太陽光発電の発電ロスを削減するには？ 原因や損失を抑える方法を解説

太陽光発電の発電効率は20～25%であり、7～8割のエネルギーは電力に変換されていません。発電ロスにはさまざまな原因がありますが、少しの手間で損失を減らすことも可能です。

本記事では、発電ロスの原因や損失を減らす方法を解説します。所有者がすぐに対応できる方法も紹介しているので、太陽光発電設備をお持ちで実践できそうなものがあれば、ぜひお試しください。

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太陽光発電における発電ロスとは？

太陽光発電における発電ロスとは、太陽光エネルギーを電力に変換する過程で生じる損失のことです。この損失により、理論上の発電量より実際の発電量が減少します。

発電ロスの主な原因は、パネルの変換効率や、電力の変換過程で生じるエネルギー損失などです。

一般的な太陽光発電の変換効率は20～25％程度です。つまり、投入されたエネルギーのうち20～25％程度が電力として利用できます。一方、火力発電や風力発電の効率は30%以上と比較的高い値を示しています。

以下は、代表的な発電方法におけるエネルギー変換効率の一覧です。

太陽光発電は自然の条件に左右されるため気象条件によって発電量のばらつきが発生しますが、環境負荷が低いというメリットがあります。効率面では他の発電方式に劣るものの、クリーンエネルギーの利用やカーボンニュートラルの実現に重要です。

太陽光の発電ロスの5つの原因

太陽光発電の発電ロスは主に以下の5つの原因で生じます。

1. 太陽光パネルの劣化

太陽光パネルは時間の経過と共に発電性能が徐々に低下します。一般的にパネルの劣化率は年間約0.5％前後とされ、10年から20年使用すると初期の約8～9割程度の発電量になります。

太陽光パネルの劣化の原因は、紫外線や熱、水分の侵入などです。太陽光パネルは屋外に設置するため、土地の環境によっても劣化のしやすさは異なります。

出典：環境省「太陽光発電の導入見込量と関連情報について」

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2. 太陽光パネルの汚染

パネル表面に付着する砂ぼこりや鳥のフン、葉っぱなどの汚れは、日射を遮断し発電効率を下げます。

特に、雨で落ちにくい汚れが付きやすい環境では注意が必要です。パネルが斜めに設置されていると雨である程度の汚れは流されますが、放置すると汚れが積もり発電量が低下します。

3. 送電ケーブルの破損

太陽光発電システムの送電ケーブルは長期間の使用や外的要因により劣化または破損します。破損が起きると電流が正常に流れず、当該区間の発電が停止し発電ロスが発生します。特に草刈り作業時の誤切断や小動物によるかじり傷が破損の原因です。

4. 送電ケーブルの電気抵抗

送電ケーブルには電気抵抗があり、通過電流のうち一部は熱として失われます。これは送電ロスと呼ばれるもので、パネルからパワーコンディショナーまでの距離が長い場合や抵抗の大きな素材を用いていると、エネルギーロスは大きくなります。

送電ロスは太陽光発電システム全体のエネルギー損失に影響します。さらに、パワーコンディショナーでの変換ロスも考慮が必要です。パワーコンディショナーは10年が経過すると急激に劣化するため、適期に交換する必要があります。

5. 障害物による日光の遮断

周囲の建物や樹木、電柱、さらには雑草などが太陽光パネルに影を落とすと、発電量がその分だけ減少します。太陽光を遮る障害物があると、取り除かない限り毎日同じ場所に影が生じます。

また、パネルよりも高く生育した雑草も発電ロスにつながる要因です。雑草が太陽光パネルを覆うと、太陽光が雑草により遮断されて発電ロスが生じます。

太陽光の発電ロスを減らす5つの方法

発電ロスを抑えてエネルギー損失を少なくするには、以下のような方法があります。

1. 発電効率の高い太陽光パネルに交換する

経年劣化したパネルや旧型のパネルは変換効率が低下しているため、発電効率を高めるには新しい太陽光パネルへ交換することが効果的です。

最近の太陽光パネルは技術革新により変換効率が向上しています。発電効率の高い太陽光パネルにすることで、同じ面積でも多くの電力を発電できます。

交換する際は、現在のパネルの性能と新しい機種の効率を比較し、投資の回収期間を考慮に入れて選定することが重要です。劣化率を考慮した計画を立てた上で実施すれば、長期的に発電量を改善し収益増加が期待できます。

2. 太陽光パネルを定期的に掃除する

パネル表面の汚れを取り除くことで、パネルに届いた太陽光をロスなくエネルギーに変換できます。汚れを取り除くのは簡単ですが、取り除かなければ発電効率が大きく低下します。

雨だけでは落ちにくい鳥のフンや黄砂は、人手での洗浄が必要です。現地で作業できない場合には、代行業者に依頼するという手段もあります。

定期清掃は、発電量の改善のほかパネルの耐性の維持にも役立ちます。土地の性質に応じて清掃方法や頻度を計画的に設定することが、発電ロスの低減のために重要です。

3. 太陽光パネルの角度を最適化する

太陽光パネルの設置角度と方位は発電効率に大きく影響します。日射の入射角度が垂直に近いほど効率が高くなるため、傾斜や向きを調整し最適化することが重要です。

日本では一般的に南向きで傾斜角は30度が年間発電量を最大化する角度とされています。角度が平坦すぎると日光の入射効率が下がり、日陰が発生しやすくなります。ただし、適切な角度は地域によって異なるため、土地の位置によって調整することが重要です。

設置後に調整が可能な場合は、架台の角度を見直すことで発電効率を改善できることがあります。

4. 送電ケーブルが破損しないよう対策する

配線ケーブルが破損すると、電力を送れなくなり大きな損失を招きます。破損の防止策としては、ケーブルを保護管に通したり、露出部分には目印を設置したりすることが効果的です。

除草作業時の誤切断を防ぐため、作業者に対する注意喚起や作業ルールの徹底も欠かせません。金属刃を使わずナイロン製の刈払機を用いることもリスク低減に有効です。

また、小動物によるかじり被害を防ぐためは、フェンスの設置や定期的な被覆点検をすることで、事故発生を未然に防止できます。

5. 雑草を定期的に刈る

パネル周辺の雑草は日光を遮断し発電量を低下させます。雑草による日影は、継続的に発電量を減らす原因となるため、定期的な除草作業が不可欠です。

雑草による発電効率の低下を防ぐには、発生状況に応じた草刈り計画を実施し、パネルに影がかかっていないかを定期的に確認します。除草剤の使用や防草シートの敷設も効果的な方法です。

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太陽光発電所の管理・設備コストを負担したくないなら売却も検討しよう

太陽光発電システムの発電ロスが大きい場合、収益性の改善のためには新たな設備への交換が必要です。古い設備をそのまま使用していては、発電ロスが大きくなり、収益性が低下してしまいます。

また、太陽光発電所を管理できない場合には太陽光発電所を売却するのも一つの選択肢です。採算の悪化した設備を手放して現金化できる可能性もあるため、管理の手間に悩んでいる方にはおすすめです。

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アスグリ編集部

株式会社ＧＲＩＴＺ

運営元である株式会社GRITZは、野立て太陽光発電所を土地取得－開発－販売まで自社で行っています。自然環境に影響が出ないように、耕作されていない農地（休耕地）に野立て建設しています。自然エネルギーの普及は、脱炭素社会を目指すうえでは欠かせません。当社のビジネスを通じて、カーボンニュートラルな地球に貢献することをミッションとしています。