基本問題523 太陽光発電

太陽光発電の面積計算

直感的理解
太陽定数は約1.4 kW/m²ですが、大気による減衰と太陽電池の変換効率を考慮すると、実際に使える電力はかなり小さくなります。

地表での太陽光エネルギー = \(1.4 \times 0.50 = 0.70\) kW/m²

変換効率20%で得られる電力 = \(0.70 \times 0.20 = 0.14\) kW/m²

1 kW に必要な面積:

$$S = \frac{1}{0.14} \fallingdotseq 7 \text{ m}^2$$

途中計算の詳細:

$$I_\text{地表} = 1.4 \times 0.50 = 0.70 \text{ kW/m}^2$$ $$I_\text{有効} = 0.70 \times 0.20 = 0.14 \text{ kW/m}^2$$ $$S = \frac{1.0}{0.14} = 7.14 \fallingdotseq 7 \text{ m}^2$$
答え: 約 \(7\) m²
補足:太陽定数と実際の太陽光発電

太陽定数1.4 kW/m²は大気圏外での値。実際には天候・時間帯・緯度によって大きく変動し、日本の年間平均では1 m²あたり約0.1〜0.15 kWが目安です。

Point

太陽光発電: 実効出力 = 太陽定数 × 大気透過率 × 変換効率。必要面積 = 所要電力 / 実効出力。