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太陽光発電の「容量」はどうやって決まるの?得するテクニックを大公開

太陽光発電でよく耳にする言葉の1つに、容量があります。では、あなたは太陽光発電における容量の意味を正しく理解しているでしょうか。


太陽光発電の規模を示す言葉である、というくらいの認識はあるかもしれませんが、詳細な定義までは知らない人が多いのです。


しかし、容量はFIT価格や太陽光発電導入時の初期費用、発電量にも影響する重要な指標となっています。


そこで本記事では、太陽光発電の容量の概要やその決め方、そして容量と発電量の関係性に加えて得するテクニックまで、余すことなく公開していきます。

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1.太陽光発電における「容量」とは?

パネル

太陽光発電の容量とは、一体どういったものなのでしょうか。

まずは、容量という言葉の意味や使い方について解説していきます。

(1)容量とは太陽光発電システムの発電パワー

太陽光発電の容量は、その太陽光発電システムがどれだけ発電できるかを示した指標です。つまり、容量は太陽光発電の発電パワーといっても良いでしょう。システム容量や、設備容量と呼ばれることが多いです。

単位は、基本的にkW(キロワット)で表します。

太陽光パネルは1枚あたりの公称最大出力をW(ワット)で表現していますが、この出力=容量であると考えて問題ありません。

また、システム容量はその太陽光発電システムに搭載される太陽光パネルの枚数や、パワーコンディショナの台数によって決まります。

たとえば、使用する太陽光パネルの1枚の出力が300Wで、太陽光発電システムに太陽光パネルが100枚設置されるとすると、そのシステム容量は300W×100枚=30kWと計算できます。

(2)太陽光パネルとパワーコンディショナどちらも容量がある

ここで次のような疑問が生じます。

容量は太陽光パネルにもパワーコンディショナのどちらにも存在するけれど、太陽光発電システムとしての容量は、一体どうなるのだろう?

結論からいうと、太陽光パネルの出力の合計値とパワーコンディショナの容量の合計値、いずれか小さい方がシステム容量に採用されます。

たとえば、太陽光パネルの合計出力が10kWで、パワーコンディショナの容量の合計値が9.8kWであったときは、より小さいパワーコンディショナの容量合計値9.8kWがシステム容量となります。

図

太陽光パネルの合計出力とパワーコンディショナの合計容量が同じ値にならなくてもよいかと、不安になる方もいるかも知れませんが大丈夫です。

一般的には、太陽光パネルの出力合計値をパワーコンディショナの容量合計値よりも多くすることがほとんどです。これは、太陽光パネルの公称最大出力というのが、あくまで太陽光パネルの発電条件に最適な環境となった場合の理論値であるからです。

もう少し具体的に説明すると、たとえば300Wの太陽光パネルであれば300Wまで発電する環境になることは、1年を通してもほとんどありません。

そのため、パワーコンディショナの合計容量を太陽光パネルの合計出力以上にしてしまうと、その太陽光発電システムにとってはオーバースペックで余計な設備投資になってしまいます。

そうならないように、太陽光パネルの合計出力に合わせてパワーコンディショナの合計容量を調整しているのです。

図

(3)FIT制度ではシステム容量10kWで区分が分かれる

システム容量は、太陽光発電の電気を売電できるFIT制度の区分を分けるために利用されています。

1つの基準としてはシステム容量10kWが設定されており、10kW未満が住宅用で余剰買取制度、10kW以上が産業用で全量買取制度です。ちなみに10kW以上の場合は、余剰買取制度の選択も可能です。

そのため、全量買取制度を適用させたいのであれば、太陽光パネルとパワーコンディショナのいずれの容量も10kW以上にする必要があります。

また、もう1つの基準としてシステム容量が500kWがあります。

500kW以上の場合はそのまま全量買取制度が適用されますが、買取価格については入札制度が適用されるのです。もともとは2,000kW以上が入札対象となっていましたが、2019年度から500kW以上に対象範囲が拡大されました。

大規模な太陽光発電設備を検討されている場合は、注意しましょう。

システム容量 区分 買取制度
10kW未満 住宅用 余剰買取制度
10kW以上500kW未満 産業用 全量買取制度
(余剰買取制度も選択可能)
500kW以上 産業用(入札制度)

2.太陽光発電の容量の決め方は3つ

パネル

実際に、容量はどのように決めていくべきなのでしょうか。

容量を決める方法は、大きく分けて次の3つがあります。

容量の決め方
太陽光発電設備を設置する面積から決める
最大の発電量を確保できる容量で決める
太陽光発電事業の予算で決める

それぞれの決め方によって一長一短があり、状況によっても選択肢が変わるため、1つ1つ詳しく見ていきましょう。

(1)太陽光発電設備を設置する面積から決める

最もオーソドックスなのが、太陽光発電設備を設置する用地の面積から容量を決めるパターンです。用意できた土地面積に限りがあれば、その範囲内で設置可能な太陽光パネル枚数から容量が決まります。

ただ、単純に土地面積をパネル1枚の面積で割り算をするだけでは、設置可能なパネル枚数を算出はできません。これは、太陽光発電設備を設置する際、適切なスペースの確保や設置環境に合わせて設置可能な範囲が変わるからです。

たとえば、太陽光パネルをひとまとめにしたアレイに関しても、アレイ角度によりアレイのサイズは変わりますし、前方アレイから後方アレイに影がかからないようアレイ間にクリアランスのスペースを設ける必要があります。

また、アレイからフェンスの設置位置までは作業スペースの確保も必要です。そのほか、土地表面に凹凸があって安定感のない箇所や電柱・植物の影になるようなスペースなど、設置する周囲環境によっては太陽光発電設備の設置を避けざるを得ません。

用地へどれだけの容量の太陽光発電設備を設置できるかを正確に把握するためには、施工業者や販売店に現地調査をしてもらい、見積もりしてもらうのが最も良いでしょう。

関連記事:徹底解説!50kWの太陽光発電に必要な面積はどのくらい?

(2)最大の発電量を確保できる容量で決める

太陽光発電を設置する土地を十分に用意できるのであれば、上記のような心配はありません。そういった場合は、確保したい最大発電量を実現できる容量から決められます。

もちろん、容量が大きいほど発電量は多くなりますので、より多くの売電収入を得られます。ただし、必要な土地や設備にかかる費用も高額です。

(3)太陽光発電事業の予算で決める

(2)を実現したくても、太陽光発電事業にかけられる予算に限りがある場合は、予算内に収まる形で費用を積み上げていき、最終的に太陽光パネルの枚数を決めます。

このとき、費用の積み上げは事業計画で行なっていくことになりますが、注意しなければならない点が2つあります。

1つ目が、太陽光パネルの枚数を増やそうとして、初期費用がかさんでしまうことです。

システム容量を大きくすれば、発電量が増えて売電収入も多くなりますが、その分だけ初期費用に跳ね返ってきます。

2つ目が、予算を立てる際にはただ単に太陽光発電の設備や工事費用といった設置費用だけにフォーカスしてはいけないということです。

太陽光発電を事業として安定的に運用していくためには、定期的なメンテナンスや自然災害保険といったサービスへの加入が欠かせません。また、太陽光発電設備が役目を終えれば廃棄が必要になります。

そういったメンテナンス費用や保険費用、そして設備の廃棄費用といったランニングコストも組み込んだ形で計算していく必要があります。

最終的に、事業を終えるタイミングで廃棄費用を積み上げていなかったばかりに、収益化できなかったら元も子もありません。必ず事業全体での収益性を考慮したうえで、システム容量を決めるようにしましょう。

3.太陽光発電の容量と発電量の関係とテクニック

最後に、太陽光発電の容量と発電量の関係性について解説していきます。

ここを詳細に理解しているか否かで、収益が大きく変わることも十分にあり得ます。損をしないための非常に重要なテクニックについて解説しますので、よく把握しておきましょう。

(1)太陽光発電の発電量は容量に比例する

太陽光発電の発電量は、システム容量に比例して決まります。もう少し具体的な計算方法でいうと、システム容量と日射量をかけ合わせた値が発電量です。

厳密な計算式で表すと、次のようになります。

資料

出所:JPEA「年間予想発電量の算出」

実際には、太陽光パネルの温度上昇による損失や、パワーコンディショナの変換損失なども考慮したうえで計算するようになっています。

このように、発電量を算出するためには年平均日射量を求める必要があります。年平均日射量を求めるには、NEDOの「日射量データベース閲覧システム」を使って、エリアごとにアレイ傾斜角度や方位角を指定など条件設定をしていきます。

実は、メーカーや販売店などから提示される発電量シミュレーションも、「日射量データベース閲覧システム」から求められる日射量を元に算出されていることがほとんどです。

とはいえ、まだ設置エリアが決まっていない場合や、すぐにおおよその発電量を知りたいこともあるでしょう。

そういった場合に便利な目安として使えるのが、システム容量を1,000倍する計算方法です。これで、その太陽光発電システムがどれだけの年間発電量になるのかの見当をつけられます。

たとえば、システム容量が28kWの太陽光発電システムであれば「28kW×1,000=28,000kWh」が年間発電量と計算できます。

実際にはエリアやアレイ傾斜角度などに左右されますが、おおまかな目安を即座に確認できるという点では非常に有用です。

(2)個人投資の太陽光発電は容量50kW未満の低圧が有利

ここからは、システム容量で損をしないために絶対に理解しておくべきテクニックに触れていきます。

まずは、個人投資で太陽光発電を始めるのであれば、システム容量は10kW以上50kW未満で設計するのが圧倒的に有利です。実際に販売されている太陽光発電の案件を見ても、50kW未満のものが多いことがよくわかります。

これは、太陽光発電がシステム容量50kWを超えると電気事業法上の設備区分が変わり、追加費用や手間が発生してしまうからです。

加えて、高圧連系の場合には追加設備としてキュービクルという変電設備が必要になります。このキュービクルが非常に高額で、設備規模にもよりますが数百万円レベルになります。

このような理由から、個人投資レベルであれば50kW未満の低圧にしておくことがおすすめです。ちなみに、土地を区切って50kW未満を複数物件として扱う低圧分割は禁止されていますので、注意しましょう。

システム容量 系統連系 発電所の区分 費用と手間
50kW未満 低圧 一般電気工作物
50kW以上
2,000kW未満
高圧 自家用電気工作物 ★★
2,000kW以上 特別高圧(特高) 事業用電気工作物 ★★★

(3)低圧のまま発電量アップさせる過積載

実は50kW未満の低圧のまま、発電量をアップさせるテクニックがあります。それが、過積載です。

過積載とは、システム容量の合計容量が小さい方を採用するというロジックを利用して、パワーコンディショナの合計容量よりもかなり多くの太陽光パネルを積載することをいいます。

おおむね、パワーコンディショナの容量に対して、太陽光パネルの総出力が120%以上となるときに過積載と呼ぶことが多いです。

たとえば、パワーコンディショナの合計容量が48kWの太陽光発電システムを過積載率が150%で設計すると、太陽光パネルの総出力は72kWまで積載できます。

本記事の冒頭で述べたように、太陽光パネルが出力の100%まで発電することはそこまで多くないので、容量が大きくなった分だけ以下のグラフのように発電量が増えます。

図

出所:資源エネルギー庁「既認定案件による国民負担の抑制に向けた対応」

現状の産業用では、過積載率を125〜200%程度までで設計することが多いようです。

ただ、上記のグラフにもあるように、ピークカットが発生することとパワーコンディショナのメーカー保証範囲は理解しておく必要があります。

ピークカットは、条件が良いときに発電量の一部をロスすることをいいます。ただ、過積載による発電量増加のほうがメリットになることが多くなっているため、そこまで気にする必要がありません。

一方で、パワーコンディショナのメーカー保証範囲については、メーカー保証の条件として過積載率を設定しているメーカーもあるので、こちらは事前にメーカーへ確認しておく必要があるでしょう。

また、すでに設置されている太陽光発電に対して、事後的に太陽光パネル枚数を増やして過積載しようとしても、3kW以上もしくは3%以上増加させるとそのときのFIT単価に変更されてしまうので、注意しましょう。

4.太陽光発電の容量は低圧・過積載を意識しよう

太陽光発電の容量は、発電量を決める重要な指標です。容量をどれだけ効率的に大きくできるかが、太陽光発電事業の収益性に重要なインパクトを与えます。

その最大のポイントが、システム容量を50kW未満の低圧のままとしつつ、過積載で太陽光パネルの総出力を大きくすることです。こうすることで、高圧のデメリットである追加費用や手間を避けつつ、発電量を最大化できます。

とはいえ、過積載はピークカットによる発電ロスなどのリスクも発生します。自身でシミュレーションを行ったり、よく販売店や施工業者と相談したりと、最も効率的な過積載率で売電収入アップを目指していきましょう。

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著者 今野 彰久

スマートエネルギー事業部の部長です。
自身でも太陽光投資をしているため、投資する方の目線でのご紹介を得意としています。

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