オフグリッド太陽エネルギー : ソーラーパネルはどのくらいのエネルギーを生み出しますか？ -自由エネルギーを得る

太陽エネルギー出力

潜在的なソーラーパネルの所有者は、ほとんどの場合、彼らがどれだけの電力を生成したいかについての考えを持っています。おそらくそれは彼らの家庭のエネルギー需要の100％またはわずか50％ですが、いくつかの要因がソーラーパネルの発電能力に影響を与えます。ソーラーパネルは、太陽光からエネルギーを生成するために何十年も使用されてきました。ソーラーパネル技術は過去数十年で急速に進歩し、その結果、効率が向上し、コストが削減されました。ソーラーのコストが年々下がっているため、住宅や企業の所有者が自分の所有物にソーラーパネルを設置することがはるかに実現可能になっています。ソーラーパネルは、光子と呼ばれる軽い粒子が電子を分子核からノックアウトできるようにすることで機能します。これが起こると、電気の流れが作られ、それが利用されて電気エネルギーとして蓄えられます。これはすべて、光が太陽電池と呼ばれるデバイスに当たったときに発生します。ソーラーパネルは数百または数千のこれらのセルで構成されており、ソーラーアレイは複数のソーラーパネルで構成されています。これらのアレイは既存の電力網にリンクされており、生成されたエネルギーを適切に方向付けることができます。ソーラーパネルがどれだけの電力を生成できるかを正確に描写するには、まず、使用されているパネル技術の種類を検討する必要があります。ソーラープロバイダーを見つけてその製品を調べると、多結晶と単結晶の2種類のソーラーパネルに出くわす可能性があります。

太陽光発電とは、太陽光を電気に変換することで得られるエネルギー量（ワット単位）を指します。変換は、太陽光発電、集光型太陽光発電、またはその2つの組み合わせによって実現できます。ソーラーパネルがどれだけの電力を生み出すかという質問はよく聞かれます。多くの人々は、彼らのソーラーパネルがどれだけのエネルギーを生み出すのかまだ確信がありません。常にパネルに表示されておりますが、いつでも確認できます。その数字がどのように到達したかを理解することも重要です。太陽光発電は明確な要素ではありません。むしろ、それはさまざまな要因と要素の組み合わせの結果です。太陽エネルギーを変換した後にPVセルによって生成されるエネルギーは、ソーラーパネル電気と呼ばれます。

ソーラーパネルによって生成されるエネルギー量に影響を与える要因

ソーラーパネルの効率評価は、パネルに当たる太陽光がどれだけ電気に変換されるかを決定します。高効率は優位性を意味するものではありません。それは単にソーラーアレイが占めるスペースが少ないことを意味します。ソーラーパネルが異常に狭いスペースにない限り、効率は通常大きな問題ではありません。通常のソーラーパネルの効率評価は14〜18パーセントの範囲です。それはあまり聞こえないかもしれませんが、この平均は通常の屋根のスペースで十分なエネルギーを生成します。ソーラーパネルの効率とサイズの他に、ソーラーパネルが生成する電力量に影響を与える要因は他にもあります。アリゾナに住むと、中西部に住むよりも多くの日射にさらされます。天候や季節変動も太陽エネルギー出力に影響を与えます。ソーラーパネルに対する太陽の角度は、時間帯や季節によって異なります。曇りや雨の日も太陽光収集の効率を低下させます。これらの各要因が発電にどのように影響するかを知ることで、各ソーラーパネルが発電できる電力量を判断できます。

ソーラーパネルのサイズ

発電量に影響を与える最初の最も明白な要因は、ソーラーパネルのサイズです。基本的な論理によれば、ソーラーパネルが大きいほど、より多くの太陽光を吸収できるため、より多くの電力が生成されます。ソーラーパネルをよく見ると、ワイヤーで接続された複数の小さなパネル/セルに分割されていることがわかります。これらの小さなセルは、電力が変換される個別のパネルとして機能します。一方、ケーブルは、電気がジャンクションボックスに到達するための導管として機能します。その結果、ソーラーパネル内のセルが多いほど、より多くのエネルギーが生成されます。これは、他の要因は一定のままですが、パネルが大きいほど、変換される太陽エネルギーの量が多くなるという事実に帰着します。

日光の量

これは言うまでもありません。日光が多いほど、パネルが吸収する日射量が多くなり、エネルギー生産量が増えます。ソーラーパネルがどれだけのエネルギーを生み出すかという質問に答えるには、太陽光の強度と持続時間が生産にどのように影響するかを考慮する必要があります。ソーラーパネルは太陽の放射を吸収し、それを電気エネルギーに変換することができます。したがって、太陽光がない場合、ソーラーパネルは何も生成しません。そのため、住宅内にソーラーパネルを設置するのではなく、直射日光が当たる屋上に設置する必要があります。太陽電池パネルは、雲が太陽を覆っている場合でも日射を吸収できますが、直射日光が当たる場合に適しています。日陰は太陽エネルギーの敵になる可能性があります。ソーラーパネルの設計方法により、1つのパネルにわずかな日陰があったとしても、他のすべてのパネルが太陽エネルギーの生成を停止する可能性があります。太陽電池は直列に接続されており、最も弱いセルの現在のレベルで動作します。 1つの太陽電池が日陰になると、他のすべての太陽電池の出力が低下します。ソーラーパネルを配置する場所を決定するときは、日光のピーク時にソーラーパネルアレイに影が落ちないようにシェーディング分析を実行してください。これは、いくつかの木の除去を必要とするかもしれません。

温度

高温は、ソーラーパネルの出力を大幅に低下させる可能性があります。温度が高くなると、半導体の導電率が高くなり、材料内の電荷のバランスがとれ、電界の大きさが低下し、電荷の分離が阻害され、セルの両端の電圧が低下します。熱は、それがどこにあるかに応じて、出力を10％から25％減少させる可能性があります。構築環境の高温に対処するためのいくつかのオプションがあります。屋根から数インチ離れた取り付けシステムにソーラーパネルを取り付けて、空気が循環できるようにします。これにより、ソーラーパネルを冷却できます。暑い気候でより高い効率を実現するように設計されたソーラーパネルを使用してください。熱吸収を最小限に抑えるために、パネルが明るい色の材料でできていることを確認してください。インバーターとコンバイナーは、アレイの後ろの影付きの領域に再配置できます。

ソーラーパネル材料

ソーラーパネルによって生成される電力に影響を与えるもう1つの重要な要素は、パネルの製造に使用される材料です。ソーラーパネルは、さまざまな企業によってさまざまな材料を使用して製造されており、それぞれの効率レベルは異なります。これらの材料の効率はさまざまであるため、同じサイズで同じ量の太陽光にさらされているにもかかわらず、一部のパネルは他のパネルよりも多くの電力を生成する場合があります。ソーラーパネルにはさまざまな材料がありますが、最も一般的な2つは、単結晶セルパネルと多結晶シリコンセルパネルです。単結晶パネルは非常に効率的ですが、製造コストが高く、取得に費用がかかります。一方、ポリシリコンセルパネルは、効率が低く、廃棄物が多くなりますが、大幅に安価です。

ソーラーパネルの配置

屋根のパネルの位置も、生産に大きな影響を与える可能性があります。パネルを配置する最適な方向は、南向き、次に西、次に東です。北向きの屋根は、パネルを設置する価値のあるものにするのに十分な生産を提供できる場合がありますが、北向きの角度が常に推奨されるわけではありません。各角度位置で利用できる屋根スペースの量を調整することはできませんが、利用可能な屋根スペースを使用してソーラーパネルの出力を最大化する方法を賢くすることができます。ソーラーパネルの傾きも、パネルの全体的なパフォーマンスに影響を与える可能性があります。太陽は夏に高く、冬に低くなるので、パネルの傾きを毎年調整できることが望ましいです。一方、太陽を追跡するシステムは、可動部品が存在するため、コストが高く、メンテナンスが必要です。すべての固定傾斜システムには、季節ごとに最大限に活用できる最適な角度があり、数度では1年間の効率に大きな違いはないかもしれませんが、システムの寿命全体での違いははるかに大きくなる可能性があります。

緯度

緯度は、ソーラーシステムの生産にも大きな影響を及ぼします。地球がその軸を中心に回転するときの地球の傾きのために、より高い緯度に設置されたソーラーパネルは、年間を通してより少ないユニットを生産します。米国北東部で太陽光発電を利用する住宅所有者は、南西部の住宅所有者よりも、請求額を相殺するために大きなソーラーパネルが必要になります。生産量とサイズの削減を適切に計画する以外に、移転する意思がない限り、緯度に関するソーラーパネルのパフォーマンスを向上させるためにできることはあまりありません。

天候はソーラーパネルのエネルギー生産にどのように影響しますか？

気候もシステムのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。たとえば、寒い環境ではパネルの生成が少ないと広く信じられています。実際、その逆は真です。熱は効率の敵であり、寒い環境はソーラーシステムが過熱して効率が低下するのを防ぐのに役立ちます。雪も反射性で太陽光を集中させ、全体的な放射照度を高めます。雪がパネルを埋めないようにしている限り、寒い環境はシステムに大きなメリットをもたらします。エネルギー需要を満たすためにソーラーシステムを構築するときは、気候が季節ごとにシステムにどのように影響するかを理解することが重要です。 25％で動作する100Wのソーラーパネルを購入すると、春の終わりから初秋の晴れた晴れた日に25Wを生成することが期待できます。どんよりした日や冬は、日光が弱く、1日あたりの日照時間が少ないため、天候によってこの量が減少する可能性があります。特定のアプリケーションに必要なパネルまたはソーラーアレイのサイズを決定するときは、70％の効率で1日5時間動作するパネルに基づいて計算する必要があります。これにより、一年中必要なエネルギーを生産できるようになります。空に曇っている、地面に霧がかかっている、近くの木から日陰になっているなど、パネルや太陽の邪魔になるものはすべて、システムが生成する太陽エネルギーの量を最小限に抑えます。ただし、曇りの日に日焼けする可能性があるのと同じように、雲量の密度によっては、パネルがまだ発電している場合があります。雲がシステムを通過する頻度に基づいて、部分的に曇りの日には、生産量が10％から25％減少する可能性があります。ただし、「雲の端」効果と呼ばれる効果は、太陽光線を真に増幅する可能性があり、その結果、発電量が一時的に増加します。ふわふわの積雲が太陽の前を通過すると、うっすらとしたエッジが虫眼鏡として機能し、パネルに当たる太陽光線が強くなります。

ソーラーパネルは雨や雪の中で動作しますか？

雨自体はパネルに影響を与えませんが、雨雲はおそらくあなたの出力を減らすでしょう。一方、時折の暴風雨は、パネルを掃除するための簡単で安全な方法であるため、ソーラーパネルの出力に有益な場合があります。継続的な暴風雨は、汚れやほこりの層がパネルを覆って光を遮るのを防ぎ、出力を低下させる可能性があります。まだ広く利用できるオプションではありませんが、科学者たちは雨が降っているときでも発電できる新しいタイプのソーラーパネルに取り組んでいます。ハイブリッドソーラーパネルとして知られるこれらの太陽電池は、太陽と雨の両方からエネルギーを収集します。パネルに雨が降ると、衝撃の力が電気に変換されます。晴れているときは、従来のソーラーパネルと同じように機能します（ただし、今のところ効率はまだ劣ります）。パネルに蓄積せず、光を遮らない雨とは対照的に、雪は雲量に加えて生産に影響を与えます。結局のところ、太陽がパネルを照らすのを妨げるものは何でも、パネルが電気を生成するのを防ぎます。吹雪の後の天候やパネルの傾きによっては、大雪でもすぐに溶けてパネルから滑り落ちます。太陽エネルギーは太陽に依存していますが、それでも、曇り、雨、または雪の多い地域の多くの住宅、企業、および農場にとって優れた選択肢です。

ソーラーパネルは1平方フィートあたりどのくらいのエネルギーを生み出すことができますか？

この質問の逆は、通常、電気代をなくすのに十分なエネルギーを生成するのに十分なソーラーパネルを設置するために何平方フィートの屋根スペースが必要かということです。これは、太陽電池パネルの効率が最も重要になるポイントです。ソーラーパネルが特定のワット数で評価される前に効率が考慮されるため、それぞれ6kWの2つの異なるソーラーパネルを購入する（または購入の選択に直面する）場合、毎年同じ量のエネルギーを生成します。他のすべての要因は同じです。一方、より効率的なソーラーパネルはより小さく、1平方フィートあたりより多くのエネルギーを生成する可能性があります。平方フィートあたりの太陽光発電量を計算するには、2つの方法があります。最初のステップは、特定のソーラーパネルの1平方フィートあたりの最大可能瞬間太陽光発電量を調べることです。

STCでの1平方フィートあたりのピーク瞬間発電量は、64インチx 39インチ（1.61平方フィートまたは17.31平方フィート）の寸法の300ワットのソーラーパネルの場合、1平方フィートあたり14.58ワットです。 1フィートあたりのソーラーパネルによって生成される年間エネルギーを計算するときは、パネルの仕様以上のものを考慮する必要があります。パネルが設置される気候条件も考慮する必要があります。住宅用ソーラーパネルは、屋根に持ち上げて設置者が取り扱う必要があるため、通常260〜330ワットの範囲で販売されており、これはこの取り扱いを安全に行うことができる実用的な最大サイズです。これらは、それぞれ60セルのパネルです。 72個の太陽電池パネルは340〜400ワットのワット数範囲で販売されており、重くて設置者が扱いにくいため、あまり使用されていません。

パネル内の太陽電池の効率は、パネルの出力にどの程度影響しますか？

ソーラーパネルの効率の意味と重要性は、ソーラーをレビューする顧客によってしばしば誤解され、プレミアムパネルメーカーはこの誤解を誤用することがあります。注意すべき重要な点は、パネルのワット数と出力を評価するときにソーラーパネルのパフォーマンスが考慮されることです。したがって、他のすべてのソーラーパネルの機能が等しい場合、セルの効率が低い280ワットのパネルは同じ量の電力を生成します。より効率的なパネルを備えた別の280ワットパネルと同じ条件。一部の高効率パネルメーカーは、同じワット数の基本的なパネルよりもはるかに多くのエネルギーを生成するパネルについて法外な主張をしていますが、そのような主張は通常、非常に高いパネル価格を正当化するために誇張されています。非常に高い効率を主張する一部の製造業者は、保証可能なイベントが発生する前に、パネルの効率が主張するよりも3％低くなる可能性があることを保証しています。