太陽光発電:真夏の発電効率低下

我が家ではオール電化(エコキュートとIHクッキングヒーター)&太陽光発電をリフォームで導入しました。
導入過程の重要ポイント、経験して初めて知った事など、体験談をご紹介します。

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太陽光発電



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 シャープのHPの発電量シミュレーションでは、太陽電池の素子温度上昇による損失を以下のように仮定して行っています。

  素子温度上昇による損失(12〜2月): 10%
  素子温度上昇による損失(3〜5月、9〜11月): 15%
  素子温度上昇による損失(6〜8月): 20%

 つまり、真夏には真冬に比べて10%も効率が低下するということです。実際には、6〜8月で平均20%ということですから、7月下旬〜8月上旬頃はもっと損失が多いと推測されます。

 実際にどのくらい発電量が減っているのか、そして、冷やせば効率は上がるのか、個人的にかなり興味があったので、実験することにしました。

 実験方法は水道水をホースと塩ビパイプを通して屋根の上まで、水道水圧で揚げ、パネル面に出来るだけ隈なく流すようにして、水冷前後での発電量を比較しました。

 図1に揚水システム(システムという程のものじゃないですが)の概要図を、図2、図3にパネルに水を流している時の画像を示します。

 パイプに穴をあけて、そこから水が流れるようにしたのですが、下流側(図2)の方が上流側(図1)に比べて水圧がどうしても低くなってしまい、流量を均一にすることは出来ませんでした。

 また、構造上、12枚のパネル(容量1.8kW)のうち、左右1枚ずつには水を掛けることができず、下流側の水量が十分取れなかった所では、パネル内で水がかかっていない部分もありました。
 従って、今回の実験で、水冷できたパネルの面積は全体の75%程度だと思います。
  

Fig.1

Fig.2

Fig.3


 本当は8月上旬から中旬にかけて実験したかったのですが、日照の条件と私の時間的な都合がなかなか合わずに、実際は8月下旬から9月上旬にかけて、3回行いました。

 日照の条件を安定させるため、空にほとんど雲が無い日を選びました。また、効果を分かりやすくするために、発電量の多い条件で実験するため、時刻は太陽がほぼ屋根の正面に来る10時半〜11時にしました。

 太陽光パネルの温度は実測していませんが、ずっと手で触っていると火傷しそうな熱さでした。
流した水を触ると、始めのうちはちょうど良い湯加減のお湯なので、この熱をなんとか利用できないものかとも思います。

 実験結果は以下の通りです。 表記は、

 水冷前発電量→水冷後発電量→差分→全面水冷の場合の差分→水冷前に対する割合

 です。

 実験1:1160kW → 1300kW → 140kW → 187kW → 16.1%
 実験2:1220kW → 1350kW → 130kW → 173kW → 14.2%
 実験3:1330kW → 1480kW → 150kW → 200kW → 15.0%


 実験の回数が進むほど、元の発電量が増えているのは、8月下旬から9月上旬にかけて、気温が徐々に下がってきているのと、太陽高度が下がってきて、より垂直入射に近づいたからだと考えます。

 大体、3回の実験ともに水冷前の発電量に対して、全面水冷出来たと仮定すると約15%発電量が増えるという結果でした。

 パネルの温度上昇によって、発電効率が低下してことが改めて確認できました。三洋の高効率タイプではこの温度上昇によるロスが少ない(無いわけではない)というのが売りですね。まあ、冬場はあまり変わらないようですが・・・。

 また、何らかの方法で冷却することができれば相当回復することも分かりました。

 ただし、今回のように水を流しっぱなしの冷却方法は現実的ではありません。大量の水が必要です。実験では雨どいから流れてきた水をためておいて、後で庭の草花にやったのですが、30分も流せば水撒きには十分な水量が溜まってしまいます。

 実験では、冷却効果は水を止めてから長くてもせいぜい30分くらいで、40分もすれば元の発電量に戻ってしまいました。水道代までは見積もっていませんが、数時間にわたって冷却効果を得るためには相当な水の無駄遣いになってしまい、地球に優しくありません。

 なんとか上手い方法は無いものでしょうか?
 実際に発電量の差を目の当たりにしてしまうと、このロスがもったいなくて仕方ありません。




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