屋根の形状・方角・角度で変わる発電効率！太陽光発電に最適な屋根とは？
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太陽光パネルを設置する屋根の条件によって発電量が変わってくるということはご存知でしょうか？
この記事では、自家消費型太陽光発電の導入を検討されている企業さまに向けて、屋根の向き不向き、屋根の形状や素材による発電効率の違い、屋根に太陽光発電パネルを設置する上での注意点について解説します。
自家消費型太陽光発電が向いている屋根とは？
屋根上に太陽光パネルを設置する場合、より効率的な発電をするには、屋根の「形状」「方角」「角度」を考慮することが重要ポイントになってきます。
屋根の形状
屋根の形状には、「陸屋根」「片流れ屋根」「切妻屋根」「寄棟屋根」「方形屋根」といったものがあります。それぞれの屋根の特徴と発電効率を上げる方法について解説します。
陸屋根
陸屋根とは、傾斜のない水平な屋根のことです。
施設やビルなどの大きな建物で多くみられます。
屋根が水平なため、太陽光パネルに傾斜をつけるためにパネルを架台の上に設置します。架台の上に設置することでパネルを南向きにできるため、屋根の方角を気にする必要がありません。
また、強風で架台ごと飛ばされないよう防風タイプ陸屋根用架台を使うなど、架台の選定は陸屋根に太陽光パネルを設置する際にとても重要です。
架台を設置する場合、屋根材に穴を開けるため、雨水が侵入しないよう防水処理が必須です。また架台基礎も必要となるため、建物屋根の荷重制限によっては設置が難しいケースもあります。
片流れ屋根
片流れ屋根とは、1面の屋根が一方向だけに傾斜がある屋根のことです。
屋根形状のなかで最もシンプルなシンプルな構造のため、施工コストが低く、工場やスーパーマーケットで多くみられます。
他の屋根の種類に比べ、屋根面積が広く、屋根全体に太陽光パネルを設置できるため、発電量を確保しやすく、南向きの屋根に最も向いています。
また、陸屋根のように水平ではなく傾斜も兼ね備えているため、パネルを設置しやすいメリットもあります。ただし、北向きなど屋根の方角が悪い場合は、十分な発電量を得られないというデメリットがあります。
切妻屋根
切妻屋根は、2方向に傾斜面がある屋根のことで三角屋根とも呼ばれており、日本の住宅屋根の中で最もシェア数が多いと言われています。
屋根の面積が比較的広いため、太陽光パネルを設置しやすい形となっています。
切妻屋根は２方向に向いているので、屋根の両方向に太陽光パネルを広く設置することが可能です。
屋根の方角が南北の場合はパネルは南側１面のみに設置しますが、南側は最も日射量の多い方角なので片面だけでも十分高い発電効率を維持することができます。屋根の方角が東西の場合は、東側と西側の２面にパネルを設置することで、発電量を確保します。
寄棟屋根
寄棟屋根は4方向に傾斜面がある屋根で、切妻屋根に次いで日本の住宅屋根で多い屋根の形です。
屋根面が4方向に分かれるため、日の光が当たりやすい南側はどの面になるのか、屋根の方角を確認しておくことが重要になります。切妻屋根が2方向なのに対して寄棟屋根は4方向あるため、必ず南面にパネルを設置することができますが、切妻屋根に比べて、1面ごとの広さが限られるため、発電効率は落ちてしまいます。１面あたりの面積は比較的小さくなりますが、三角形の太陽電池パネルを活用することで、発電量を最大化することが可能です。
方形屋根
方形屋根は寄棟屋根と同じく4方向に傾斜面がある屋根で、同じ形の三角形4枚で構成された、ピラミッドのような形をしています、
寄棟屋根と同様に、日の光が当たりやすい南側はどの面になるのか、屋根の方角を確認しておくことが重要になります。
屋根の方角
屋根の方角で変わる発電量
同じ容量の太陽光パネルを設置する場合でも、屋根の方角によって発電量が変わってきます。太陽光パネルの設置に最も最適な方角は南向きで、「方角南向き・傾斜角度30度」の屋根がもっとも発電効率がいいと言われています。
南向きが理想的
東西南北の発電効率を比較した場合、日当たりが最もよい南を発電効率100%とすると、南東・南西が96％、東・西が85％、北が60～65％となり、北向きは発電効率が低いため、太陽光パネルの設置には不向きといえます。
太陽は東から昇ってから南を通って西へ沈んでいくため、真南に設置することが理想的ですが、南に設置できない場合でも、太陽光パネルを東西2面に設置することで、南1面と同じ発電量を得られるケースもあります。正確なシミュレーションをしてくれる業者に相談してみましょう。
屋根の角度
屋根の角度で変わる発電量
傾斜角度によって発電効率は変わってきます。
傾斜角度30度の屋根における発電効率を100％とした場合、傾斜角度20度の屋根でも傾斜角度40度の屋根でも発電効率の差は微々たるもので約98％の発電効率で、その差は微々たるものです。
角度30度の屋根における発電効率を100％と考えた場合、20度・40度の屋根でも98％程度の発電効率となります。しかし、方角と違って環境に左右されない項目なため、導入する際には全国で設置実績が多数ある業者に依頼することをお勧めします。
傾斜角度30度が理想的
太陽光パネルを屋根に設置する場合、傾斜角度は30度が理想的と言われています。
太陽の南中高度は緯度によって異なるため、地域によって最適な角度も変わってきます。北になるほど設置角度の傾斜を高く、南であれば低くするなどの調整が必要です。
＜各地域の最適傾斜角＞
| 北海道（札幌） | 34.8度 |
|---|---|
| 宮城県（仙台） | 34.5度 |
| 東京都（八王子） | 33.0度 |
| 愛知県（名古屋） | 32.5度 |
| 大阪府（大阪） | 29.2度 |
| 愛媛県（松山） | 28.5度 |
| 福岡県（福岡） | 28.2度 |
| 鹿児島県（鹿児島） | 27.7度 |
| 沖縄県（那覇） | 17.6度 |
屋根の形状・方角・角度ごとの発電量の違い
| 陸屋根 | 傾斜をつけるために「架台」「架台基礎」「防水処理」が必要。 架台の上にパネルを設置するため、方角を気にする必要なし。 |
|---|---|
| 片流れ屋根 | 屋根面積が広く、屋根全体に太陽光パネルを設置できる。 片流れの南向き・傾斜角度30度が最も設置条件として最も理想的。 |
| 切妻屋根 | 屋根の方角が南北の場合はパネルは南側１面のみに設置。 屋根の方角が東西の場合は東側と西側の２面にパネルを設置。 |
| 寄棟屋根 | 南に設置可能だが1面ごとに設置できるパネル量が限られるため、 発電効率は落ちる。 |
| 方形屋根 | 南に設置可能だが1面ごとに設置できるパネル量が限られるため、 発電効率は落ちる。 |
まとめ
現在は、様々な屋根の形状に合わせたパネルがあります。
太陽光発電は設置する環境や方法によって発電量に大きな違いが生じます。
どんなに高性能の太陽光電池パネルを設置したとしても、最適な方法で設置されていなえれば、思うような発電量を得られません。
太陽光発電を導入する際には、その点をきちんと把握した上で設置する屋根に最適な方法を選択することが重要です。
屋根の向きや角度についてお悩みの方は、現地調査にて最適なシステムをご提案できるかと思いますので、ご不明な点があればユニバーサルエコロジーにお問い合わせください。
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