こんばんは。さすけです＼(^o^)／
太陽光バブル？もはじけて自宅の屋根にソーラーパネルを載せる方も減ってきたように思います。
ただ、前回も書かせていただいたように、以前のようにソーラーパネルを載せると大もうけ？のような状態ではなくなりましたが、ソーラーパネルの設置費用を回収して、プラス、非常用電源を確保できるという状態ではあります。
[kanren postid=”14376″]これからソーラーパネルを設置する方は「徐々に性能が劣化していったりしないのか？」ということに不安を覚える方もいらっしゃるように思います。一条工務店も含めて太陽光発電のシミュレーションをお客さんに示す場合は、NEDOのシミュレーションが使われるのが一般的で、このシミュレーションではソーラーパネルの発電能力は年率1％ずつ劣化していくことが考慮されています。
しかし、実際に設置されたソーラーパネルを例としてこの「年率1％の劣化」というのが本当かどうかを検証した事例はほとんどありません。そこで、今回は設置から5年を経過した我が家のソーラーパネルを例として、具体的にどの程度の性能劣化しているのかについて詳しく検証してみたいと思います。
ソーラーパネルの発電量
5年間で発電量はどのように変化したか？
我が家には9.98kWのソーラーパネルが載せられています。2012年に設置しました。認可等の関係から2013年3月から売電を開始しました。売電開始から今年の4月で5年目に入っています。
まずは、過去5年分のデータが蓄積されている4月と5月に限定して、2013年～2017年までの4月・5月の1日あたりの平均発電電力量をグラフをご覧下さい。
このグラフを見ると、2013年、2014年は1日あたり平均45kWh程度発電していたのが、2016年まで徐々に減って行き、2016年には36.8kWhまで下落していたことがわかります。単純計算で3年間で20％以上発電電力量が下落したと言えます。
ただ、2017年には37.9kWhに増えているため、単に天候が良い年と悪い年の差である可能性も十分にあり、このことで性能劣化を議論することはできそうにもありません。
年々減っていくピーク時の発電電力量
もう少しきちんとデータを見るために、2013年4月1日～2017年5月31日までの1時間毎の発電電力量をプロットしてみました。
季節ごとに発電電力量が大きく変化していることがわかります。春から夏にかけて太陽光発電のピークがあり、冬場は発電電力量が大きく下がるということを繰り返しています。これ自体は太陽の動きによるものですから問題はありません。
少し気になるのは、上のグラフの赤矢印のように年々ピーク時の発電電力量が下がっているように見えることです。
1時間単位に見た場合の発電のピークは6月～7月にかけて来ることが多いので、上のグラフでは2017年が下がっているのかどうかがわかりにくくなっています。そこで、上のグラフから、4月、5月のデータだけを取り出して見ることにしました。下のグラフが4月・5月の1時間毎発電電力量の変化を示したグラフです。
4月、5月だけを取り出した場合も、全体的な傾向としては発電電力量はやや右下がのグラフになっていることがわかります。
このことからなんとなく性能の劣化がありそうかな～というのは雰囲気としては見て取れます。
ただ、この図だけから直ちに性能劣化が確認できたとは言えません。というのも、前回も書いた様に天気は日々変化しますし、年によっても天候は大きく変化します。そのため、偶然2013年、2014年は天気が良く、一方で、2015年以降は天気が悪かったという可能性も十分にあり得ます。
また、シミュレーションでは、年率1％の発電能力の劣化は考慮されているため、性能劣化の程度が年率1％未満であれば、全く問題ないとも言えます。
全天日射量から見る5年間の天候
ひとことで天気、と言っても天気の良さを示す指標は多数あります。
太陽光発電は太陽の光によって発電をします。そのため、ここで重要となる「天気」とは「太陽の光の強さ」であると言えます。この太陽の光の強さを示す天気の指標としては「全天日射量」と呼ばれるものがあります。
この全天日射量については、気象庁が概ね都道府県単位に設置された気象観測所で観測をしており、誰でも過去のデータをダウンロードすることができます。
この全天日射量が、若干右肩下がりになっていたとするならば、偶然天気が悪かっただけでソーラーパネルの性能劣化によって、発電電力量が減ったわけではないと言えそうです。
そこで、私が住む地域の2013年4月以降の全天日射量をダウンロードして、グラフに示してみました。
むむむ！！
2013年や2016年はやや全天日射量が高かった傾向はりますが、1時間単位の全天日射量の変化を見ると、2013年～2017年にかけて全天日射量には大きな変化はみられないことが分かります。
このことから、単純に考えると、我が家のソーラーパネルは同じ全天日射量の元でも発電電力量が若干下がる傾向にある、すなわち何らかの劣化が起きている可能性が高そうだ、ということが言えそうです。
外気温の影響は？
一般にソーラーパネルは外気温が高くなると発電効率が悪化する傾向を示します。本来、日射量のピークは6月に来るのですが、6月は梅雨のため発電量が大きく伸びません。そのため、4月、5月の発電電力量が多くなります。日射量だけを考えれば、7月8月も4月、5月と同程度に発電をするはずなのですが、実際には外気温が高く、そのためソーラーパネル自体が高温になるため、発電効率が落ち、4月、5月の方が発電電力量が多いのが一般的です。
そのため、2013年～2017年までの発電量の変化を見る際にも外気温の影響を考慮に入れる必要があります。
そこで、我が家の太陽光発電のピーク時間である午前11時を中心として10時～13時までの、4月、5月のうち、快晴であった日の1時間あたりの発電電力量と外気温をグラフにしました。
2013年、2014年は午前11時の改正時の発電電力量が高く、2015年が最も発電電力量が落ち込み、2016年、2017年では少し回復しているものの発電電力量が落ち込んでいることがわかります。
一方で、外気温を見てみると、2013年は約19℃であたったのに対して、2015年は約22℃と高く、2016年、2017年はいずれも21℃程度だったことがわかります。
こうしてみると、外気温が20℃を超えると発電効率が落ち込む傾向がありそう、ということもわかります。
一条工務店ソーラーパネルの経年劣化の影響のみを取り出す
経年劣化の影響だけを取り出す：線形回帰モデル
ざっくりとデータを確認した範囲で、
- どうも経年による劣化はありそうな雰囲気
- 外気温が高いと発電効率が下がる
- 日照時間や日射量・天気に依存している
ということがわかってきました。そこでソーラーパネルの発電電力量は
- 全天日射量
- 日照時間
- 太陽光の傾き（何月かの影響）
- 気温
- 経年の劣化の影響
の5項目によって決定していると仮定してみます。
このような複数の要因の中から「経年の劣化の影響」のみを知る方法としては「多変量解析」と呼ばれる数学の方法を用いると簡単に行うことができます。詳細を示すと誰も読んでくれなくなるので、方法等はざくっと省略します。ここでは、線形一次モデルによる近似という方法を行いました。
具体的には、パラメータとして
- 全天日射量
- 日照時間
- 外気温
- 「年」
という4つの変数を仮定して、月ごとの発電電力量を予測します。これを行うと例えば4月の発電電力量は
1日あたりの発電電力量
＝全天日射量 ×2.315 ＋ 日照時間×0.159 ＋ 外気温×0．004 ＋ 年×-1.734 ＋3430
という式が求まります。
その計算はどの程度正しいの？：予測精度
なんだかややこしい計算をして、発電電力量を予測していますが、その予測はどの程度正しいのか？と言う点が気になります。
今年4月の実際の平均気温等を当てはめると
1日あたりの発電電力量
＝14.74×2.315 ＋ 6.70×0.159 ＋ 17.82×0．004 ＋ 2017×-1.734 ＋3430
＝35.80kWh/日
という発電量が予測値として出てきました。これだと正しさがいまいち分からないので、1ヶ月あたりに換算します。
すると1075kWhとなります。実際の発電電力量は1132kWhとなり、誤差5% 程度で予測ができていることになります。
ただ、これでは単に予測が当たっていた1日だけを選んだだけでもそのようなことが言えてしまいます。ということで、実測値とその日の気象条件等を入力して計算によって求めた予測発電電力量をグラフにプロットしてみたものが下の図です。
R2で0.976で割と綺麗に予測できていることがわかります^^
性能劣化率を求める！
ここまでの予測方法を使うことで、外気温や季節、天候の影響を取り除いて、純粋に一条工務店が我が家に取り付けてくれたソーラーパネルの性能劣化率のみを求めることができるようになりました！
方法は至ってシンプルで、全天日射、日照時間、外気温の3つの変数は固定して、年数だけを変化させると1ヶ月単位の性能劣化の程度を知ることができます。
これを1年を通じて行えば、1年間にどの程度性能が劣化していくかを明らかにすることができます。年数だけを変化させた結果を示したグラフは下記のようになります。
このグラフでは、仮に全天日射量や気温、日照時間が毎年同じであるならば、1年ごとに年間の発電電力量が367.5kWhずつ減少していく、ということを示しています。
これだとソーラーパネルの容量等に依存してしまいますので、パーセンテージで示すと下の図のようになります。
設置から1年経過した2014年には2013年時点よりも3.01％の発電電力量の劣化が見られ、2015年は2014年に比べて3.10%、2016年は3.2％、2017年は3.31％であったことがわかりました。
驚いたことに劣化率は年々大きくなっていました(゜д゜)
実際の劣化速度はシミュレーションよりもずっと速そう？
20年後には発電能力は半分以下？
ここまでの結果から、我が家のソーラーパネルは年率約3％で悪化し、1年経るごとに悪化率が0.1％ずつ上昇していっているということがわかりました。
一条工務店が用いているNEDOのシミュレーションでは、年率の劣化率は1％で推定されているのに対して、現時点においても既にその3倍以上の速度で発電能力の劣化が見られることを示しています。
さらにこの傾向が今後も続くとするならば、20年後には年率5.9％の劣化になるということが推測されます。
これが何を意味するかというと、初年度に1万ｋWhを発電していたソーラーパネルが、20年後には年間4300kWhしか発電できなくなることを意味しています。
我が家を基準にするならば、2012年度の全量を想定すると売電単価は43.2円/kWhですから、初年度は43万円以上の発電をしていたのが20年後には年間18.5万円しか売電できなくなってしまうことを意味しています！
年率1％の劣化に比べて発電能力は半分以下に？
一条工務店が用いているNEDOのシミュレーションでも年率1％の性能劣化が考慮されています。この年率1％の性能劣化を想定した場合、初年度1万kWh発電していたパネルは20年後には8千ｋWh程度の発電電力量まで落ち込むことを意味しています。すなわち年間の発電電力量としては20％の発電能力の劣化は考慮されています。
しかし、5年間のデータからの予測ではありますが、現状の劣化速度ではシミュレーションの半分程度まで性能が劣化する可能性が示唆されています。
20年間の総発電電力量は22％減→90万円以上のシミュレーション割れも？？
上記の予測を元に、20年間の総発電電力量を推定すると、一条工務店のシミュレーションでは182000kWhの発電が予想されます。一方で、今回の試算に基づくシナリオでは142000ｋWhしか発電が行われないことになります。
その差は4万kWhとなります。
10kWのソーラーパネルを設置した場合、2017年度売電単価は22.68円/kWhですから、4万kWh×22.68円/kWh＝907200円≒約90万円の収益悪化となります。
これはあくまで「我が家」に関するデータです。
年率3％以上の性能劣化があるというのはかなりの驚きですが、これはあくまで5年間の我が家のデータという非常に限られたデータだけからの予測に過ぎないので、この結果は全ての方のお宅で適用できるものでは全くありません。
ただ、少なくとも我が家のソーラーパネルに関しては上記のような状態になっているということは間違い無さそうです(´д｀)
とは言え、私自身はあまり困りはしません。というのも私が売電契約をしたのは2012年なので、42円買取の時代です。そのため、仮に大幅な悪化があったとしても10年以内には元が取れてしまいます。しかし、現状の売電価格の場合、上記の推定が万が一多くの方に適用できるものであったとするならば、予想収益を大幅に下回ってしまう可能性は否定できません。
なぜこれほどまでに性能が劣化しているのか？
性能劣化要因の検討
NEDOのシミュレーションでは年率1％の性能劣化が考慮されています。しかし、我が家の状況を見ると、どうも年率3％以上の性能劣化が見られます。
これはかなり大きな違いです。なぜこのような大きな性能劣化の違いが生じたのでしょうか？考えられることは
- そもそも私の計算が間違えている（←一応何度も確認はしましたよ^^;）
- パネルの汚れの蓄積が予想以上
- パワーコンディショナーの性能劣化の影響が大きい
- 一条工務店のソーラーパネルが粗悪品
- 我が家のソーラーパネルが粗悪品 or 故障している
という可能性があると思っています。
1番の私の計算ミスの可能性は、ぶっちゃけ否定できません^^;ただ、最初に示した下のグラフの1時間毎の発電電力量については計算を何もしていませんから間違いはないはずです。
上記のグラフを見る限り、全体として右肩下がりであることは間違いがなく、一方で、気象条件を示している全天日射量は下の図のように大きな変化がないことも間違いありません。
これらのことから、発電性能の劣化は間違い無く起こっていると言えそうです。
これ以上の検証は、私がいくら自分の家だけを対象に分析していてもわからないように思います。とは言え、これを皆さん自分でやってみましょう！というのも難しいように思うので、これは一条工務店が会社として計算をして、我が家のケースが例外だということを示して欲しいな～と思う次第です。
ソーラーパネルの汚れが予想以上？
個人的にはこの可能性は結構あるのかな～と思っています。我が家は1.5寸勾配とソーラーパネルの設置角度としては緩やかな傾斜しか持っていません。そのため、雨が降っても汚れが落ちにくく、仮に汚れが落ちたとしても傾斜の末端側に汚れが蓄積してしまっていて、発電能力を大きく劣化させている可能性は十分にあるように思います。
下の写真は我が家を建築中の写真です。
全体を見るソーラーパネルはかなり綺麗な状態でした。しかし、そのご3ヶ月程度してから、アンテナの取付のため屋根に登った業者さんにソーラーパネルの状態を撮影してもらったのが下の写真になります。
若干、ホコリがかぶったように見えるかと思います。これをもう少し拡大すると
このような状態となっていました。業者さんが作業をして触った部分は少し綺麗になっていますが、ホコリがかなり蓄積していることが良く分かるかと思います。
もう少し拡大すると、砂埃がソーラーパネルにびっしりと付いていることがわかります。
このようにソーラーパネルが黄砂の影響などホコリによって汚れてしまった結果、発電効率が大きく悪化している可能性はかなりあるように思います。
もちろん一条工務店が用いているNEDOのシミュレーションでもホコリの蓄積は考慮されているのですが、角度がもっと急な角度で設置されていることから雨が降ることで汚れが落ちやすいのではないかと思います。
我が家の場合だと、設置から3ヶ月ほどで
このようにソーラーパネルの隅にホコリが蓄積されていることが確認されていました。多分黄砂と思います。
もしもこのようなソーラーパネルの汚れが原因であればソーラーパネルを掃除すれば発電電力量が回復する可能性があります。
ただ、費用対効果の観点等からじっさいのところどうなのかな～と思っています。これも一条工務店が検証をして効果が高いのであれば10年目点検の際に有償でも良いので、実施を検討してくれたらな～と思っています。
もしもこれが原因であれば、比較的解決が容易なことからすぐに問題が解決できそうな気がします^^
パワーコンディショナーの性能劣化
一条工務店が用いているNEDOのシミュレーションで考慮されているのはあくまで「ソーラーパネルの性能劣化」についてのみとなっています。しかし、実際には発電した電力はパワーコンディショナーを使って交流に変換されています。
このパワーコンディショナーは経年劣化が起こりやすいと言われており、10年程度を目処に交換することが推奨されています。
今回、想定以上に性能が劣化していた背景としてはパワーコンディショナーの性能劣化の影響も大きい可能性があるように思います。
パワコンについては、徐々に劣化していくことから、どのタイミングで補修をすれば良いのかがわかりにくくなっています。そのため、これもデータを持っている一条工務店が個別の住宅の性能劣化状況を確認しながら適切なタイミングでパワコンの交換修理等をアドバイスしてくれるといいな～と思います！
一条工務店のソーラーパネルが粗悪品(゜д゜)
いろいろと可能性を考慮してきましたが、そもそも一条工務店のソーラーパネルが粗悪品である、という可能性も否定はできません。
我が家1軒のデータしかないので、当然、可能の一つに過ぎませんが、ターンキーシステムとは言え、一条工務店が自社生産しているソーラーパネルである事は間違いありません。一般的なソーラーパネルの製造メーカーと比べてどうしても信頼性が低いように思えてしまいます。
少なくとも、性能が悪くない証拠、は示してもらったことはありません。
そう考えると、そもそも一条工務店のソーラーパネルは安いけれど性能も悪いという可能性は否定はできません。
ただし！！これは間違えないでいただきたいのですが、一条工務店のソーラーパネルが粗悪品であるかどうかよりも、そもそも多くのハウスメーカーが示しているシミュレーションが粗悪品（より良いデータを見せている）という可能性も十分にあり得ると思っています。
私自身は自分の家のソーラーパネルしかデータがないため、分かりようがありませんが、他のメーカーのソーラーパネルも実は劣化が激しいという可能性も十分にあり得ると思っています。
我が家のソーラーパネルが不良品
そもそも、今回のデータの分析は我が家のデータのみしか対象としていません。ということは、もしかすると、我が家のソーラーパネル限定で性能劣化が大きくて、他の方のソーラーパネルでは性能劣化がほとんど起こっていないという可能性も十分にあり得ます(゜_゜;)
我が家は2012年に建築をしました。そのため、一条工務店のソーラーパネルの最初期のバージョンを使用しています。
最初期のバージョンはどうしても不具合等が発生しやすいことから我が家のソーラーパネルに不具合が生じていて、結果的に性能劣化率が極端に大きくなっているという可能性もあります。
ただ、仮にそうだとしてたら、データを日々とっている以上工務店が「故障していますよ～」と連絡をくれたら良いと思うのですが、そのような解析をしてくれているのかどうかは良く分かりません。。。
だって、発電が停止するような本格的な故障であれば、気が付くことができますが、我が家のように微妙に大きな性能劣化が進んでいくというような現象では顧客側で気が付くことはほぼ不可能なように思います。
シャープ等で行われているような監視サービスを提供してくれたらな～と思っています。
ちなみに、発電が完全に停止したり、通信が遮断された場合は連絡をくれました。
一条工務店さん！私の家のソーラーパネルの問題だったら、教えてください。。。
最もありそうな可能性は、、、複合要因による劣化の加速
色々と発電能力の劣化が大きい要因を分析してきましたが、おそらく原因はどれか一つの影響ではなく、複数の要因による影響の可能性が高いように思っています。
特に可能性が高いのは、私の計算ミス、、、ではなくて、パワコンの性能劣化＋汚れの蓄積、の影響が大きく、それに加えて、ソーラーパネルの製造ノウハウをあまり持っているわけではない一条工務店のソーラーパネル製造能力の問題によって、劣化しやすい部分への配慮が不十分であった、といったような形が可能性としては最も高いかな？と思っています。
ただ、そもそものソーラーパネルの製造に問題があったというケースを除けば、
- ソーラーパネルを掃除する
- パワコンの部品を交換する
といった対策を検討する余地はあります。
ぶっちゃけ、3ｋW、4ｋWのソーラーパネル設置容量であれば、掃除をしたり、パワコンの部品交換をするよりもそのまま放置した方が採算性が良い可能性が高いです。
しかし、一条工務店の家では、大容量のソーラーパネル設置を進めてきた背景もあり、平均のソーラーパネル搭載量が12ｋWを超えていました。
そう考えると、仮に今回の我が家の推計が正しいならば、多くのお宅で対応を行うことで100万円以上の収益を確保することができるようになります。おそらくかなりの費用がかかるため、お客さんの側としては「そんな費用聞いていないよ！」と怒る方も多いように思います^^;
ただ、パネルの清掃に40万円かかったとしても、それによって100万円の収益増が見込めるならば、十分に安い負担で、お客さんの側のメリットも大きなものとなります（2012年、2013年ごろに設置されていたお宅では100万円どころか200万円以上収益を上昇させることもざらだと思います）。
まとめ
一条工務店に設置してもらった我が家のソーラーパネルの性能劣化について、発電量データと気象庁の気象データを用いて初歩的な多変量解析を実施した結果、年率3％以上で発電量の劣化が起こっていることが明らかとなりました。
これは、一条工務店が示すNEDOのシミュレーションで考慮されている年率1％の発電量劣化を大きく上回る劣化率となっています。
原因については様々な可能性を指摘はできるものの、確定はできていません。この性能劣化が来年以降落ち着くのか？それとも、もっと進んでいくのかは不明です。
個人的には、今回の劣化率は想定を大きく上回っており、かなりショッキングな性能劣化率のように思っています。個人的にはあまり嬉しくはありませんが、今回の性能劣化が我が家だけに生じたものであれば、私個人にとっては大きな問題ですが、一条工務店のお客さん全体から見たときには大きな問題ではありません。。。。
しかし、これが多くの方の家で起こっているとしたならば、それはかなり深刻な問題と思います。多変量解析とかややこしいことを書いてはいますが、やっていることはそれほど難しいことではないので、やろうと思えばExcelで簡単に計算できるようにして多くの方に確認をしてもらうこともできるように思っています。
ただ、それはそれで多くの方にとっては面倒な作業と思いますし、そもそも一条工務店で家を建てられた方ばかりから「性能劣化率」の検証データが多数公開される状況は一条工務店にとって好ましい状況とは思えません。
個人的には、今回のような性能劣化は一条工務店のソーラーパネルに限らず、実際にはあらゆるハウスメーカー、パネルメーカーのソーラーパネルで起こっているのではないか？と思っています。実際には一条工務店以外のソーラーパネルでも同様の劣化が起こっているのに、一条工務店の家ばかりが「性能劣化が大きい」と批判されるのは、一条工務店の不利にしかなりません。個人的には、一条工務店のソーラーパネルのみが大きな性能劣化をもたらしているのだとしたら、それが批判されることは何の問題もない、むしろ良いことと思っています。
しかし、そうではなく、実際にはどこのハウスメーカーでも起こっていることで、一条工務店だけが不利益を被るのだとしたら、それは一条工務店に保証を受ける身である私にとっても良いことではありません。。。
一条工務店は私の家も含めてソーラーパネルを設置した全ての住宅の太陽光の発電実態データを持っているので、そのデータを使ってきちんとした検証をしていただければと思っています。検証の結果、我が家だけの問題だったらなおして下さいね。。。
少なくとも素人とは言いませんが、私が一人でちょちょっと計算して求めることができる程度のことですから、一条工務店が企業としてしっかりと検証を行えばきちんとした結論が得られ、それがソーラーパネルを設置した多くの方のメリットにも繋がるように思います＼(^o^)／