システム容量(kW)を入れ、地域のプリセットを選ぶ(または日射量を手入力する)と、月別と年間の発電量が表示されます。屋根の方位と傾斜角を選ぶと補正係数が自動で入ります。
このページでできること
- システム容量(kW)と地域の傾斜面日射量を入れるだけで、月別と年間の発電量(kWh)・1kWあたりの年間発電量・月平均・1日平均がその場でわかります
- 日射量は「年間平均を1つ入れる簡易モード」と「1月〜12月を入れる月別モード」から選べ、札幌・仙台・東京・名古屋・大阪・福岡・那覇の目安値をプリセットで入れられます
- 屋根の方位(南・南東/南西・東/西)と傾斜角(0〜40°)を選ぶと、真南・傾斜30°を100%とした補正係数が自動で入ります(数値は自由に書き換えられます)
- 総合設計係数(パワーコンディショナの変換効率・温度・汚れや配線などの損失をまとめた係数)は既定の0.73から変えられ、月別発電量の棒グラフも表示されます
- 式のやさしい解説・Excel/Googleスプレッドシート/Python用のコピペ数式・計算ドリル(演習問題)もこのページにまとまっています
この計算は何の役に立つ?
販売店の見積書やシミュレーションには「年間予想発電量 ○○kWh」が書かれています。この式に同じ容量と地域の日射量を入れて自分でも計算してみると、その数字が標準的な前提(日射量・損失係数)から出たものか、かなり楽観的な前提なのかがわかります。
目安として、日本の多くの地域では1kWあたり年間1,000kWh前後です。見積もりが1kWあたり1,300kWhなら日射量や係数の前提を、800kWhなら影や方位の条件を確認してみる、というように「質問すべき点」が見つかります。発電量は天候や影で変わるので、計算結果はあくまで条件どおりに発電した場合の値です。
切妻屋根の東面と西面にパネルを分けて載せる、南東向きの屋根に載せる、といった設置はよくあります。補正係数の表を見れば、東・西向き(傾斜30°)でも真南の85%前後、南東・南西なら96%前後の日射量が得られることがわかります。
「南向きでないから無理」と決めつける前に、実際の方位と傾斜角で発電量を計算しておくと、設置面積を増やして容量で補うか、別の面にするかを数字で考えられます。
月別モードで計算すると、春(4〜5月)と晩夏(8月)に発電量が多く、梅雨(6月)や秋雨(9月)、日の短い冬に少ない、という1年の波が見えます(雪の多い地域では冬の落ち込みがさらに大きくなります)。東京の目安では最も多い5月・8月と最も少ない6月・9月で2割ほどの差があります。
この波を知っていると、「夏の昼間はエアコンを発電でまかなえそう」「冬は発電が減るので暖房の電気は買電が中心になる」といった見通しが立ち、蓄電池の容量を考えるときの土台になります。
検針票(電気ご使用量のお知らせ)を1年分足すと、家庭の年間電気使用量がわかります。例えば年間4,500kWh使う家庭が5kWのシステムを付けると、東京の目安では年間約5,000kWhの発電量なので、量だけを見れば使用量と同じくらいの電気を作れる計算です。
ただし発電するのは昼間だけで、夜の電気は買う必要があります。発電量のうち自分で使える割合(自家消費率)は生活パターンで変わり、住宅用では3割前後といわれることが多いので、発電量と使用量が同じでも「電気代がゼロになる」わけではありません。
設置後にモニターで見た発電量が計算より少ないとき、この式に実際の月の日射量を入れ直すと、天候による差なのか、それ以外の原因(影・汚れ・積雪・機器の不調・経年劣化)なのかを切り分けられます。
例えば5月の発電量が計算値の半分しかなければ、天候の差では説明しにくいので、木や建物の影・パネルの汚れ・パワーコンディショナの状態を販売店や施工店に相談するきっかけになります。
式
用語・記号の解説
記号
| \(H_m\) | エイチ・エム | 設置面(実際の方位・傾斜角)での傾斜面日射量の1日あたりの平均値。単位は kWh/m²/日。\(H\) は日射量を表す慣用の記号で、太陽エネルギーの分野では日射量(irradiation)を \(H\)、日射強度(irradiance)を \(G\) と書き分けるのが通例です。右下の \(m\) は month(月)の頭文字で「何月の値か」を表す添え字です。 |
| \(H_{m,0}\) | エイチ・エム・ゼロ | 真南・傾斜30°の面での月別日射量(プリセットや公的な日射量データの値)。添え字の \(0\) は「補正する前の基準の値」という意味で付けています。 |
| \(f\) | エフ | 方位角・傾斜角の補正係数(%)。真南・傾斜30°の日射量を100としたときの相対値です。英語の factor(係数)の頭文字です。 |
| \(K\) | ケー | 総合設計係数。温度・パワーコンディショナ・汚れや配線などによる損失をまとめて表す係数で、この計算機の既定値は0.73です。係数(coefficient)を表す文字としてよく使われる \(K\) が当てられています。 |
| \(P\) | ピー | システム容量。太陽電池モジュールの公称最大出力の合計で、単位は kW。英語の power(電力)の頭文字です。 |
| \(D_m\) | ディー・エム | その月の日数(1月なら31日、2月なら28日)。英語の days(日数)の頭文字で、\(m\) は月を表す添え字です。 |
| \(G_s\) | ジー・エス | 標準日射強度。太陽電池の出力を決める試験(標準試験条件)で当てる光の強さで、1 kW/m² と決められています。\(G\) は日射強度の慣用記号(global irradiance=全天日射強度の頭文字)、\(s\) は standard(標準)の頭文字です。 |
| \(E_m\) | イー・エム | 月間発電量。単位は kWh。英語の energy(エネルギー・電力量)の頭文字で、\(m\) は月を表す添え字です。 |
| \(E_{\mathrm{year}}\) | イー・イヤー | 年間発電量(kWh)。月別モードでは \(E_1\) から \(E_{12}\) までの合計、簡易モードでは年間平均の日射量から直接求めた値です。 |
| \(H\) | エイチ | 簡易モードで使う、設置面の日射量の年間平均(kWh/m²/日)。月別の \(H_m\) を1年分ならした値です。 |
用語
| 日射量 | にっしゃりょう | 太陽から地面(や屋根)に届く光のエネルギーの量。この計算機では「1m²の面に1日あたり何kWh届くか」(kWh/m²/日)で表します。晴れの日が多い地域・季節ほど大きくなります。 |
| 傾斜面日射量 | けいしゃめんにっしゃりょう | 水平な地面ではなく、屋根のように傾いた面に届く日射量。太陽の高さは季節で変わるので、南向きに30°ほど傾けた面は水平面より年間で多くの日射を受けます。気象観測の「全天日射量」は水平面の値なので、そのまま使うと発電量を少なめに見積もります。 |
| kWh/m²/日 | キロワットじ・まい・へいほうメートル・まい・にち キロワットアワー・パー・へいほうメートル・パー・デイ | 日射量の単位。1m²の面に1日あたり届くエネルギー(kWh)です。数値をそのまま「1日に何時間、1 kW/m² の強い日差しが当たったのと同じか」(等価日照時間)と読み替えられます。 |
| 等価日照時間 | とうかにっしょうじかん | 日射量(kWh/m²/日)を標準日射強度(1 kW/m²)で割った値で、単位は時間。「フルパワーで発電したのと同じ時間が1日に何時間あるか」を表し、これにシステム容量(kW)を掛けると損失がない場合の1日の発電量(kWh)になります。海外では peak sun hours と呼ばれます。 |
| システム容量 | システムようりょう | 太陽電池モジュール(パネル)の公称最大出力を全部足した値(kW)。「5kWのシステム」のように太陽光発電の大きさを表す基本の数値で、パネル1枚が400Wなら13枚で5.2kWです。 |
| 公称最大出力 | こうしょうさいだいしゅつりょく | パネル1枚が標準試験条件(日射強度1 kW/m²・パネル温度25℃など)で出せる電力(W)。カタログの「○○W」がこの値で、実際の屋根の上では温度や日射の条件が違うため、これより小さい出力で動く時間がほとんどです。 |
| 標準試験条件 | ひょうじゅんしけんじょうけん | パネルの出力を測るときの決まった条件(日射強度1 kW/m²・パネル温度25℃・決まった光の質)。英語の Standard Test Conditions を略して STC とも書きます。式の \(G_s\)(1 kW/m²)はこの条件の日射強度です。 |
| 総合設計係数 | そうごうせっけいけいすう | 日射量と容量から計算した「理想の発電量」に対して、実際にはどれだけ発電できるかを表す係数。温度による出力低下・パワーコンディショナの変換損失・汚れ・配線損失などをまとめたもので、住宅用ではおよそ0.7〜0.8、この計算機の既定値は0.73です。 |
| パワーコンディショナ | パワーコンディショナ | パネルが作った直流の電気を、家庭で使える交流に変える装置。「パワコン」と略されます。変換のときに数%の電気が失われ、それが総合設計係数に含まれる損失の一つです。 |
| 方位角 | ほういかく | パネルがどの方角を向いているか。日本では真南向きが最も多く発電し、東・西向きは真南の85%前後、北向きは大きく下がります。この計算機では方位を選ぶと補正係数が自動で入ります。 |
| 傾斜角 | けいしゃかく | パネルの傾きの角度。水平が0°で、日本の住宅では20〜30°前後が多く、年間の発電量は30°前後で最大になります。屋根の勾配「4寸」は約22°、「5寸」は約27°にあたります。 |
| 1kWあたりの年間発電量 | いちキロワットあたりのねんかんはつでんりょう | 年間発電量(kWh)をシステム容量(kW)で割った値(kWh/kW/年)。容量の違うシステムや地域どうしを比べる物差しで、日本の多くの地域では真南・傾斜30°で1,000kWh/kW/年前後が目安です。 |
| 経年劣化 | けいねんれっか | パネルが年数とともに少しずつ出力を落としていくこと。一般に年0.5%前後といわれ、この計算機の式には含まれていません。長期の見積もりでは総合設計係数を少し小さくするか、別途劣化率を掛けて考えます。 |
前提として理解しておくといいこと
このページの計算を「意味がわかって」使えるようになるために、前提として理解しておくといいことをまとめました。
つまずいたら、この表の内容に戻って復習するのが近道です。
| 小数の掛け算・割り算(小学5年) |
|
| 割合・百分率(小学5年) |
|
| 単位と単位の組み合わせ(小学〜中学) |
|
| 電力・電力量(中学2年 理科) |
|
| 太陽の動きと季節(小学3年〜中学3年 理科) |
|
Excelで計算する方法
| 真南・傾斜30°の日射量(kWh/m²/日) | 3.5 |
| 方位・傾斜の補正係数(%) | 85 |
| 設置面の日射量(kWh/m²/日) | =B1*B2/100 |
| 設置面の日射量(kWh/m²/日) | 3.5 |
| 総合設計係数 K | 0.73 |
| システム容量(kW) | 5 |
| その月の日数(日) | 31 |
| 標準日射強度(kW/m²) | 1 |
| 月間発電量(kWh) | =B1*B2*B3*B4/B5 |
| 年間平均の日射量(kWh/m²/日) | 3.75 |
| 総合設計係数 K | 0.73 |
| システム容量(kW) | 5 |
| 年間発電量(kWh) | =B1*B2*B3*365 |
| 1kWあたりの年間発電量(kWh/kW/年) | =B4/B3 |
| 月平均の発電量(kWh/月) | =B4/12 |
| 1日平均の発電量(kWh/日) | =B4/365 |
| 1月の日射量(kWh/m²/日) | 3.6 |
| 2月の日射量(kWh/m²/日) | 3.8 |
| 3月の日射量(kWh/m²/日) | 4.0 |
| 4月の日射量(kWh/m²/日) | 4.1 |
| 5月の日射量(kWh/m²/日) | 4.2 |
| 6月の日射量(kWh/m²/日) | 3.4 |
| 7月の日射量(kWh/m²/日) | 3.8 |
| 8月の日射量(kWh/m²/日) | 4.2 |
| 9月の日射量(kWh/m²/日) | 3.4 |
| 10月の日射量(kWh/m²/日) | 3.4 |
| 11月の日射量(kWh/m²/日) | 3.5 |
| 12月の日射量(kWh/m²/日) | 3.6 |
| 総合設計係数 K | 0.73 |
| システム容量(kW) | 5 |
| 1月の発電量(kWh) | =B1*$B$13*$B$14*31 |
| 2月の発電量(kWh) | =B2*$B$13*$B$14*28 |
| 3月の発電量(kWh) | =B3*$B$13*$B$14*31 |
| 4月の発電量(kWh) | =B4*$B$13*$B$14*30 |
| 5月の発電量(kWh) | =B5*$B$13*$B$14*31 |
| 6月の発電量(kWh) | =B6*$B$13*$B$14*30 |
| 7月の発電量(kWh) | =B7*$B$13*$B$14*31 |
| 8月の発電量(kWh) | =B8*$B$13*$B$14*31 |
| 9月の発電量(kWh) | =B9*$B$13*$B$14*30 |
| 10月の発電量(kWh) | =B10*$B$13*$B$14*31 |
| 11月の発電量(kWh) | =B11*$B$13*$B$14*30 |
| 12月の発電量(kWh) | =B12*$B$13*$B$14*31 |
| 年間発電量(kWh) | =SUM(B15:B26) |
| 1kWあたりの年間発電量(kWh/kW/年) | =B27/B14 |
1つ目の表は、真南・傾斜30°の日射量3.5に東・西向き(85%)の補正を掛ける表で、B3に2.975と表示されます。2つ目の表は日射量3.5・K=0.73・5kW・31日の月間発電量で、B6に396.025(kWh)と表示されます。
3つ目の表は年間平均の日射量3.75から年間発電量を求める表で、B4に4995.9375(約4,996kWh)、B5に999.1875(1kWあたり約999kWh)と表示されます。
4つ目の表は東京の目安の月別日射量から12か月分の発電量を求めて足す表で、B27の年間発電量は約4,998kWh、B28は約1,000kWh/kW/年になります。B13・B14は各月の式から「$B$13」のように固定参照しているので、係数と容量を書き換えるだけで12か月分がまとめて再計算されます。
Googleスプレッドシートで計算する方法
| 真南・傾斜30°の日射量(kWh/m²/日) | 3.5 |
| 方位・傾斜の補正係数(%) | 85 |
| 設置面の日射量(kWh/m²/日) | =B1*B2/100 |
| 設置面の日射量(kWh/m²/日) | 3.5 |
| 総合設計係数 K | 0.73 |
| システム容量(kW) | 5 |
| その月の日数(日) | 31 |
| 標準日射強度(kW/m²) | 1 |
| 月間発電量(kWh) | =B1*B2*B3*B4/B5 |
| 年間平均の日射量(kWh/m²/日) | 3.75 |
| 総合設計係数 K | 0.73 |
| システム容量(kW) | 5 |
| 年間発電量(kWh) | =B1*B2*B3*365 |
| 1kWあたりの年間発電量(kWh/kW/年) | =B4/B3 |
| 月平均の発電量(kWh/月) | =B4/12 |
| 1日平均の発電量(kWh/日) | =B4/365 |
| 1月の日射量(kWh/m²/日) | 3.6 |
| 2月の日射量(kWh/m²/日) | 3.8 |
| 3月の日射量(kWh/m²/日) | 4.0 |
| 4月の日射量(kWh/m²/日) | 4.1 |
| 5月の日射量(kWh/m²/日) | 4.2 |
| 6月の日射量(kWh/m²/日) | 3.4 |
| 7月の日射量(kWh/m²/日) | 3.8 |
| 8月の日射量(kWh/m²/日) | 4.2 |
| 9月の日射量(kWh/m²/日) | 3.4 |
| 10月の日射量(kWh/m²/日) | 3.4 |
| 11月の日射量(kWh/m²/日) | 3.5 |
| 12月の日射量(kWh/m²/日) | 3.6 |
| 総合設計係数 K | 0.73 |
| システム容量(kW) | 5 |
| 1月の発電量(kWh) | =B1*$B$13*$B$14*31 |
| 2月の発電量(kWh) | =B2*$B$13*$B$14*28 |
| 3月の発電量(kWh) | =B3*$B$13*$B$14*31 |
| 4月の発電量(kWh) | =B4*$B$13*$B$14*30 |
| 5月の発電量(kWh) | =B5*$B$13*$B$14*31 |
| 6月の発電量(kWh) | =B6*$B$13*$B$14*30 |
| 7月の発電量(kWh) | =B7*$B$13*$B$14*31 |
| 8月の発電量(kWh) | =B8*$B$13*$B$14*31 |
| 9月の発電量(kWh) | =B9*$B$13*$B$14*30 |
| 10月の発電量(kWh) | =B10*$B$13*$B$14*31 |
| 11月の発電量(kWh) | =B11*$B$13*$B$14*30 |
| 12月の発電量(kWh) | =B12*$B$13*$B$14*31 |
| 年間発電量(kWh) | =SUM(B15:B26) |
| 1kWあたりの年間発電量(kWh/kW/年) | =B27/B14 |
Pythonで計算する方法
capacity_kw = 5 # システム容量 P(kW)
design_factor = 0.73 # 総合設計係数 K
orientation_percent = 100 # 方位・傾斜の補正係数 f(%)。真南・傾斜30°なら100
standard_irradiance = 1 # 標準日射強度 Gs(kW/m²)
# 真南・傾斜30°の月別日射量(kWh/m²/日)。例は東京の目安
irradiation_south30 = [3.6, 3.8, 4.0, 4.1, 4.2, 3.4, 3.8, 4.2, 3.4, 3.4, 3.5, 3.6]
days_in_month = [31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31]
yearly_kwh = 0
for month, (h0, days) in enumerate(zip(irradiation_south30, days_in_month), start=1):
h = h0 * orientation_percent / 100 # 設置面の日射量 Hm
monthly_kwh = h * design_factor * capacity_kw * days / standard_irradiance # 月間発電量 Em
yearly_kwh += monthly_kwh
print(f"{month:2d}月: {monthly_kwh:.1f} kWh")
print(f"年間発電量: {yearly_kwh:.0f} kWh")
print(f"1kWあたりの年間発電量: {yearly_kwh / capacity_kw:.0f} kWh/kW/年")
print(f"月平均: {yearly_kwh / 12:.1f} kWh/月, 1日平均: {yearly_kwh / 365:.2f} kWh/日")
数式記述言語(LaTeX等)での書き方(コピペ可)
Hₘ = Hₘ,₀ × f ÷ 100
H_{m} = H_{m,0} \times \frac{f}{100}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>H</mi><mi>m</mi></msub>
<mo>=</mo>
<msub><mi>H</mi><mrow><mi>m</mi><mo>,</mo><mn>0</mn></mrow></msub>
<mo>×</mo>
<mfrac><mi>f</mi><mn>100</mn></mfrac>
</mrow>
</math>
H_m = H_(m,0) * f / 100
irradiation = baseIrradiation*factor/100
H_m := H_m0*f/100;
H_m = H_m0*f/100;
H_m = H_(m,0)×f/100
Eₘ = Hₘ × K × P × Dₘ ÷ Gₛ
E_{m} = \frac{H_{m} \times K \times P \times D_{m}}{G_{s}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>E</mi><mi>m</mi></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub><mi>H</mi><mi>m</mi></msub>
<mo>×</mo>
<mi>K</mi>
<mo>×</mo>
<mi>P</mi>
<mo>×</mo>
<msub><mi>D</mi><mi>m</mi></msub>
</mrow>
<msub><mi>G</mi><mi>s</mi></msub>
</mfrac>
</mrow>
</math>
E_m = (H_m * K * P * D_m) / G_s
monthlyEnergy = irradiation*designFactor*capacity*days/standardIrradiance
E_m := H_m*K*P*D_m/G_s;
E_m = H_m*K*P*D_m/G_s;
E_m = (H_m×K×P×D_m)/G_s
E_year = H × K × P × 365 ÷ Gₛ
E_{\mathrm{year}} = \frac{H \times K \times P \times 365}{G_{s}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>E</mi><mtext>year</mtext></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>H</mi>
<mo>×</mo>
<mi>K</mi>
<mo>×</mo>
<mi>P</mi>
<mo>×</mo>
<mn>365</mn>
</mrow>
<msub><mi>G</mi><mi>s</mi></msub>
</mfrac>
</mrow>
</math>
E_"year" = (H * K * P * 365) / G_s
yearlyEnergy = irradiation*designFactor*capacity*365/standardIrradiance
E_year := H*K*P*365/G_s;
E_year = H*K*P*365/G_s;
E_year = (H×K×P×365)/G_s
ChatGPT に聞いて計算してもらう方法
あなたは太陽光発電の発電量計算アシスタントです。次の計算を、必ずPythonコードを実際に実行して行い、実行結果の数値だけを根拠に回答してください(暗算や推測で答えないでください)。 システム容量5kWの太陽光発電を、真南・傾斜30°の屋根に設置します。総合設計係数は0.73、標準日射強度は1 kW/m²とします。 真南・傾斜30°の月別日射量(kWh/m²/日)は1月から順に 3.6, 3.8, 4.0, 4.1, 4.2, 3.4, 3.8, 4.2, 3.4, 3.4, 3.5, 3.6 です。 月間発電量(kWh)は「日射量 × 総合設計係数 × システム容量 × その月の日数 ÷ 標準日射強度」で求めてください(1年は365日、2月は28日)。 次の値をそれぞれ求めてください。 1. 1月から12月までの月間発電量(kWh、小数第1位まで) 2. 年間発電量(kWh)と、1kWあたりの年間発電量(kWh/kW/年) 3. 月平均と1日平均の発電量 計算に使った式と、実行結果の数値を示してください。
計算ドリル(演習問題)
このページの式を、自分の手で計算できるようになるための演習問題です。
標準日射強度は1 kW/m²、1年は365日とします。答えと解説は解答ページにあります。
使い方
-
1数値を入力計算したい数値を入力欄に入力します
-
2計算「計算する」ボタンを押します
-
3結果を確認計算結果がその場に表示されます。計算の考え方や式の解説も同じページで確認できます
DataChefの特徴
専門知識不要、直感的で簡単な操作
個人情報を登録することなく使用できます
「ダウンロード」押下でファイルを自動削除
クレジット表記不要
商用利用許諾の連絡も不要です
