太陽光発電のPR値について

Question

太陽光発電において、システム出力係数（= Performance Ratio = PR値）というものがあり、これは、「太陽電池の公称最大出力値（Pmax）に対して，実際にどの程度の発電量が得られたのかを示す値で， 
設置条件等に違いがあるシステムにおいて，太陽電池同士を公平に比較することができる指標」とのことです。

求め方は、PR値 ＝ 実際の発電量 [kWh] ÷ （公称最大出力値 [kW] × 傾斜面日射量[kWh/m2] ）となるようですが、なぜこれが、 「太陽電池同士を公平に比較することができる指標」となるのか、いまいちわかりません。
ご教示いただけるとありがたいです。

よろしくお願いします。

QoooL · Accepted Answer

＃１～６です。
仕事だったのでお待たせしました。

＞この整理でいいでしょうか？

私は以前も今も太陽光発電についてはど素人で、ＰＲ値についても今回初めて聞きました。だから無責任に
「はい、よろしいです」
みたいなことは言えません。
言えるのは、

＞傾斜面日射量は、設備を設置する場所によって変わってくるので、PR値は、異なる場所に設置された同等の設備を公平に比較できる指標となる。

は恐らくそうでしょうね、「私の理解と同じです。」ということです。

都道府県によって日射量の数値が公表されているそうですね。

＞予想発電電力量[kWh]を表す。
＞なので、PR値とは、単位時間内の予想発電電力量に対する実際の発電電力量の割合を示し、

この部分は、
予想発電電力量
と表現してしまって良いかどうか私は自信がありません。
でもそう考えるとつじつまが合いますよね。
「予想発電電力量　太陽光」
で検索してみてはいかがでしょう（この質問自体もヒットするでしょうが）。

＞この値が大きいほど、設備としての発電効率が高いことを表している。

そこは私も同意見です。
ご教示するような立場でなくて惑わしてしまいましたね。すみません。

QoooL · Answer

あー、わかった。わかりました。
「定格出力は日射強度が1kW/m2であるときの発電電力であり」

というところが答えですよ。
公称最大出力値とか定格出力とかいうときに、もともと1kW/m2に合わせている、ということです。

車に例えるとですね、仮ですよ。

新々燃費基準というのを設けて、
○[km / L / (10^3)kg]
みたいに表すようなものでしょう。
車体ごとに重量が違うから、1000kgの車体を動かす際の燃費で統一した、みたいな。

これを実際車を買う人の立場に置き換えると、車の車体重量か総重量をかけてやらないと比較しようがないわけです。

電器業界などの「定格」というものの考え方は、なかなかわかりにくいもので個人的に頭悩まされます！
（まあ、経産省などの定める、「統一された条件で測った場合・表した場合」の出力、というのが語源ではあるでしょうがね。）

QoooL · Answer

たびたびすみません（解決コメントも出せずにだらだらとしていることをお詫びします）。
まだ完全に理解したわけじゃないのですが、まずは下記２件をご覧ください。

--------------------
OKUKAWA ホームページ

http://www.okukawa.co.jp/project/system

発電電力量をPout（kWh）、積算日射量をPin(kWh/m2)、システムの定格出力をPo（kW/1kW/m2*）としたとき、
　　PR = Pout（kWh）/ Pin（kWh/m2）/ Po（kW/1kW/m2 *）　(式1)
　　PR = 発電電力量（kWh）/ 積算日射量（kWh/m2）/ 定格出力（kW/1kW/m2 *）　(式1')

注釈 *：定格出力は日射強度が1kW/m2であるときの発電電力であり、単位として表すと上のようになります。PRを式１で計算すると単位のない値となります。
--------------------
太陽光発電総合情報
http://standard-project.net/solar/hatsudenryo_calculation.html
日射量（kWh／m2）×システム出力係数＝発電量（kWh）　(式2)
--------------------

PR値 ＝ 実際の発電量 [kWh] ÷ （公称最大出力値 [kW] × 傾斜面日射量[kWh/m2] ）　(式3)
とは微妙に書き方が異なりますよね。
式1'をこれに合わせて書き直すと、

PR = 発電電力量[kWh] / ( 定格出力[kW/1kW/m2]・積算日射量[kWh/m2] )

となると思います。分母部分の単位が
[kW/1kW/m2]・[kWh/m2]＝[kWh / (m2・m2)]
となるのでますます謎ですけど。
注釈の「単位のない値となります」という言葉の方に注目した方が良いのではないでしょうか。
（[kW/1kW/m2]という書き方をしているのはこのサイト独自のようですね。私も間違えましたが、他のサイトも「絶対に間違えていない」とは言い切れない、という程度の気持ちで読んでいます。「説明をわかりやすくするために　あえて /1kW という部分を書き足している」のかなと推測しています。）

全く単位がないということはなかろう、と直感的には思いますよ。でも無視して良いということなのでしょう。
そもそもは　(式2)　のように、日射量にかけて発電量を求める、という係数本来の使い方の方がこの係数が存在する意義かも知れません。
それを踏まえると、
　　　システム出力係数が大きければ大きいほど良い
ということはわかりますよね。
（逆数、という考え方をするとこの謎はいまだ解けず。逆数という捉え方自体が間違いかも知れません。他のサイトでは説明で /1kW が省略されているのかも知れません。）

システム出力係数は現在0.8～0.9
（単位なし）という情報も度々出てきますから、「大きいほど良い」のは間違いないでしょう（日照を効率よく電気として取り出している、という感覚で捉えています）。

少し、別の角度で見てみませんか。
他の数値が固定のままで公称最大出力値が大きくなると、PR値は下がるわけです。
他の数値が固定のままで公称最大出力値が小さくなると、分母が小さくなるのでPR値は上がります。
同じ　1kWh　を発電するなら、公称最大出力値の小さいシステムの方が、「効率よく発電している」　と言えますよね。

こう考えているうちに、「1kWh　を発電するそれぞれのシステムの公称最大出力値、という意味の説明をしたくて /1kW という部分を付け足したのだろう」　と私は解釈しました。

(式3)　を見て、
他の数値が固定のままなら、実際の発電量が大きいほど良い、
他の数値が固定のままなら、傾斜面日射量が小さいほど、それだけシステムががんばって同じ発電量を得ているのだから、PR値は良い
というのが解釈としては自然に受け容れられますよね。

単位の謎はすっきりして差し上げられませんでしたが、意味としては矛盾ないと思います。

QoooL · Answer

訂正です。

誤　(kWh)／（(kW)×(kWh/m3)）　＝　(kW/m3)

正　(kWh)／（(kW)×(kWh/m3)）　＝　(m3/kW)

１平方メートル当たりの電力
ではなかったですね。
その逆数
です。
ということは、「数字が小さい方が優れている（電力が多い）」ということですかね？

このへんの解釈があまりできていないので答えになっていなくてすみません。

お詫びして訂正します。

QoooL · Answer

＃２です。補足。

気体定数は最近の高校生は
８.３１　J・K^-1・mol^-1
で習っていますね。（-1乗は、分母にくる単位）
０.０８２　と併用で習っている高校生とも私は最近会っています。

これは、理想気体の状態方程式が急に変わったわけでなく、
「圧力」が　atm　ではなく　Ｎ・m^2　（またはPa　パスカル）で表すことになった　ルール変更に伴う　「一見迷惑な」定数覚え直しでしょう。
（ちなみにさっき私が　atmの　-1乗　とか言ったのはあくまでもイメージをお伝えしたかっただけなので、実際は　-1乗じゃなく1乗　でしたけど深くつっこまないでくださいね。）

他に、照度ルクス　も使わなくなりましたね（ルーメンに置き換え）。あれは別の理由なのかな？（ＬＥＤの普及に伴い、明るさという人間の感応を、照度ではなく光束数で表さざるをえなくなったとか？）　灯台に行くとカンデラという光度単位を見るので、なんか新鮮です。

アメリカがいまっだにマイル・ヤード、オンス・ガロンを使っているという・・・。あほちゃうのかあの連中は。でも単位というのはみんな自分の都合の良いものばかり使いがちなので、統一することが割と大切だと思います（栄養学の世界も、cal を早くなくしたら良い）。

ちなみに私はがちがちの理系で、「理科系知識は研修会で読まされたマニュアルを棒読みするだけで、後はお金もうけのことしか考えていない」営業マンと話すと、ストレスが溜まります。客の疑問にちゃんと答えてくれるのなら、気持ち良くもうけさせてあげられるのですが。「自分でもよくわかっていない商品を売るなよ！」　と思ってしまう。これは私が完全に理科系変人だからですよ。
（たまーに、よくわかってもいないことを「はい、はい」と相づち打ったり、ウソ付いたりする営業マンもいます。二度とここで買うか！と思ってしまう。）

完全に脱線気味ですみませんでした。「今は０.０８２使わないよ！」と言われる予防線を張りたかったもので。

QoooL · Answer

＃１です。

＞　(kw)×(kwh/m3)がなぜ(kwh)になるのかがわかりません。

私も初めは同じことを思いました。太陽光とかＰＲとかは素人なので。
（※Wは常に大文字ですよ）

でも、だいたい意味は今はわかっています。
(kW)×(kWh/m3)が(kWh)になったわけではないのでしょう。
普通に計算して、

(kW)×(kWh/m3)　＝　(kW・kWh/m3)
(kWh)／（(kW)×(kWh/m3)）　＝　(kW/m3)
（分母分子両方に(kWh)があるので打ち消し合う）

です。これは「係数」独特の現象だと思います。

物理や化学など、我々が計算するときには、出てきた計算結果に「意味」を求めます。で、普通は「率」と言えば、同じ次数で割り算するので、計算結果は「単位なし」が多いです。例として
m3／m3　＝単位なし
何「倍」とか、何「％」で考えるのが一般的。

でも今回の太陽光の場合は、１平方メートル当たり毎時何ジュールの仕事を生み出すか（毎時（毎秒）何ジュールの仕事を生み出すか＝ワット）　で仕事率は出せるので、(kW/m3)　で充分なのでしょう。
(kWh)と(kW)を掛け算する部分だけ取り出すと意味不明ですが、ちゃんとつじつまは合っていますよ。
ちなみに、(m3)の部分は基本的に　１(m3)　で考えると思うので、ほぼ定数と見なせますね。

電力は、
仕事率(kW)　（電力）と
仕事(kWh)　（電力量）があるから
私もあまり好きではありません。

（ＭＫＳ国際単位であれこれ統一するなら、Ｗもそのうち、全てＪで表すように改訂したら良いのに。カロリーやホーン、馬力という単位がなくなったように。）

係数はその他に有名なところで
気体定数０.０８２　というのがあります。
アボガドロ定数　６.０２　*　１０^23
標準状態の気体の体積　２２.４リットル
などを割ったり掛けたりしたものです。
ボイル・シャルルのところで習う人が多いです。
（最近の高校は、基礎化学では教えずに、化学Ｉを選択している生徒にだけ教えるはず。）

この気体定数（係数）０.０８２も、単位だけみるとわけわかんないです。atmの　(-1)乗　とかがあった気がする。でも、他の必要な数字を掛け算すると、きれいに消えて消えて、必要な単位だけが残ります。
最初にここまで丁寧に言わなくてごめんなさいね。ここが核心だろうな、と薄々気付いてはいたのですが・・・

QoooL · Answer

太陽光発電には全く詳しくありませんが、燃料電池は割と詳しい者です。

公称最大出力値[kW]　は、定格容量[kW]と言いかえさせていただきます。

仮に定格容量1kWの太陽電池アレイをもつ太陽光発電システムがあったとしましょう。
そしてそのアレイが1年間に1,400kWh/m2の日射を受けたとしましょう。
もし、その結果1,400kWhの発電量が得られたとすれば、
このシステムのシステム出力係数は
1,400/(1*1,400)=1
となります。
つまり、この場合は太陽電池アレイが定格効率で受けた日射を直流電力に変換し、直流から交流への変換損失やその他の損失もなく交流電力として得られたということになります。

ここまでは
独立行政法人産業技術総合研究所

https://staff.aist.go.jp/kazuhiko.kato/culumn/performance-ratio.htm
のまんま引用です（この独法が「信用できるかどうか」は私は一切保証いたしません）。
もうこのページはご覧になりました？

システム出力係数
でググると、一番トップに出てきます。その他のＨＰは読んでいません。その理由は下に書きます。

言葉から察するに、
定格容量の数値だけを見てもメーカーの異なる商品を比べられないので、
（1kWより2kWタイプの商品の方がパワーがある、優れているとは限らない）
定格容量に対してどれだけ実際交流電力に変換できたか、という「率」を一つの目安にしよう
（2kWタイプで1.4kWh発電した商品より、1kWタイプで0.8kWh発電した商品の方が効率が良い）
ということだと思います。

燃料電池でも定格容量という言葉は使うので類推はしやすいです。
仮定に2kWタイプを設置したとしても、2kWh発電するとは限らないですよね。「うちは平均で1.3kWhしか電気使わんから、0.7kWh売電できる見込みでうれしいわ～」とか思われても、実際には1.4kWhしか発電しなかったから、0.1kWhしか売電できなかったりするわけです。
定格容量はまんま数字を鵜呑みにするな、ということです。

どうしてもわからなければ、車の排気量で例えると良いでしょうね。
1000ccの車と2000ccの車があって、2000ccの方が２倍燃料食うけど２倍馬力があるか、というとそうでもないわけです。だから「燃費」という一つの「率」で比べるじゃないですか。（車の性能を比べるのは「燃費」だけじゃないですよ。「馬力」でも比べます。）

傾斜面日射量で割り算する方は理由はおわかりでしょうね。
東北地方と九州地方では緯度が変われば太陽からもらうエネルギーも違いますからね。
ある程度この数字が目安になる、という数値は必要でしょう。

でも、
-----------------
太陽電池の効率は太陽光発電システムの発電性能にとっては意味がないと書きました。太陽光発電システムの発電性能を表す指標の一つに「システム出力係数(PR: Performance Ratio)」というものがあります。
-----------------
とこの独法は前置きしています。

システム出力係数は　太陽電池の効率を示す意味がない数値　の一つということだそうです。
燃料電池を例に取ると、燃料電池はガスから単純計算されるカロリー（高校化学の授業でＱ calとおいてメタンとかプロパンとかの完全燃焼のときの熱化学方程式から求めたりします）が、
電気にどれだけ変わったか、ということを目安にするだけでなく、
お湯（貯湯槽）にどれだけ熱エネルギーを与えたか、も目安にしています。
コージェネと呼ばれるゆえんです。

家庭で使うのは交流ですから、太陽光の場合、ロスまで含めて評価しないと意味がない（ＰＲだけで公平に測れると思ったら大間違いだ）、と言いたいのでしょう。

だから私は、これ以上はシステム出力係数を調べるのはやめました。

私だったら、販売代理店の営業マンやメーカーのコールセンターにシステム出力係数について聞いてみますね。
そしてそれを、「どこが信頼できるか」の一つの指標にします。
営業マンが知識をちゃんと備えてるとはあまり思っていないですし、営業マンがいいかげんでもメーカーには直接の責任はないですが。シャープの家電（プラズマクラスター等）についてヨドバシカメラがきちんと説明できなくても、シャープには直接の責任はないですよね。
それでも、ヨドバシカメラの人間が商品（プラズマクラスター等）についてきちんと説明できないということは、私にとっては一つの買い物指標になるわけです。

数十万円のお買い物をするならなおさらですね。
最終的にネガティブな意見ですみません。

太陽光発電のPR値について

＃１～６です。

あー、わかった。

たびたびすみません（解決コメントも出せずにだらだらとしていることをお詫びします）。

訂正です。

＃２です。

＃１です。

太陽光発電には全く詳しくありませんが、燃料電池は割と詳しい者です。

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