太陽光発電の発電量は地域や季節でどう変わる？驚きの実態を解説！

太陽光発電の仕組みとは？

まずは、太陽光発電の基本的な仕組みを簡単に説明します。

太陽電池モジュール（パネル）は主にシリコンなどの半導体でできており、パネルへ光が当たることで電気を発生させる現象を利用し、発電がおこなわれています。

半導体にはプラスの性質を持つ「p型半導体」と、マイナスの性質を持つ「n型半導体」の2種類があり、2つを重ね合わせることで光エネルギーを電気エネルギーに変換される仕組みをつくります。

太陽光がセルに当たることで、半導体中で電子と正孔という電気を運ぶ粒子が生成され、これらが移動することで電流が発生します。

その後、太陽光パネル内部で光が直流の電気へ変換され、パワーコンディショナ（以下パワコン）へ流れます。

パワコンで交流に変換された電気は、売電や自宅のコンセントの住宅設備などへ供給されます。

つまり、発電を担っている主な機器は太陽光パネルとパワコンということです。

この二つの機器が発電量を左右するため、変換効率を含めた性能を比較しながら選ぶことで、発電量を大きくすることが期待できます。

太陽電池で光を電気に変換する仕組み

前段で触れたように、太陽光発電は光を電気へ変換するシステムです。
電気へ変換する仕組みは、太陽光パネルに搭載されています。

太陽光パネルの内部にある太陽電池は、光の吸収・電気への変換といった機能を持っています。

光を電気へ変換する仕組みは「光電効果」といい、これは物質に光を当てた際に、物質の表面から電子が放出される現象のことです。

中でも、半導体を活用した太陽電池は、より効率的に電子を取り出せる仕組みとなっています。

そのため、他の物質より電気をより多く取り出すことが可能です。

太陽電池には様々な種類があり、それぞれ特徴が異なります。
下記に簡単に紹介していきます。

主な太陽電池の分類	小分類
シリコン系	単結晶シリコン・多結晶シリコン・アモルファスシリコン・ヘテロ接合型など
化合物系	CIS・CIGS・CdTe・III-V族多接合型（タンデム型）など
有機系	色素増感・有機半導体・ペロブスカイトなど
量子ドット	量子ドット※研究段階です

シリコン太陽電池（単結晶）

シリコン太陽電池は、変換効率20％前後と比較的高効率であり、現在最も流通している太陽電池の一つです。

長期に渡る販売・製造・流通がされており、長く使用できることが確認されていること、製造技術も成熟しているため、安心して使用できる種類といえます。

出典：シャープ　住宅用単結晶太陽電池モジュール

化合物系シリコン太陽電池

熱に強く、軽量で扱いやすさという点で強みのあるタイプです。
また、低コストで量産可能なケースが多いです。

ただし、変換効率10％前後と低いため実用性という点で課題があります。

※化合物の純度により製造コストが高価になります。他にも、III-V族多接合型（タンデム型）は規格外の性能とコストのため上記特徴から除きます

出典：シャープ　太陽電池モジュールで世界最高の変換効率31.17％を達成

有機系太陽電池

軽量かつ柔軟であるのが特徴で、薄く軽い素材に印刷して使用できるため、様々な用途への応用が期待されています。

色や形も自在であり、将来的には”塗るだけ”で発電が可能になるそうな…

低コストで大量生産が可能ですが、変換効率・耐久性・寿命が、既存の基準に比べ低いことが大きな課題です。

パワコンで家庭で使える電気に変換

太陽光パネルから発電された直流の電気は、パワコンへ流れていきます。

パワコンは主に、電力の変換や制御・システムの保護といった役割を担っている重要な機器です。

太陽光パネルから発電された「直流」の電気はそのままでは使用できません。

家電製品や電子機器など住宅設備のほとんどは「交流」の電気で稼働するよう設計されているからです。

パワコン内部にはインバーター回路が搭載されています。

インバーター回路は、直流の電気を交流変換する機能を持っており、家庭で電気を使用するために必要不可欠なシステムです。

しかぢ、パワコンは全ての電力を変換できるわけではありません。

直流の電気を交流へ変換する過程で熱エネルギーとなり、その際に変換ロスが発生します。

パワコンのカタログには変換効率が記載されています。

一般的な変換効率は95～98％です。
製品を比較する際はなるべく変換効率の高いものを選ぶのが良いと言えるでしょう。

余った電気は売電と蓄電の仕組み

住宅用太陽光発電を導入する場合、通常はFIT制度の認定を受けて運用することが多いです。

FIT制度（再生可能エネルギーの固定価格買取制度）とは、再生可能エネルギーの導入を支援する国の制度です。

例として、住宅用太陽光発電（出力10kW未満）でFIT認定を受けた場合、認定した年から10年間、固定単価で電気を買い取ってもらえます。

また、電力の買取方式は余剰買取方式となります。

余剰買取方式とは、発電した電気を自家消費（自宅で消費）し、余った電気のみ電力会社へ売電できることです。

認定を受けた年から10年を過ぎたあとは、各電力会社から提供されている売電プランへ加入したり、蓄電池やV2Hを導入して自家消費率を高めることがおすすめです。

太陽光発電の発電量を左右する要因は？

太陽光発電の発電量は、様々な影響を受け変化します。

太陽光パネルの仕様

パネルの仕様で特に注目すべき点は2点です。

変換効率の高さ、出力保証の減衰度合いを確認するとよいでしょう。

変換効率が高いほど、パネルが受けた光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が高いです。

出力保証年数が同じ25年でも、一方は毎年0.4％の減少値を上回らないことに対し、もう一方は毎年0.5％であれば、前者の方が長く多く発電してくれる期待値が高いと言えます。

パワコンの仕様

前段でも記載したパワコンの電力変換効率に加え、入力運転電圧（起動電圧）も重要なポイントです。

入力運転電圧が低ければ低いほど、少ない日射でもパワコンが直流→交流へと電力を変換してくれるため、使える電気や、売れる電気が多くなります。

また、早朝や夕暮れなど、通常であれば日射が少なく、パワコンが動かない時間でも稼働するため、トータルの発電量に差が出てきます。

太陽光パネルのレイアウト

パネル配置の仕方でも発電量が変わってきます。

例として、南面の屋根に全部で20枚のパネルを設置すると仮定します。

5枚×4系統（合計20枚）というグループと、6枚×3系統（18枚）+2枚×1系統（2枚・合計20枚）というグループでは高い確率で前者の方が発電量が多くなります。※系統・回路・ストリングとも呼ばれます

これはパネルが発電する際、一定量以上のパネルが連なっている（直列）方が効率よく発電するため、パネルの合計設置枚数が同じでも、発電量に影響が出ることが関係しています。

他にも、パネルを縦に繋ぐのか横に繋ぐのかも発電量に影響を及ぼす可能性があります。

こちらは、「影の影響を最小限に抑える」という考え方に基づいたものです。

パネルが日陰になった時、直列で繋がっているパネルのすべてが日陰の影響で出力低下の影響を受けます。そのため、日陰部分にパネルを設置することは基本的には推奨しません。

ただし、常時日陰ができるわけではない場所であれば、限られた設置スペースを生かすためパネルを設置することはあります。

その際、日陰の影響を受けても最小限の規模に抑えるために枚数や配列を工夫することで、発電量の減少を限りなく少なくすることも可能です。
※昨今のパネルは技術の進歩でそこまで影の影響を大きく受けないようになってきています

太陽光パネルの設置角度・方位

太陽光パネルの設置角度や方位は発電量に1番大きな影響を与えます。

具体的には、方位「真南」・角度「30度」での設置が望ましいです。

これは、太陽光パネルの設置角度によって、パネルが受ける日射量が変わるためです。

また、方角によっても太陽光パネルにあたる日射量が変わることにも注目です。

設置方位や、設置角度ごとの発電量への影響は下記の図を参照してください。

参照：JPEA太陽光発電協会　よくあるご質問

季節による発電量への影響

季節の違いによる発電量の変化にも注目してみましょう。

時季によって日照時間が異なることにより、発電量に大きな影響が出ます。

分かりやすい例として、冬と夏では日照時間が大きく異なるため、発電量の変化が特に著しいです。

下記は、愛知県にパネル7.95kW・パワコン5.6kW（過積載率140％程度）を設置した際の発電シミュレーションの資料です。

5月が年間で最も多く発電し、12月の発電が最も低いシミュレーション結果となっています。

注目すべきは、発電が多い月と少ない月とでは、月間発電量に約2倍の差が出ているということです。

システムロスが発電効率に与える影響とは？

いわゆるシステムロスとは、発電時に損失したエネルギーのことです。

例として、単結晶シリコン型太陽光パネルの変換効率は20％前後とされています。

残りの80％前後は電気に変換できず、損失しています。

他にも、様々な要因が複雑に重なりロスが発生しますが、効率的に発電を行っていくためには、システムロスの原因を把握し、それぞれの事象に合った対策を講じていくことが大切です。

続いては、システムロスの主な要因の紹介と、それによる影響をわかりやすく解説します。

温度上昇による発電効率の低下

システムロスの原因には、温度上昇が関係している場合もあります。

通常、太陽光パネルに用いられている太陽電池は高温に弱く、パネルの表面温度が上昇していくと太陽電池の発電効率は低下していきます。

一般的に太陽電池モジュールは25℃が最適温度であり、温度上昇に伴い発電効率が低下します。

そのため、夏場など気温の高い時期は、晴れていても発電量を伸ばしにくく、むしろ低下してしまうことがあります。

気温30℃を超えている場合、パネル表面温度はなんと70℃を超えているケースもあり、この場合の温度上昇によるシステムロス率は約30％と非常に大きな影響を与えます。

気温上昇による発電効率の低下を防ぎたい場合、温度特性に優れた太陽光パネルを選定してみましょう。

たとえば、長州産業から販売されているGシリーズは、ヘテロ接合構造セルで、夏場の高温時でも発電効率の低下を防げます。
また、従来品では吸収できなかった紫外線も吸収できるようになっており、発電量を伸ばしやすくなっています。

コラム：長州産業 太陽光発電の価格相場や評判は？特徴についても紹介

パネルの汚れによる効率低下

住宅用太陽光発電を導入する際、太陽光パネルの汚れによるシステムロスなどにも注意が必要です。

パネル設置をする際、主に住宅の屋根に太陽光パネルを設置します。
そのため、雨水による水垢や砂埃、黄砂、落ち葉などといった汚れが太陽光パネルの表面に付着してしまうことがあります。

パネルの縁に水垢が蓄積しないよう、水が流れていく加工がされたパネルなども存在します。
これにより、噂では年間5％前後の発電量アップを見込めるそうです。

参照：エクソル　水切り加工
エクソル製品のお問い合わせはこちら

パネルの汚れは、ほとんど場合降雨によって流れていくため、大きなロスは考えにくいと言っても過言ではないでしょう。

しかし、屋根の上を確認することは容易ではないため、発電量の急激な低下などが見受けられた時は、パネルに何か付着しているかも？と疑ってみるとよいでしょう。

太陽光パネルの汚れが原因のシステムロスを防ぐためには、施工業者などの専門業者へ定期点検・メンテナンスを依頼することが必要です。

太陽光発電のメンテナンス作業は、専門資格を取得した作業員でなければ対応できません。

また、屋根に登ることは危険なため、必ず専門業者へ相談しましょう。

地域による発電量の違いは？徹底比較

参照：ネクストエナジー Dulightより抜粋

太陽光発電の発電量は、パネルの種類や性能、パワコンの変換効率、設置角度や方角のほか、設置地域によっても変わります。

内陸部や太平洋側に面している地域では、日射量が多いため発電量を伸ばしやすいといえます。

中でも、山梨県や長野県、群馬県や静岡県などは、他の地域と比較して発電量が多い傾向です。

以下にそれぞれの発電量を紹介します。

都道府県庁所在市町村	地域別発電量係数（30°） （kWh/(kW･年)) 建物系（戸建住宅等）
群馬県前橋市	1,441
山梨県甲府市	1,522
長野県長野市	1,428
静岡県静岡市	1,431

太陽光発電の一般的な発電量は、1kWあたり年間1,100kWh前後とされています。

特に発電量の多い地域は、群馬県前橋市と長野県長野市、静岡県静岡市、山梨県甲府市、徳島県徳島市、高知県高知市で、いずれも1kWあたり年間1,400kWhを超えています。

前段でも触れたように、内陸部もしくは太平洋側の多くは、日照時間が長い傾向です。
そのため、他の地域より発電量を伸ばしやすい環境といえます。

内陸部や太平洋側は日照時間が長いため、発電量を左右する大きな要素となっています。
ほかにも、日当たり、地形、積雪量などの要素が発電量に影響を与えています。

下部では地域による発電量の違いを一目で確認できます。

都道府県別の年間発電実績

都道府県庁所在市町村	地域別発電量係数（30°） （kWh/(kW･年)) 建物系（戸建住宅等）
札幌市	1,225
青森市	1,162
盛岡市	1,234
仙台市	1,288
秋田市	1,108
山形市	1,219
福島市	1,267
水戸市	1,392
宇都宮市	1,364
前橋市	1,441
さいたま市	1,361
千葉市	1,352
新宿区	1,345
横浜市	1,366
新潟市	1,140
富山市	1,163
金沢市	1,189
福井市	1,190
甲府市	1,522
長野市	1,428
岐阜市	1,368
静岡市	1,431
名古屋市	1,382
津市	1,392
大津市	1,271
京都市	1,255
大阪市	1,337
神戸市	1,388
奈良市	1,304
和歌山市	1,386
鳥取市	1,183
松江市	1,177
岡山市	1,346
広島市	1,332
山口市	1,279
徳島市	1,401
高松市	1,348
松山市	1,330
高知市	1,407
福岡市	1,224
佐賀市	1,262
長崎市	1,276
熊本市	1,309
大分市	1,263
宮崎市	1,345
鹿児島市	1,256
那覇市	1,217

日照時間の多い地域ベスト10

以下に、日照時間の多い地域を紹介します。

都道府県庁所在市町村	年間の日照時間（時間）
埼玉県　　熊谷市	2545.5
群馬県　　前橋市	2497.2
山梨県　　甲府市	2484.1
静岡県　　静岡市	2459.3
茨城県　　水戸市	2454.4
神奈川県　横浜市	2410.0
愛知県　　名古屋市	2378.4
三重県　　津市	2373.3
千葉県　　千葉市	2345.7
岐阜県　　岐阜市	2342.4

上記の地域は、とくに日照時間の長さという点で太陽光発電を導入しやすい環境です。

前段でも触れたように、日照時間が長ければ長いほど発電量を増やしやすく、かつ電気料金削減効果や売電収入を伸ばしやすいといえます。

このように、日照時間の長さは発電量に影響を与える要因のひとつとして捉えることが可能です。

これから太陽光発電を導入する方は、自身の住んでいる地域の日照時間や天候についても調べておくことが大切です。

地域別発電量ランキング

続いては、年間発電量の多い地域を紹介します。

都道府県庁所在市町村	地域別発電量係数（30°） （kWh/(kW･年)) 建物系（戸建住宅等）
甲府市	1,522
前橋市	1,441
静岡市	1,431
長野市	1,428
高知市	1,407
徳島市	1,401
水戸市	1,392
津市	1,392
神戸市	1,388
名古屋市	1,382

このように、年間発電量の多い地域を見てみると、いずれも内陸部もしくは太平洋側であることがわかります。
中でも、山梨県甲府市や群馬県前橋市、静岡県静岡市、高知県高知市などは、1kWあたり年間1,400kWhを超えており、より多くの発電量を確保しやすい環境といえます。

なお、発電量に影響を与えている要素は、日照時間の長さだけでなく、日当たりや気温、地形なども含まれています。

注意すべきは、気温です。
気温が高すぎてしまうと晴れの日でも発電効率低下の要因となります。

そのため、気温の高い地域で住宅用太陽光発電を導入する場合、高温環境下でも発電効率が低下しにくいタイプのパネルを検討してみましょう。

発電量を最大化するコツとは？

太陽光発電の発電量を最大化するためには、まず太陽光発電の製品選びについて慎重に行う必要があります。

前半でも触れたように太陽光パネルの変換効率は、メーカーや太陽電池の種類などによって異なります。
とくに性能の高い製品は変換効率22％を超えている場合もあります。

また、ヘテロ接合型などは高温環境下に強く、温度上昇による発電効率低下を防ぐことが可能です。

このように、変換効率の高い太陽光パネルや、発電量向上に関する技術が盛り込まれたパネルを選ぶことは、発電量の最大化を目指す上で欠かせないポイントといえます。

また、パワコンを選ぶ際は、少なくとも変換効率95％以上の製品から比較検討しましょう。
パワコンの変換効率が高ければその分自家消費・売電量を伸ばせることが期待できます。

ほかにも、発電量を最大化させる上で押さえておくべきポイントがあります。

定期清掃で維持する発電効率

発電量をキープさせるために、定期点検と清掃を欠かさないようにしましょう。

太陽光パネルの清掃や洗浄を怠ってしまうと、汚れが少しずつ蓄積していきます。
すると、パネル表面に付着した砂埃などの影響で発電量が低下する可能性があります。

汚れは洗浄などで除去できるため、システムロスを防ぎやすいポイントのひとつです。

また、定期点検を実施しない状況では、太陽光パネルやパワコン、配線ケーブルなどの劣化、異常などの早期発見が困難となります。

仮に配線ケーブルが劣化したり破損したりしてしまうと、電気抵抗の増加などによってシステムロスの増大を招くほか、発熱による火災リスクも生じます。

ほかの機器も故障や発熱などのリスクが生じるため、定期点検は欠かせません。

さらに、点検を怠っているとFIT認定を取り消される可能性があります。

住宅用太陽光発電を導入したあとは、施工販売店で提供されている定期点検・メンテナンスサービス、その他専門業者の点検サービスを利用しましょう。

点検の頻度については、まず設備を導入した初年度に1回実施する必要があります。
その後は、少なくとも4年に1回以上が推奨されています。

具体的な点検・メンテナンス頻度については、施工販売店の担当者へ直接相談してみるのがおすすめです。

発電量の正確な把握方法は？

事前に太陽光発電の発電量を把握したい場合、計算もしくはシミュレーションツールで確認することが可能です。

計算で求めたい場合は、以下の流れで確認を進めていきます。

1. 太陽光発電の容量を確認する
2. 日射量のデータを調べておく
3. 年間発電量を計算する

太陽光発電の容量については、太陽光パネルの枚数×1枚あたりの出力で求められます。たとえば、1枚あたりの出力300W×10枚であれば、容量3kWになります。

次は、自身の住んでいる地域に関する日射量データを調べておきます。

日射量のデータについては、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）で確認することが可能です。

ちなみに、当社の本社所在地である愛知県名古屋市中川区は下記のようになります。

本社はビルなので傾斜0度、容量は5kWの太陽光発電システム想定で発電量を計算をしてみます。

発電容量（5kW）×年間平均日射量（3.9kWh/㎡）×損失係数（0.7～0.85）×365日で年間の発電量を計算できます。

結果は…4,982kWh！（損失係数0.7計算）

より正確に発電量を予測したい方は、施工販売店へ相談してみるのがおすすめです。
施工販売店には専用のシミュレーションツールがあり、より効率的かつ正確に計算してもらえます。

パワコンでの確認手順

太陽光発電の導入後は、パワコンもしくは太陽光発電専用のモニターから発電量を確認することが可能です。

とくに扱いやすいのは、太陽光発電専用モニターで、発電量だけでなくパワコンのエラー通知を含め複数の情報がまとめられています。
そのため、早期に異常を確認したり消費電力量や売電収入なども把握したりすることが可能です。

住宅用太陽光発電を検討する際は、各メーカーの太陽光発電モニターについても調べておきましょう。

参照：カナディアンソーラー 　CSPシリーズ　モニタ

スマートフォンでの管理方法

太陽光発電のメーカーによっては、スマートフォンアプリで管理できる場合もあります。

シャープの住宅用太陽光発電システムには、COCORO HOMEというスマートフォン専用アプリがリリースされています。

COCORO HOMEは、クラウドHEMSサービス「COCORO ENERGY」から提供される情報を確認したり、発電量や売電量などのモニタリングを行ったりしてくれます。

機器に異常が発生したら、アプリに通知を届けてくれるため早期に対処できます。
また、修理交換を依頼したいときも通知に記載されているリンクから申し込むことが可能です。

さらに、モニタリング発電診断（有償：月220円（税込））というサービスを利用すれば、住宅用太陽光発電の発電量や売電量を継続的にモニタリングしてくれるほか、発電量が低下した際に通知を届けてくれます。

より簡単かつスピーディに発電量を確認したいときは、スマートフォンアプリと連携可能な太陽光発電メーカーから比較検討してみるのが大切です。

参照：シャープ　クラウド連携エネルギーコントローラ（HEMS）

発電量低下時の対処法

もし発電量が低下した場合、すみやかに施工販売店へ相談し、点検・メンテナンスを行ってもらう必要があります。

太陽光発電に異常が発生した場合は、施工販売店へ状況を説明し、点検や修理などを依頼しましょう。

太陽光発電のシミュレーションを行った上で導入を決めたい方や、太陽光発電で電気料金を削減できるか知りたい方は、今回の記事を参考にしながら太陽光発電システムを検討してみてください。

エコでんちではさまざまな住宅用太陽光発電システム、ソーラーカーポート、家庭用蓄電池、V2Hを取り扱っています。

環境省公的資格「うちエコ診断士」を取得した専門アドバイザーが、多数の製品からお客様の予算やご要望に合った製品をご提案いたします。

まずは、お電話や、Webフォーム、公式LINEよりぜひお気軽にご相談ください。