IEA/PVPS　太陽光発電データベース

IEA/PVPS 太陽光発電パフォーマンスデータベースのご紹介 ( 概要版 ) IEA/PVPS では加盟国の太陽光発電システムに関するデータベースを作成しています 現在 3 件を超えるシステムのデータが収集されており ウェブサイト (http://www.pvtec.or.jp/( データベース ) で公開されています ここでは データベースに収録されている諸外国での設置事例 ( 写真 ) をご紹介するとともに 発電システムの稼働状況のチェックについてご説明します なお データベースは定期的に更新されています ここでは 22 年 4 月版によります 1. 設置事例 データベースには設置状況を簡単に把握できるように 可能な限り 写真が収録されています 太陽光発電システムは様々な利用形態があります ここでは諸外国の事例をご紹介します (1) 傾斜屋根発電所名 :Blanke 国 : ドイツ タイプ : 系統連系 利用場所 : 住宅 容量 :2.52kW 方位 : 南から 2 度西 傾斜角 :25 度 1

(2) 傾斜屋根 ( 一体型 ) 発電所名 :Woudhuis_2 国 : オランダ タイプ : 系統連系 利用場所 : 住宅 容量 :1.9kW 方位 : 南から 15 度西 傾斜角 :46 度 (3) 水平屋根発電所名 :IKEA Roof 国 : スウェーデン タイプ : 系統連系 利用場所 : オフィスビル 容量 :49.5kW 方位 : 南 傾斜角 :4 度 2

(4) 独立発電所名 :Alta Nurra 国 : イタリア タイプ : 系統連系 利用場所 : 発電所 容量 :98.3kW 方位 : 南 傾斜角 :3 度 (5) 壁面発電所名 :Poltici 1 国 : イタリア タイプ : 系統連系 利用場所 : オフィスビル 容量 :6.8kW 方位 : 南から 3 度東 傾斜角 :9 度 3

(6) 壁面 ( 一体型 ) 発電所名 :Dox ford Solar Office 国 : イギリス タイプ : 系統連系 利用場所 : オフィスビル 容量 :73.2kW 方位 : 不明 傾斜角 : 不明 (7) 防音壁発電所名 :DOMAT 国 : スイス タイプ : 系統連系 利用場所 : 防音壁 容量 :13.97kW 方位 : 南から 25 度東 傾斜角 :45 度 4

(8) その他 ( 一体型 ) 発電所名 :Napoli_M 国 : イタリア タイプ : 系統連系 利用場所 : 学校 容量 :2.3kW 方位 : 南 傾斜角 :3 度 2. 太陽光発電の稼働状況をチェックする 公共施設に太陽光発電を導入することは 地域住民 来訪者 学校職員 教員 生徒 児童などにクリーンエネルギーの利用の重要性をアピールする大変良い手段といえます 啓発効果 環境教育効果を高めるため 目につきやすい場所に発電状況の表示盤を設置しているケースが多く見られます また 学校では将来クリーンエネルギー利用者になると期待される子供たちとって生きた教材になっていると期待されます 太陽光発電を広く普及させるためには 安定して利用できる設備であることを 長期間の実績をもとに示していく必要があると考えられます 身近な公共施設での実績は 関係者や地域住民が住宅での利用を検討する際に 心理的な後押しとなるでしょう 従って 太陽光発電の運用の現場では稼働実績を定期的に整理して 関係者に周知し また 公表していくことが期待されます 場合によっては故障もあるかもしれませんが トラブルの事例も重要な情報です 発電実績は期待通りの水準にあるだろうか 発電実績が過去に比べて減少しているとしたら その原因は何だろうか こうしたことを検討する場合 発電実績や性能指標を把握し 他の発電システムとの比較や長 期間の変化をとらえることが大切になります 5

(1) 発電実績を比較する 図 1 に 162 件の系統連系形太陽光発電システムの年間発電量 (1kW あたり ) を示します およそ 3kWh から 2kWh まで幅広く分布しています ( 平均は 84kWh) イスラエルの発電システムの発電量が突出して多くなっています 日本のシステム 42 件はおよそ 7kWh から 14kWh に分布しています ( 平均値は約 1kWh) ヨーロッパの国々に比べて比較的発電量が多くなっています データの数がまだ限られていますが こうしたデータを多数集めれば 例えば同じ地域の発電システムグループの中で 自身の発電システムがどの水準にあるかを知ることができます 長期間継続的に比較を行っていき 徐々に分布の左側 ( 少ない側 ) にシフトしていく傾向が確認された場合 汚れや劣化の可能性を示唆するものと言えます ある年 ( 月 ) 突然 分布の左側に落ちた場合は 特別気象条件が悪かった場合を除き 何らかの異常の可能性が高いと言えます 教育面に関しては 例えば学校で利用している場合 同地域だけでなく 全国の学校と比較す れば かえって地域差も出るので 地域の気象条件やエネルギーの使い方の違いを学習する機会 を得られるかもしれません ( 件 ) データ数 :162 平均値 :84kWh/kW/ 年 5 45 4 4 37 35 3 25 2 18 2 16 15 1 7 7 4 5 4 5 1 1 1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 年間発電量 (kwh/kw/ 年 ) スイススウェーデンオランダ日本イタリアイスラエルドイツベルギーオーストリア 図 1 年間発電量の分布 ( 系統連系形 ) 注 ) 時期は発電システムにより異なります 複数年のデータがある場合は 月ごとに平均して年間合計を算出しています 6

(2) 性能指標で比較する 発電量は 設置場所の日射量と設置条件 ( 方位角 傾斜角 ) により変化します 日射量が多い地域は当然発電量が多くなります また 理想的な方位 ( 北半球では南向き ) に向けて 適度な傾斜 ( 日本では 3 度 ~4 度 ) をつけて設置できる場合 アレイはもっとも日射を受けることができます 太陽光発電システムが期待される性能を発揮しているかどうかを知るためには 理想的な状態で発電した場合に期待される発電量に対する実際の発電量の比を考える必要があります この指標を システム出力係数 ( 英語ではパフォーマンスレシオ ) と言います ( システム設計時に使われる 総合設計係数 と値は同じです ) システム出力係数は以下の式で算出されます システム = 出力係数 発電量理想的な状態で動作した場合の発電量 = 発電量 (kwh) アレイ面日射量 (kwh/m 2 ) アレイ定格出力 (kw) 基準日射強度 (=1kW/m 2 ) アレイの性能を同じ土俵で相互に比較するため 標準試験条件 と言うものが世界的に決められています これは標準的な太陽光が1kW/m 2 ( これを基準日射強度と言います ) の強度で入射し アレイの温度が 25 である場合を指し この条件下での出力をアレイ定格出力と呼びます 設置場所のアレイ面日射量を基準日射強度 (=1kW/m 2 ) で割り アレイ定格出力を掛けることにより 理想的な状態で期待される発電量が計算出来ます 実際の発電量を この理想的な状態での発電量で割ったものがシステム出力係数です 図 2 に 先の 162 件のシステム出力係数を示します 発電量に比べて 分布が狭まっています 発電量が大変多いイスラエルの発電システムはシステム出力係数でみれば.55~.7 程度にありますので 性能としてはむしろ平均を下回っています 日本のシステムは.6~.9 程度です ( 平均は.73) 全システムの平均値は.68 です これは太陽電池の公称最大出力 (kw) の 68% の出力が得られたという意味です 残りの 32% は損失です 太陽電池の温度上昇により効率が低下する ( 結晶系の太陽電池の特性 ) ための損失と インバーターで交流電力に変換する際の損失が主な原因です また アレイが建物や樹木などの日陰になる場合や インバーター等のトラブルによってもシステム出力係数は低下します 導入初期にシステム出力係数が低い場合には 機器の初期不良や結線不良などの可能性があります また 長期的に下がっている場合には アレイの汚れの可能性があります インバーターのトラブルの場合は発電量も急激に低下するので 気が付きやすいでしょう 7

( 件 ) データ数 :162 平均値 :.68 5 45 4 38 37 35 3 25 24 22 2 18 15 1 7 8 5 1 2 3 2.3.4.5.6.7.8.9 システム出力係数 スイススウェーデンオランダ日本イタリアイスラエルドイツベルギーオーストリア 図 2 システム出力係数の分布 ( 系統連系形 ) 図 3 はスイスの高速道路の防音壁に設置されたシステムの 12 年間のシステム出力係数の推移を示しています ( 写真は設置事例 (7) 防音壁 ) 現地の専門家の報告によると 導入初期の値が低いのは 植物の日陰に入ったためで その後 取り除かれています 2 年 (11 年目 ) にインバーターのトラブルで発電停止が生じるようになり 21 年 1 月にインバーターの部品交換をしています この間 アレイの掃除は行われていません 交換後は 通常に近い水準に戻っているようです 1.8.6.4.2 199/1 1991/1 1992/1 1993/1 1994/1 1995/1 システム出力係数 1996/1 1997/1 1998/1 1999/1 2/1 21/1 図 3 長期使用の例 ( スイス,DOMAT) 以上はデータベースの 1 例にすぎませんが このように長期間の稼働実績を持つ発電システム のデータを蓄積すれば 機器の開発側 ( メーカー ) だけでなく 利用を検討している人にとって も大変参考になると思われます 8

( 詳細版 ) 2. 発電実績 ここでは 11 カ国延べ 784 カ月の系統連系形システムのデータをもとに発電実績を紹介します 月平均発電量を図 2-1 に示します 図 2-2 はアレイの受けた日射量です 日射量に比例的に発電量が多くなります 日射量の多いイスラエル ポルトガルのシステムの発電量が突出して多くなっています 一方 他のヨーロッパ諸国のシステムは冬季の日射量が少なく 日本に比べて発電量が低水準です イギリスとスウェーデンのシステムは夏季も比較的少なくなっています ただし 国によってはサンプル数が少なく 必ずしもその国の実態を表しているとは限りません 7 kwh/kw/ 日 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 月 イスラエルポルトガルイタリア日本スイスオーストリアベルギーオランダドイツイギリススウェーデン 図 2-1 月平均発電量 ( 系統連系形 ) 12 kwh/m2/ 日 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 月 イスラエルポルトガルイタリア日本スイスオーストリアベルギーオランダドイツイギリススウェーデン 図 2-2 アレイ面日射量 ( 系統連系形 ) 9

図 2-3 は アレイ面日射量と発電量の関係を示しています 日射量と発電量の関係が比例的であることが確認できます また 国によって極端に異なる傾向を示すことはありません 発電量 (kwh/kw/ 日 ) 7 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 パネル面日射量 (kwh/m2/ 日 ) 各国 1 月 ~12 月のデータをプロット イスラエルポルトガルイタリア日本スイスオーストリアベルギーオランダドイツイギリススウェーデン 図 2-3 アレイ面日射量と発電量の関係 ( 系統連系形 ) 太陽光発電システムが期待される性能を発揮しているかどうかを知るためには 理想的な状態で発電した場合に期待される発電量に対する実際の発電量の比を考える必要があります この指標を システム出力係数 ( 英語ではパフォーマンスレシオ ) と言います ( システム設計時に使われる 総合設計係数 と値は同じです ) システム出力係数の分布を図 2-4 に示します 全体の 8 割は.6~.8 の範囲にあります ( 平均は.67) 1 にならないのは 図 2-5 のように アレイ面の温度上昇等による アレイ損失 と 発電した直流電力を交流に変換するインバーターでのロスなどの システム損失 を伴うためです なお JIS ではシステム出力係数を以下のように定義しています システム出力係数 = 等価日システム運転時間 (*1) / 等価日太陽日照時間 (*2) (*1): システム出力電力量を標準太陽電池アレイ出力で除した値 アレイが標準太陽電池アレイ出力で運転した時の一日当たりの時間数 (*2): 基準アレイ面日射強度で日積算アレイ面日射量を供給するのに必要な 1 日当たりの時間数出所 )JIS-C896( 現在 改定作業中 ) また 具体的な計算は以下の式によります 発電量 (kwh) システム出力係数 = アレイ定格出力 (kw) アレイ面日射量 (kwh/m 2 ) 基準日射強度 (=1kW/m 2 ) 1

( 件 ) N=784 3 265 25 2169 2 15 1 5 11 139 372 935 659 59.3 未満.3~.4 未満.4~.5 未満.5~.6 未満.6~.7 未満.7~.8 未満.8~.9 未満.9 以上 図 2-4 システム出力係数 ( 系統連系形 ) システム出力係数アレイ損失システム損失 1.9.8.7.6.5.4.3.2.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 月 図 2-5 システム出力係数と損失 ( 系統連系形 ) 注 ) 損失の内訳が明らかな 3775 カ月のデータ 11

3. データベースの収録状況 (1) 収録数 日本を含む 12 カ国のデータが収録されています 21 年末時点で人口 1 人当たりの設置容量が世界トップ 3 である日本 スイス ドイツのデータが多数を占めています 電力会社の電力系統に連系されたシステムが 287 件 独立形 ( 電力系統に連系していない ) システムが 3 件です 独立形は 電化されていない遠隔地の住宅や 遠距離通信 揚水ポンプ ワクチン保存用冷蔵庫 航行案内補助装置 航空警報灯 気象記録装置などの電源に利用されています ハイブリッドとは 太陽光以外の発電システムとの併用を意味します 表 3-1 タイプ別発電システム件数 オーベフ ス ルギーラン トリア ス ドイツ イスラエル イタリア 日本 オランダ ポルトガル スウェーデン スイス イギリス 合計 構成比(% )22 1 89 4 25 7 19 1 3 5 1 285 89.9 系統連系形 系統連系形ハイブリッド 2 2.6 独立形 1 3 1 9 4 18 5. 7 独立形ハイブリッド 9 3 12 3.8 合計 23 1 9 89 7 26 84 23 1 3 5 1 317 1 構成比 (%) 7.3.3 2.8 28.1 2.2 8.2 26.5 7.3.3.9 15.8.3 1 - ( 件 ) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 オ23 ーストリア1 ベルギー9 フランス89 ドイツ7 イスラエル26 イタリア84 日本23 オランダ1 3 ポルトガルスウェーデン5 スイス系統連系形ハイブリッド独立形独立形ハイブリッド 1 イギリス系統連系形 図 3-1 タイプ別発電システム件数 12

(2) 発電容量 発電システムの容量は.1(kW) から 297(kW) まで幅広く分布しています 1kW から 4kW までのシステムが過半数を占めています 表 3-2 発電容量別件数オーストリア ベルギーフラン ス ドイツ イスラエル イタリア 日本 オランダ ポルトガル スウェーデン スイス イギリス 合計 構成比(% )kw 未満 1 7 3 5 16 1 1~2kW未満 7 2 44 3 2 2 2 62 19.6 2~3kW未満 7 16 3 6 1 6 1 4 53 16.7 3~4kW未満 4 13 1 6 18 2 7 51 16.1 4~5kW未満 1 12 4 2 19 6. 5~1kW 未満 2 1 3 1 2 2 1 15 27 8.5 1~2kW 未満 1 2 18 3 1 6 31 9.8 2~5kW 未満 22 1 1 6 3 9.5 5~1kW 未満 3 5 4 1 13 4.1 1kW 以上 1 5 3 2 4 15 4.7 合計 23 1 9 89 7 26 84 23 1 3 5 1 317 1 平均 (kw) 3.3 5.2.7 14 2. 192 28 23 5. 21 31 73 34 最大 (kw) 19 5.2 1.1 116 4. 297 75 214 5. 5 56 73 297 最小 (kw) 1. 5.2.5 1..3 1.4 1.2.1 5. 2.1 1.1 73.1 5. ( 件 ) 8 7 6 5 4 3 2 1 1kW未満16 62 1~2kW未満53 51 2~3kW未満3~4kW未満19 4~5kW未満27 5~1kW未満31 3 1~2kW未満2~5kW未満13 15 5~1kW未満1kW以上その他スイスオランダ日本イタリアドイツオーストリア 図 3-2 発電容量別件数 13

(3) 設置形態 もっとも多い設置形態は 傾斜屋根 で 16 件 以下 独立 ( 地上設置 )85 件 水平屋根 3 件となっています 高速道路の防音壁に設置されているものもあります また 屋根材又は壁面として太陽電池モジュールを使用する 一体型 のシステムが 22 件あります ただし これはデータベースに採録されているシステムの内訳であり 各国のシステム構成の実態を反映しているものではありません 例えば日本での導入実績では 独立 タイプよりも 傾斜屋根 タイプの方が圧倒的に多くなっています 表 3-3 設置形態別件数 オーストリア ベルギーフラン ス ドイツ イスラエル イタリア 日本 オランダ ポルトガル スウェーデン スイス イギリス 合計 構成比(% )16 88 5 33 12 1 5 16 5.5 傾斜屋根 傾斜屋根 ( 一体型 ) 1 2 2 8 13 4.1 独立 3 9 7 8 5 6 2 85 26.8 水平屋根 1 1 1 5 1 1 1 1 18 3 9. 5 壁面 2 1 4 7 2.2 壁面 ( 一体型 ) 2 1 2 1 6 1.9 防音壁 1 3 4 1.3 防音壁 ( 一体型 ) 2 2.6 その他 2 1 6 9 2.8 その他 ( 一体型 ) 1 1.3 合計 地域 23 1 9 89 7 26 84 23 1 3 5 1 317 1 ( 件 ) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 オ23 ーストリア1 ベルギー9 フランス89 ドイツ7 イスラエル26 イタリア84 日本23 オランダ1 3 ポルトガルスウェーデン5 スイス1 イギリス合計その他 ( 一体型 ) その他防音壁 ( 一体型 ) 防音壁壁面 ( 一体型 ) 壁面水平屋根独立傾斜屋根 ( 一体型 ) 傾斜屋根 図 3-3 設置形態別件数 14

(4) 設置条件 データベースに登録されている国々では アレイを南向きで 3 度から 45 度程度の傾斜を与えるのがもっとも良い条件と言えます 実際には設置上の制約から 様々な条件で設置されています 傾斜屋根の場合は 北側に向いているアレイもあります ( 日本の事例 ) 表 3-4 図 3-4 に示すように 約 9% のシステムが方位角 135~225 度 ( 南東 ~ 南西 ) の方向に設置されています 傾斜角が 8 度以上のシステムは壁面に設置されているものです 表 3-4 設置条件 (%) 方位北 北東 東 南東 南 南西 西 北西 合計 傾斜角 1 度未満.3.8.3 1.4 1 度 ~2 度未満.5.5 1.4 4.9.5.3 8.2 2 度 ~3 度未満.5.8 3.5 4.3 15.5 1.9 2.4 1.1 3.2 3 度 ~4 度未満.5 6. 19.3.3 26.1 4 度 ~5 度未満.5 5.4 12.2 1.6 19.8 5 度 ~6 度未満.8 2.2.3 3.3 6 度 ~7 度未満.8 3.8 4.6 7 度 ~8 度未満.3.3.5 8 度 ~9 度未満.8.8 9 度 2.2 2.4.3.3 5.2 合計 1.1.8 5.2 22. 61.4 4.6 3.5 1.4 1 注 : 複数の設置条件がある場合は別に扱っている 方位角 ( 度 ) 北南西北 36 315 27 225 18 135 9 45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 傾斜角 ( 度 ) 日本諸外国 図 3-4 設置条件分布 15

4. 設置コストの内訳 系統連系形システムの設置コストの内訳はモジュールが 52% パワーコンディショナー ( インバーター )14% その他 ( 工事費等 )34% となっています 系統連系形 N=58 その他 34% モジュール 52% パワーコンディショナー 4 発電実績 14% 図 4-1 設置コストの内訳 16