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太陽光発電の発電効率とは?ソーラーパネルが影響しているって本当?

2019.4.28

「固定価格買取制度(FIT制度)」の開始により投資対象としても注目を浴びている太陽光発電。設備導入の際には、利益を大きくするため「発電効率」に注目することが大切です。

この記事では「発電効率」の概要や計算式、ソーラーパネルごとの発電効率の違いについてご案内します。

そもそも発電効率とは?計算式は?

エネルギーはそのまま電気に変換されるわけではありません。どのエネルギーでも、変換の際に必ずロスが生じます。
エネルギーが電気に変換される割合を「発電効率」、もしくは「変換効率」と呼びます。

発電効率は数値で表現可能です。以下の計算式から算出されます。

発電効率=電気出力/エネルギー×100(%)

この数値が高いほど、無駄なく電気に変換できることを意味します。
燃料の量や施設の規模が同じであっても、発電効率が高いほど多くの電気を生成可能です。
理論上100%になることはあり得ませんが、技術レベルの向上に伴い上昇してきました。エネルギー源の効果を最大化するためには、発電効率の向上が重要です。

再生可能エネルギーの発電効率を比較!

発電効率はエネルギーの有用性やコストパフォーマンスを評価するために重要な指標です。再生可能エネルギーの活用においても重要視されています。

代表的な再生可能エネルギーである太陽光発電、風力発電、水力発電の発電効率と導入する際の初期費用についてお話ししましょう。

太陽光発電

太陽光発電の発電効率は最大20%程度です。
人工衛星などに導入されている太陽光発電設備は最大で約40%の発電効率を実現しますが、高コストのため民間企業や個人にとっては現実的ではありません。
設備の建設費用はkWあたり30万円程度です。

風力発電

一般的な風力発電の発電効率は30~40%です。
理論上、さらに効率を上げることは不可能だと考えられています。風車が回る際の摩擦がエネルギーロスの原因です。
初期費用としてkWあたり47万円程度の費用が発生します。

水力発電

水力発電は最大で約80%の発電効率を実現する優秀な再生可能エネルギーです。
水路に流した水に生ずる摩擦は小さく、ほとんどロスが生じません。現状利用されている再生可能エネルギーでは、最も発電効率が高いエネルギーです。
初期費用はkWあたり132万円程度です。

投資対象として最もコストパフォーマンスが高いのは?

上述したとおり発電効率については水力発電が最も優秀ですが、近年の導入件数は太陽光発電が圧倒的です。これは、太陽光発電のコストパフォーマンスに由来します。

発電効率が良い水力発電と風力発電は用地の調達が容易ではありません。対して、太陽光発電の発電効率の低さは安価な太陽光パネルを大量に導入することで補えます。

電力会社が電気を買い取る「固定価格買取制度(FIT制度)」の制定以降、再生可能エネルギーは投資対象としても注目されていますが、コストと利回りのバランスが最も良いのは太陽光発電といえるでしょう。

太陽光発電の発電効率に影響するのは何?              

太陽光発電の発電効率を決めるのは主に「ソーラーパネルの種類」「気温」「ソーラーパネル・パワコンの使用年数」の3要素です。日照条件が同じであってもこれらの要素によって発電量は大きく異なります。

以下ではこれら3要素について詳しくお話しします。

太陽光発電の発電効率①ソーラーパネルが影響する

ソーラーパネルのメーカーや素材によって発電効率が細かく異なります。

ソーラーパネルを評価する指標となるのが「モジュール変換効率」と「セル変換効率」です。
モジュール変換効率はエネルギーを「モジュールの面積×1000」で出した数値で割り、最後に0.1をかけます。
対してセル交換効率は「セルの面積×セルの枚数×1000」で出した数値をエネルギーで割って算出します。製品の性能を評価する際には、モジュール変換効率を基準にするのが一般的です。

パネルの素材としてはシリコン系、化合物系、有機物系、有機無形ハイブリッド系などが代表的です。
中でもシリコン系は市場に流通しているソーラーパネルの約9割を占めています。とりわけ「単結晶シリコンパネル」という種類は発電効率の高さから、一般世帯の限られたスペースに導入するパネルとして適しています。

具体的には以下のような製品が人気となっています。

メーカー 製品名・型番 素材 発電効率 出力
東芝 SPR-253NX-WHT-J シリコン単結晶系 20.30% 253W
シャープ NB-245AB シリコン単結晶 19.70% 245W
パナソニック P252αPlus HIT(単結晶系ハイブリッド型) 19.60% 252W

太陽光発電の発電効率②気温と発電効率の関係

一般的に太陽光発電の設備は気温の上昇に伴い発電効率が低下すると考えられています。これは代表的なパネルの素材であるシリコンの「温度上昇によって機能が低下する」という性質によるものです。

製品情報として記載されている発電効率は原則として気温25度の環境下における数値です。気温が1度上昇すると発電効率は0.4~0.5%下がると言われています。

高温による発電効率低下を改善した「HIT(ヘテロ接合型ソーラーパネル)」という種類のソーラーパネルもあります。高温が予想される環境には、こちらの導入を検討してみてはいかがでしょうか。

太陽光発電の発電効率③パワコンやソーラーパネルの使用年数

太陽光発電設備は太陽光を受け取るソーラーパネル、エネルギーを変換するパワーコンディショナー、各種配線で構成されています。
設備の耐用年数は17年とされていますが、これはあくまで「事業で使用する際に減価償却の基準となる年数」であり、必ずしも17年で寿命を迎えるわけではありません。

一般的にソーラーパネルの寿命は20~30年、パワーコンディショナーの寿命は10~15年であると考えられています。

明らかな故障が起きない限り設備を使用し続けることはできますが、経年劣化により発電効率が低下する可能性があります。
素材によっては使用年数が20年を経過した時点で定格80%以下に発電効率が下がった例もあるようです。

定期的にメンテナンスを行う、アフターサービスを利用するなどして可能な限り発電効率を維持することをおすすめします。


太陽光発電による効果を最大化するためにはソーラーパネルをはじめとする設備の発電効率に注目しましょう。

投資対象として太陽光発電に着手する場合は、発電効率の差によって利回りに大きな差が生じることもあります。ソーラーパネルを選ぶ際には、素材ごとの発電効率を確認してください。

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