角度の求め方)には2種類あり、ひとつは、年間の総発電量が最大となるような設置角度で、もう一つは、年間の最低発電量時（主に冬季間）の発電量が最大となるような角度です。 系統連係型の太陽光発電システムの場合は、年間の総発電量が最大となるような角度に太陽電池を設置します。この場合、通常は10〜40度くらいの角度になり、この範囲内においてそれほど大きな差はありません。 通年運用する独立電源システムの場合は、システム全体の大きさ（太陽電池容量やバッテリー容量など）をもっとも発電量が低下するボトム期に合わせて設計しますので、年間の発電量が最低となるような時期に、もっとも発電量が多くなるように太陽電池を設置します。この場合は、30〜60度の比較的高角度になります。特に高緯度地域や降雪地域では、冬季間の日射量がもっとも不足しがちになりますので、太陽高度の低い冬季間に合わせます。このため、太陽電池の設置角度は60度と高角度になります。（高角度で設置することで、積雪の影響を受けづらくなるメリットも得られます。） ただしこの考え方は、あくまでも事業用途等での実用電源システムの場合に適用される理屈であって、一般の方がパーソナルユース目的で太陽光発電システムを運用するような場合には、高緯度地域や降雪地域の場合であっても、それほどシビアに考える必要はありません。 太陽電池に傾斜をつけることで、汚れや堆積物を降雨時に洗い流す作用が得られますので、太陽電池を水平（０度）に設置することは避けた方が良いでしょう。 ６．期待発電量と使用可能電力量 実際に太陽電池で発電できる電気の量は、太陽電池の設置方向や設置角度、設置する地域や季節、によって大きく変化しますので、発電量を正確に予想することは困難なことです。 事業向けの本格的な実用電源システムの場合には、各地域の実測日射量データを用いて期待発電量を求めますが、一般の方にはやや敷居が高い作業です。 そこで、ごく大雑把に簡略化した方法で、独立電源システムの場合の期待発電量を求めます。 まず前提として、太陽電池は南向き、水平角度30度程度に設置してあるものとします（ほぼ理想設置）。 日本国内における平均的な１日あたりの日射時間は、およそ３〜４時間程度です。 次に太陽電池の性能表で、最大出力時動作電流の項目を参照し、太陽電池１枚利用の場合はその数値を複数枚並列に接続する場合は、合計した値を採用し、１日当たりの平均日射時間をかけ合わせると、１日あたりの平均的な発電量[Ah/day]を求めることが出来ます。 北海道および本州の日本海側のような降雪地地域の場合、冬季間の日射時間はぐっと小さくなり、１日あたりの平均日射時間は、1.5〜2.5[h/day]程度になりますので、その点は予め考慮しておきます。 ただし、実際の太陽光発電では、上記計算のようなカタログスペック通りの発電を期待することが困難で、太陽電池表面の汚れや理想設置角度からのズレ、製品 の個体差、経年劣化など、様々な要因により発電量が低くなります。また、実際に「使用可能な電力量」となりますと、バッテリーの充・放電効率や、DC-ACインバーターの変換効率なども影響してきますので、さらに低い値となります。 上記のような理由から、最終的に（実際に）使用可能な電力量は、最大出力時動作電流[A]×平均日射時間[h/day]より求めた値の半分くらいになります。 例) 太陽電池NE70を１枚使用した場合について カタログより太陽電池「NE70-A1T」の最大出力時動作電流は4.43[A]であることから、この値に１日あたりの平均日射時間である3〜4(時間)の数値を掛け合わせ、その数値を半分にします。 （すなわち最大出力時動作電流の値の1.5〜2倍くらいの値になります。） よって、一日あたりの実際に利用可能な電力量は、およそ6.6〜8.9[Ah/day]となることがわかります。 なお、事業用途向けの本格的な独立電源システムの計算につきましては、別項にてご紹介しておりますので、こちらのリンク先ページをご参照ください。 |
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