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2017年7月の太陽光発電 気温が1℃上昇で発電量0.5%ダウンは事実なのか、我が家のデータで検証してみました

 

閑古鳥です。

7月19日に梅雨明けした関東地方ですが、その後の天気はパッとせず、愚図ついた空模様が続いています。

7月の発電量を旬ごとにふり返ると、上旬が36%、中旬が37%、梅雨明け後の下旬は27%に留まっており、梅雨明け後の天候不順が発電量からもよく分かります。

今回は発電量の結果に加えて、これまで二年近くの発電データを使った発電効率についての検証も行ってみました。

太陽光発電設備に関するデータ

はじめに我が家の太陽光発電の設備に関するデータをご紹介しておきます。

太陽電池モジュール(単結晶)…20.09kW(屋根15.17kW、ソーラーカーポート 4.92kW)

屋根勾配…1.5寸(屋根搭載・カーポート共)

パネルの方位角…真南より2.45度東向き

パネル設置場所…群馬県前橋市

買取価格…全量買取32円(税込34.56円)

夢発電システム利用…金利1%、支払回数120回(10年)

特に断りが無い場合、記事中の発電量は、我が家のパネル搭載量20.09kWによるデータとなっています。

2017年7月の発電量

発電結果

一条工務店の太陽光発電モニター

7月の発電量は2,379.79kWh(太陽光パネル1kWあたり118kWh)になりました。

一条工務店のシミュレーションによれば、7月の発電量は1,828Whとなっていますので、シミュレーション比で130%を記録しています。

一条工務店の太陽光発電年間発電量予想と実際の発電量比較グラフ

今月は1,3,6月に続き130%を超える発電量となり、1~7月のトータルでもシミュレーション比127%とかなり好調な状態を維持しています。

発電量が落ちるこの時期に多くなった理由

梅雨に当たり発電量が少なくなる7月ですが、全天日射量が平年比119%と多かったことで発電量も伸びました。

当地の昨年、今年そして平年(過去30年間の平均)の気象データの比較を見てみました。

日照時間全天日射量(MJ/㎡)降水量
2016年7月144.0507.71108.0
2017年7月166.8547.00277.0
平年値139.0458.80197.3

(出典:過去の気象データ・ダウンロード(気象庁HP)

発電開始時からの全天日射量と発電量のグラフです。

全天日射量と発電量の関係

全天日射量は昨年7月との比較では7%ほど多かったものの、平均気温が高すぎたため発電効率の低下を招き、発電量の伸びは4%に留まりました。

平均気温
2016年7月25.4℃
2016年8月26.9℃
2017年7月27.3℃

平均気温は昨年8月より高かったようです。当地では最高気温が30℃を超えた日が25日と昨年8月の22日より多くなっています。

 

パネル温度の上昇による発電効率の低下

我が家が発電を開始したのが2015年9月から、まもなく丸2年になるところです。数えてみたところ、8190時間に渡り発電が行われていました。

余談ですがここまでの総発電量47,798kWhで8,190時間を割ると、一時間あたりの平均発電量が5.8kWh、売電単価を掛けると201円にもなります。結構稼いでくれるものです。

先ほども触れましたが、発電量は気温の上昇とともにその効率が低下するのはご存知かと思います。「気温が1℃上昇すると発電量は0.5%低下する」と見かけたことはありますが、実際のところはどうなのでしょうか。調べてみました。

使用したデータ

発電時間は8190時間ありますが、このデータの中から日照時間が60分あった2837時間を抽出しました。この中から積雪のため日照時間は60分あるものの発電量が0であった27時間を除いた2810時間のデータを検証していきます。

なお日照時間としてカウントされる定義は「直射光によって物体の影が分かるくらいの明るさ(直達日射量が120W/㎡以上)」となるので、快晴の場合もありますし、うす曇りの場合も考えられます。

気温によるデータの仕訳け

抽出した2810時間の気温を紐づけて、5℃刻みに分類しました。

本来1℃ごとに調べてみたいところですが、データ数が不足することと誤差が大きくなる点、そして何より手間がかかるため5℃としました。

気温による発電量の違い

日射量と発電量の関係を、気温ごとにグラフにしました。

日射量は傾斜面日射量を用いました。全天日射量の測定は平行面が受ける日射の量を測定したものです。

これに対して傾斜面日射量は、気象庁発表の全天日射量を元に、我が家の緯度経度、パネルの傾斜角、方位角のデータから、傾斜面直達、反射、拡散日射量をそれぞれ求めて合計した値になっています。

(例)2017年7月31日の日射量、水平面全天日射量:6.617kWh/m2、傾斜面日射量:6.7043kWh/m2

気温10度未満の場合

日射量と発電量の関係のグラフ(気温10℃未満)

気温10℃未満かつ日照時間60分のデータは732時間ありました。732時間の平均気温は6.7℃になっています。

冬が中心になるので傾斜面日射量は1kWh/㎡にも届きませんが、気温が低いので発電効率は一番良くなっています。

この後の気温のグラフと比較するのであれば、傾斜面日射量0.8kWh/㎡でどれくらい発電しているのか、そして近似値線(グラフにプロットされたデータの傾向を視覚的に表したい時に利用する)の傾き(Y=0.8944X)を比較すると分かりやすいかと思います。

気温10℃以上15℃未満

日射量と発電量の関係のグラフ(気温10℃以上15℃未満)

気温10℃以上15℃未満かつ日照時間60分のデータは586時間ありました。586時間の平均気温は12.27℃と10℃未満のデータの平均に比べて5.57℃上昇しています。

近似値線はY=0.8672Xと10℃未満に比べて傾きは緩やかになっています。傾斜面日射量0.8kWh/㎡での発電量は0.71kWhから0.69kWhに落ちています。

気温15℃以上20℃未満

日射量と発電量の関係のグラフ(気温15℃以上20℃未満)

気温15℃以上20℃未満かつ日照時間60分のデータは443時間ありました。443時間の平均気温は17.49℃と5.22℃上昇しました。

0.8kWh/㎡での発電量は0.69kWhから0.67kWhへと落ちています。

気温20℃以上25℃未満

日射量と発電量の関係のグラフ(気温20℃以上25℃未満)

気温20℃以上25℃未満かつ日照時間60分のデータは440時間ありました。440時間の平均気温は22.34℃となり、4.85℃上昇し、0.8kWh/㎡での発電量は0.67kWhから0.64kWhへと落ちています。

気温25℃以上30℃未満

日射量と発電量の関係のグラフ(気温25℃以上30℃未満)

気温25℃以上30℃未満かつ日照時間60分のデータは362時間ありました。362時間の平均気温は27.22℃となり、4.88℃上昇し、0.8kWh/㎡での発電量は0.64kWhから0.61kWhへと落ちています。

気温30℃以上

日射量と発電量の関係のグラフ(気温30℃以上)

気温30℃以上かつ日照時間60分のデータは246時間ありました。246時間の平均気温は32.06℃となり、4.84℃上昇し、0.8kWh/㎡での発電量は0.61kWhから0.58kWhへと落ちています。

気温1℃上昇による効率の低下

ここまでの結果をまとめてみると

温度差発電量減少率1℃あたりの減少率
27.22℃から32.06℃4.8℃5.1%1.1%
22.34℃から27.22℃4.9℃3.9%0.8%
17.49℃から22.34℃4.9℃5.0%1.0%
12.27℃から17.49℃5.2℃2.7%0.5%
6.7℃から12.27℃5.6℃3.0%0.5%
6.7℃から32.06℃25.4℃19.7%0.8%

全ての温度帯の合計を見ると25.4℃の気温差では発電量は19.7%下がり、気温1℃の上昇で発電量は0.8%落ちている結果となりました。

ただし気温20度未満の低下が0.5%だったのに対して、それ以上高い気温になった場合、約1%程度の低下が起きており、我が家では気温が上昇すればするほど発電量の減少はより大きくなる傾向にあることが分かりました。

結晶系パネルでは「気温1℃の上昇で、発電量0.5%の悪化」と言われますが、低い気温ではまさにこれに当てはまる結果となりました。

ただしパネル内部の温度ではなく気温を用いていること、風力・風向などは加味していないかもよりどれくらいの誤差が発生しているのかは分かりません。

最後に

 

発電効率は日々のデータでは確認していますが、時間単位での検証は初めてしました。あくまで我が家のデータなので皆さんのお宅では違う結果になるかもしれませんね。

検証は簡単にできますよ(ちょっと時間はかかるので面倒ですが…)。

夢発電のシステムから発電データをCSVでダウンロードし、気象庁のHPから気温と全天日射量の時別値データを同じくCSVでダウンロードして繋ぎ合わせればOKです。

注意するのは夢発電の時間別データは1:00の表示は1:00~2:00の間のデータであるのに対して、気象庁は前1時間、すなわち1:00の場合0:00~1:00の7データになっている点です。

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