太陽光発電 (PV) とも呼ばれるソーラー パネルは、太陽光を吸収して使用可能な電力に変換するのに役立つ配線を備えたフレームに取り付けられたシリコン セルのアセンブリです。シリコンセルに光が当たると、光によってシリコン内の電子が動き出し、電流が流れ始めます。ワイヤは、この直流 (DC) 電気を取得してソーラー インバーターに供給し、交流 (AC) 電気に変換します。これは「光起電力効果」として知られています。
(出典: EnergySage.com、Solar-101 )
ソーラー パネルは、キャビン、電気通信機器、リモート センシング用のリモート パワー システムを含むさまざまなアプリケーションに使用でき、もちろん、住宅用および商業用のソーラー電気システムによる発電にも使用できます。
ソーラーパネルの表面積
ソーラー パネルの表面積は、PV パネルのアレイの総面積です。 PV モジュールの集合は PV パネルと呼ばれ、パネルのシステムはアレイです。太陽光発電システムのアレイは、太陽電気を電気機器に供給します。最も一般的な PV モジュールのサイズは 5 ～ 25 平方フィートで、最も一般的なアレイは約 20 ～ 35 平方フィートです。
アレイ サイズがなく、電力需要がキロワット (kW) であるユーザーは、この式を使用して、National Renewable Energy Laboratory (NREL) が提供する同等のアレイ グリッド サイズを計算できます。
需要 (kW) = アレイ面積 (m2) * 1 kW/m2 * モジュール効率 (%)
また
アレイ面積 (ft2) = 需要 (kW) / (0.0929 kW/ft2 * モジュール効率 (%))
ソーラーパネル角度
ソーラーパネルは角度によって性能が変化します。 Solar Electricity Handbook のSolar Angle Calculatorを使用して、現在地に最適な角度の向きを見つけてください。
入力には、垂直からの角度が必要であることに注意してください。
年間を通じてパネルの角度を変更できない場合は、システムのパフォーマンスを最大限に引き出すために必要な時期に合わせてパネルの角度を調整してください。北米では、これは冬になります。
北半球に住んでいる場合は、太陽光を最大限に取り込むためにパネルを真南に向けます。また、南半球に住んでいる場合は、パネルを真北に向けます。
ソーラー エネルギー システムを使用するほとんどの住宅所有者は、必要に応じてパネルを手動で傾けることができる固定位置にパネルを取り付けます。夏と冬のソーラー パネル角度の計算方法については、こちらをご覧ください。
ソーラーパネルモジュールの位置
ソーラー パネル モジュールの位置は、パネルの設置場所であり、「屋根に覆われている」か「フレームに取り付けられている」かによって、その性能に影響を与える換気の程度に影響を与える可能性があります。
Cove.tool は、 「ソーラー パネル モジュールの位置」係数の計算について、EN 15316-4-6 表 B.4を参照しています。 「ソーラー パネル モジュールの位置」は、以下に応じて、建物に統合された太陽光発電設備のシステム パフォーマンスを考慮に入れる要素です。
直流から交流への変換方式。
太陽電池モジュールの実際の動作温度。
太陽電池モジュールの建物の統合。
異なる建物の統合の違いは、太陽光発電モジュールの換気のタイプによるものです。さまざまなタイプの「ソーラー パネル モジュールの位置」係数の値は、以下の表で確認できます。
ソーラーパネルモジュールの種類
ソーラー パネル モジュール タイプは、パネルの効率に大きな影響を与えるモジュールの材料特性です。
単結晶シリコン:単結晶パネルは、単一の連続した結晶構造から作成されます。単結晶パネルは、3 つの技術の中で最も古く、最も開発が進んでおり、最も高価です。単結晶は最も効率的な太陽光変換率を達成し、平均効率は 15 ～ 20% です。
多結晶シリコン:多結晶ソーラー パネル (別名、多結晶) は、単結晶と同様にシリコンでできています。シリコンの単結晶を使用する代わりに、多くのシリコンの断片を組み合わせてソーラー パネルを形成します。多結晶太陽電池モジュールには、各セルに多くの結晶が含まれているため、電子の移動が阻害され、単結晶モジュールと比較して効率が低下します。
薄膜シリコン:薄膜シリコン セルは、ガラス、プラスチック、または金属などの基板上に 1 つまたは複数の薄いシリコン層を堆積させることによって作成されます。
その他の薄膜:薄膜太陽電池は、ガラス、プラスチック、または金属などの基板上に光起電力材料の 1 つまたは複数の薄い層を堆積させることによって作られます。
薄膜銅:銅ガリウム インジウム セレン化太陽電池は、ラボ効率が 20% を超える 3 つの主流薄膜技術の 1 つです。
薄膜カドミウム: テルル化カドミウム太陽電池は、研究効率が 20% を超える 3 つの主流薄膜技術の 1 つです。 CdTe は、大量生産されたすべての PV テクノロジーの中でエネルギー回収時間が最も短くなっています。
薄膜ペロブスカイト:薄膜ペロブスカイト太陽電池は、高性能と低生産コストの可能性を示しています。 (注: 非商用/まだ研究開発中)
有機性:有機性 PV は急速に出現している PV 技術であり、セル効率が改善されています (現在 11% が認定されています)。
ソーラーパネルの種類 | 効率 |
単結晶シリコン | 0.17 |
多結晶シリコン | 0.15 |
薄膜シリコン | 0.06 |
その他の薄膜 | 0.035 |
薄膜銅 | 0.015 |
薄膜カドミウム | 0.095 |
薄膜ペロブスカイト | 0.25 |
オーガニック | 0.11 |
よくある質問
太陽熱温水器とソーラーパネルの違いは何ですか?
太陽光発電を使用して電気を生成する以外に、太陽エネルギーは、屋内空間または流体を加熱するための熱用途で一般的に使用されます。住宅用および商業用不動産の所有者は、太陽熱温水システムを設置し、パッシブ太陽熱暖房を念頭に置いて建物を設計し、太陽技術で太陽エネルギーを十分に活用できます。ソーラーパネルはあらゆる電気機器に燃料を供給するために使用できますが、太陽熱温水システムは特に太陽エネルギーを水を加熱するために使用しました。太陽熱温水の詳細については、こちらをご覧ください。
これを PV 税の還付に使用できますか?
住んでいる場所によっては、太陽光発電のリベートやインセンティブがいくつかあり、太陽光発電のコストを下げるのに役立つ場合があります。全国的に、 連邦投資税額控除 (ITC) は、太陽光発電システムの設置費用の 26% を連邦税から差し引くことができるため、太陽光発電に関心のある人なら誰でも利用できる主要なインセンティブの 1 つです。 cove.tool は、PV の必要性と特定のアレイの設計/サイズを特定するのに役立ちますが、税金の還付を得るには、文書化プロセスにより高度なワークフローが必要です。
cove.tool を使用して太陽エネルギー + 蓄電池をモデル化できますか?
現在、cove.tool は PV 蓄電池機能を備えていません。よく知らない人のために説明すると、ソーラー パネルは太陽が輝いているときにしか電力を生成できないことを考えると、生成されたが未使用のエネルギーを 1 日を通して貯蔵し、後で使用することがますます重要になっています。たとえば、太陽電池は電気を蓄え、太陽光発電量が少ない期間に利用できます。さらに、ソーラー プラス ストレージ ソリューションは、あらゆる規模のソーラー パネル設置に対応し、エネルギーの信頼性からグリッドの回復力、低コストの電力に至るまで、多くの追加の利点を提供します。
より詳細な PV 設計にはどのツールを使用できますか?
Cove.tool は、回路図設計段階のエネルギー分析を使用して、ここで説明する予測入力を提供します。最終設計の PV システムに関する詳細で正確な情報を得るには、資格のある PV コンサルタントに相談するか、 PVsyst 、 Helioscope 、および PV の設計と解析用に特別に設計されたSystem Advisor Model (SAM)などのツールを使用してください。
cove.tool には PV 設計用の 3D 解析機能がありますか?最適な PV の配置場所と、その配置から生成される kW をテストできますか?
いいえ、3D 配置ではなく、手動入力として PV エネルギーを計算します。ベースライン エネルギー ページでは、PV 戦略の入力を入力しますが、これらは手動で EUI 削減を計算し、建物への配置とは無関係です。 3D コンポーネントがないため、現在アプリでこれを説明する方法はありません。ただし、放射および日照分析では、3D 分析ページの高放射および日照時間数を使用して、最適な PV 配置を持つファサード サーフェスを提供します。