ソーラー パネルの最適な角度とは

Best Angle for Solar Panels

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本当に効率のよい太陽光発電システムを構築したいのに、ソーラー パネルの正しい方向を評価する方法と完璧な傾斜角度を計算する方法がわからないのでしょうか。

大丈夫です。このページでは、電力需要の高い季節や太陽光発電システムを設置したい場所に応じて、正しい向き（方位角）と最適なパネルの傾き（チルト角）を段階的に知ることができるすべての情報とアドバイスを提供します。

実際、数式と当社の米国緯度マップにより、夏でも冬でも、あなたの街に最適な傾斜角を、時間をかけずに無料で計算することができます。 したがって、最大限の発電量を得るためには、一日中、どちらの側に日射量が多いかを知る必要があります。 太陽電池の生産性は、太陽光線が表面に垂直なほど高くなるので、真南（方位角＝180°）が最適とされている。 逆に、南半球の国々（南アフリカやオーストラリアなど）では、真北が最適です。

南の方向に設置できない場合、または（非常に高い木など）陰の問題がある場合は、パネルの方向をわずかに変更することが可能です。

実際、ソーラー パネルを真南以外に向けると、最大で 45°（南東および南西）、年間生産量はかなり限定的に減少します（1 ～ 3%）。 パネルが受ける日射量はほとんど変わりません。 しかし、パネルが真南と比較して45°以上の角度で回転すると、生産量は大幅に減少し始めます。

真南から90°（したがって東と西）では、生産量は30%まで低下する可能性があります。 この減少は、ソーラー パネルが、日中のほとんどの時間、弱く、垂直でない太陽光にさらされているという事実によるものです。 このようなパネルは、確かに太陽エネルギーを生成しますが、真南に面したパネルよりも程度が低くなります。

ソーラーパネルに最適な傾斜角度は？

さて、最適な方向が南だとわかったので、最適な傾斜角度を見つける必要があります。

まず、住宅の屋根に設置するソーラー パネルの傾斜角度の選択では、エネルギー生産のニーズと、美しく長持ちする最終結果のニーズという 2 つの基本的なニーズを満たす必要があります。 住宅の屋根にはすでに傾斜や勾配があるため、この2つのニーズの間で妥協点を探さなければならないのです。 生産目的に最適な角度を知ることで、設置に最適な妥協点を選ぶことができます。

一方、ソーラーパネルによる日よけキャノピーの構造、地上設置型ソーラーシステムの構造、直列または並列に配線した複数のパネルで覆う革新的な駐車スペースを構築したい場合、水平面に対する構造の最適傾斜角度を提供するこのガイドは、構造の設計段階において非常に役に立ちます。

ソーラー パネルが持つ最適な傾斜角度は、基本的に 2 つの要因に影響されます。
-取り付けたい地理的場所の緯度
-より多くのエネルギーを必要とする時期

緯度は傾斜角度にどう影響するか？

先に述べたとおり、ソーラー パネルが太陽光に対して垂直なほど、発電量は多くなります。 発電量が最大になるのは、太陽が地平線上で最大高度になる真昼の時間帯です。 そのため、パネルを何度傾ければよいかを知るためには、1年間の真昼の太陽の最高高度と最低高度を知る必要があります。

すでにご存じのように、1年のうちで日照時間が短い日と、日照時間が長い日が存在します。 これらの日を…
-冬至
-夏至

光の時間が多い夏至は6月20日か21日で、真昼の太陽は年間の最高高度にある（図参照）。一方、光の時間が少ない冬至は12月21日か22日で昼間の太陽は年間最低高度になる（図参照）。

住んでいる緯度によって、真昼の太陽の年間最高高度と最低高度も変わります。 下の図（地図：Mapsofworld.com）からわかるように、アメリカ大陸の緯度は、北緯約49度（アラスカを除く）から南緯26度強（テキサス）までです。 夏至と冬至の太陽の高度を知るには、太陽光発電システムを設置したい場所の緯度を特定すればよい。 下図をご覧ください。 例えば、シカゴであれば、緯度は42°前後になります。

Latitude of Continental United States

Calculating maximum Sun height at noon

緯度が判明したら、23°（現在の地球の傾きの近似角度）差し引かなければならないのですが、その際、緯度は1.5°になります。 最後の数学的演算は、90 – (得られた結果) です。 シカゴの場合、太陽の頂点は71°となり、90-(42-23)の計算で求められる。 夏至に最大限のエネルギー効率を得るには、シカゴのソーラーパネルは南向きで19°（90-71）傾ける必要がある。 こうすることで、正午にはパネルは太陽の光に対して完全に垂直になる。

正午の最低太陽高の計算

冬至の正午の太陽高を計算するには、引き算ではなく、23°追加しなければならない。 その後の数学的な演算は変わりません。 シカゴの結果は、90 – (42 + 23) = 25°です。 冬至に最大のエネルギー効率を得るには、シカゴの太陽電池パネルは南向きで65°（90-25）傾けて設置する必要がある。

この計算から、パネルの傾斜角度が高ければ冬場のエネルギー生産が多くなり、低ければ夏場のエネルギー生産が多くなることがすぐにわかります。

シカゴで冬季のみエネルギーを必要とする場合は、53°～65°（例：59°）の傾斜角を選択するとよく、夏季のみエネルギーを必要とする場合は、19°～30°（例：24.5°）の傾斜角を選択するとよいでしょう。 一方、夏季に必要性が高い場合は、19°～42°（例：30°）の傾斜角度を選ぶとよいでしょう。

シカゴでのエネルギーニーズが一年中一定であれば、42°などの中間の角度を選ぶことができ、常に南向きの方向となります。