太陽光発電で「今」、
北向き屋根にも設置がおススメされる理由！
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カテゴリ：太陽光発電・蓄電池
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太陽光発電の導入を検討する際、多くの方が気になるのが「どの向きの屋根に設置するのが最適なのか」という点ではないでしょうか。南向きが良いというのはよく知られていますが、「うちの屋根は北向きだから太陽光発電は諦めるしかないのかな？」と不安に思っている方もいるかもしれません。
結論から申し上げますと、一般的に太陽光発電システムを北向きの屋根に設置することは、発電効率の観点からあまり推奨されていません。しかし、ご自宅の屋根の形状や周辺環境によっては、必ずしも不可能というわけではありません。また、昨今北側に設置される方も増えています。
この記事では、太陽光発電が北向きの屋根に不向きとされる理由を詳しく解説するとともに、もし北向きの屋根しかない場合でも、発電量を最大限に近づけるための対策や、弊社がご提供する太陽光発電シミュレーションの活用方法についてご紹介していきます。
太陽光発電の導入を検討し始めたばかりの方にもわかりやすいように、専門用語はなるべく使わず、一つひとつ丁寧に解説していきますので、ぜひ最後までお読みいただき、ご自宅に最適な太陽光発電システムの導入にお役立てください。
ページ目次
太陽光発電の基本と屋根の向きの関係
太陽光発電システムがどのようにして電気を作り出すのか、その基本的な仕組みを解説します。そして、なぜ屋根の向きが発電量に大きく影響するのか、その理由についても詳しく見ていきましょう。さらに、屋根の向き以外にも発電量に影響を与える要素についても触れていきます。
太陽光発電の仕組み
太陽光発電は、太陽電池と呼ばれる特殊な半導体素子を活用した技術です。太陽の光、特にその中に含まれるエネルギーを持つ光子（こうし）が太陽電池に当たると、半導体内部の電子が動き出し、電気の流れ、すなわち直流電流が発生します。
複数の太陽電池を組み合わせたものが太陽光パネルであり、一般家庭の屋根にはこのパネルが設置されます。発電された直流電流は、そのままでは家庭の電化製品で利用できないため、パワーコンディショナーという装置を通して、交流電流へと変換されます。
この交流電流は、ご家庭のコンセントを通じて様々な電気機器に供給されたり、余った電力は電力会社に売電されたりする仕組みです。太陽光パネルには、主にシリコン系、化合物半導体系、有機薄膜系などの種類があり、それぞれ特性や発電効率、コストなどが異なります。一般的に住宅用として広く普及しているのはシリコン系のパネルです。
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なぜ南向きが理想的なのか
地球は地軸を中心に自転しており、日本を含む北半球では、太陽は一日のうちで東の空から昇り、南の空を最も高い位置を通って西の空へと沈みます。この太陽の動きにより、南向きの屋根は、日中の最も日射量が多く、日照時間が長い時間帯に、太陽光を直接的かつ効率的に捉えることができるのです。
年間を通して見ても、南向きの屋根は他の向きに比べて安定して多くの太陽エネルギーを受け取ることができるため、太陽光発電システムを設置する上で、発電効率を最大限に高めるための理想的な向きとされています。
太陽光パネルが受け取る太陽エネルギーの量は、『日射量（単位面積あたりに降り注ぐ太陽エネルギーの量）と日照時間（太陽光が地表を照らしている時間）』によって決まりますが、南向きの屋根はこれらの点で最も有利な条件を備えていると言えます。
東向き・西向きの発電特性
南向きに次いで発電量が見込めるのが、東向きと西向きの屋根です。東向きの屋根は、朝日のように比較的低い角度から差し込む太陽光を効率的に捉えるため、午前中に発電量のピークを迎える傾向があります。
一方、西向きの屋根は、午後の日差しを強く受けるため、午後に発電量のピークを迎えます。これらの向きの屋根は、南向きに比べると年間を通しての発電量はやや劣りますが、設置する場所の周辺環境や、電力の使用パターンによっては、十分に活用できる可能性があります。
例えば、朝に多くの電気を使うご家庭であれば東向き、午後に多くの電気を使うご家庭であれば西向きが、ある程度のメリットをもたらすこともあります。また、東西両方の屋根面に設置することで、一日を通して比較的安定した発電を得ることも可能です。
北向きはなぜ不利なのか
一方、北向きの屋根は、南向きの屋根と比べて、太陽が直接当たる時間が極端に少なくなります。太陽は主に南側の空を通るため、北向きの屋根に直接的な強い日差しが当たるのは、太陽が真上付近に来る夏至の頃の短い時間帯に限られます。
それ以外の季節や時間帯では、主に間接的な光しか受けられないため、太陽光パネルの発電効率は大きく低下してしまいます。このように、北向きの屋根は、太陽光発電システムを設置する上で、発電量という観点からは不利な条件となります。
ただし、北向きの屋根であっても、全く発電しないわけではありません。間接光によってもわずかながら発電は行われます。
屋根の向き以外に発電量に影響を与える要素
太陽光発電の発電量は、屋根の向きだけでなく、屋根の傾斜角度、太陽光パネルの種類と性能、設置場所の緯度と気象条件、そして周辺の影の影響など、様々な要素によって左右されます。
例えば、同じ北向きの屋根でも、傾斜角度が異なれば発電量も変わってきますし、高性能なパネルを使用すれば、より多くの発電量を期待できます。また、年間を通して日射量の多い地域と少ない地域では、同じシステムでも発電量に差が出ます。これらの要素を総合的に考慮して、最適なシステムを設計することが重要です。
太陽光の北側設置が不利な理由を深掘り
具体的にどのような理由で北向きの屋根が太陽光発電に適していないと言われるのか、その背景にある要因を詳しく掘り下げて解説していきます。発電量の低下だけでなく、経済的な側面や設置上の注意点についても触れていきます。
直接的な日射時間の短さ
北向きの屋根が太陽光発電に向かない最も大きな理由は、直接的な日射を受ける時間が圧倒的に短いことです。南側の屋根は、日の出から日の入りまで、日中の多くの時間帯で太陽光を直接浴びることができますが、北側の屋根は、太陽が南側の空を移動するため、直接的な強い光を受けるのは、ごく限られた時間帯のみとなります。
特に、冬場になると太陽の高度が低くなるため、北向きの屋根に直接日が当たる時間はさらに短くなり、発電量は大きく落ち込みます。この直接的な日射時間の短さが、年間を通しての発電量を大きく左右する要因となります。また、直接的な日射が少ないということは、パネルの温度が上がりにくく、冬場などには雪が解けにくいという側面もあります。
日射角度の影響
太陽光パネルは、太陽の光エネルギーを効率的に電気に変換するために、太陽光に対してできるだけ垂直に近い角度で設置されることが理想的です。南向きの屋根であれば、年間を通して太陽光を比較的高い角度から受けられるため、効率よく発電することができます。
しかし、北向きの屋根では、太陽光が低い角度から斜めに当たるため、パネルに入射する光のエネルギー密度が低くなり、エネルギーを効率的に吸収することができません。特に、太陽高度が低い冬場は、この影響が顕著になり、発電効率が大きく低下します。
太陽光パネルの表面で反射してしまう光の割合も、入射角度によって変化するため、斜めからの光は発電効率をさらに低下させる要因となります。
冬場の日照不足
特に冬場は、太陽の高度が年間で最も低くなるため、北向きの屋根への日射量は著しく減少します。地域によっては、日照時間自体が短くなることに加え、雪が積もりやすいという問題も発生します。
太陽光パネルが雪で覆われてしまうと、発電は全く行われなくなってしまいます。雪が解けるまでの期間、発電量が大幅に低下するだけでなく、積雪の重みによるパネルへの負担も考慮する必要があります。
このように、冬場の日照不足は、北向きの屋根における太陽光発電の大きなデメリットとなります。また、雪が解けた後も、パネル表面に汚れが残っている場合があり、発電効率を低下させる可能性があります。
周囲の影の影響を受けやすい
北向きの屋根は、南側に建物や樹木などの障害物がある場合、その影の影響を非常に受けやすくなります。太陽は主に南側の空を通るため、南側に障害物があると、日中の多くの時間帯で北向きの屋根に影がかかってしまう可能性があります。
太陽光パネルは、一部でも影がかかると、その部分の発電能力が低下するだけでなく、システム全体の発電効率を大きく低下させる可能性があります。特に、隣接する建物が高い場合や、大きな樹木が近くにある場合は、事前に影の影響をしっかりと調査する必要があります。
影の影響は季節や時間帯によって変化するため、年間を通しての影の動きを把握することが重要です。
経済的なデメリット
北向きの屋根への太陽光発電システムの設置は、発電量が少なくなるため、経済的なデメリットも伴います。
一般的に、発電量が少ないほど、初期投資費用の回収期間が長くなり、投資対効果も低くなる傾向があります。売電収入も南向きの屋根に比べて大幅に少なくなるため、経済的なメリットを期待しにくい場合があります。
太陽光発電システムの導入は、長期的な視点での経済効果を考慮することが重要ですので、北向きの屋根の場合は、慎重な検討が必要です。
設置上の注意点
北向きの屋根に太陽光パネルを設置する場合、発電量以外の面でも注意すべき点があります。例えば、北向きの屋根は、南向きに比べて雨水が流れにくい場合があり、パネルの隙間に汚れや苔が溜まりやすい可能性があります。
定期的なメンテナンスが必要になる場合があることを考慮しておきましょう。また、美観上の観点から、北向きの屋根に大きな太陽光パネルを設置することが気になる方もいるかもしれません。設置場所やパネルの配置など、事前にしっかりと計画を立てることが大切です。
実際に多く寄せられるお声、北側設置の反射に関して
太陽光発電システムの導入は、再生可能エネルギー利用の促進に貢献する一方で、設置場所によっては反射光が問題となる場合があります。特に、太陽光パネルを北向きに設置した場合、一般的に反射が気になるという声が多く寄せられています。
この項では、北向きに設置された太陽光パネルにおいて、なぜ反射光が問題視されるのか、その具体的な理由、時間帯や季節による反射光の方向、影響を受ける可能性のある場所に関する一般的な注意点について詳細に解説します。
太陽光パネルの反射について
太陽光パネルは、太陽光を吸収して電気エネルギーに変換することを主な目的として設計されていますが、入射した光のすべてが吸収されるわけではなく、一部は反射されます。
この反射光が、特定の条件下で眩しさとなり、周囲（近隣住民含む）に影響を与える可能性があります。太陽光パネルの反射には、大きく分けて鏡のような正反射と、粗い表面で光が様々な方向に散乱する拡散反射の2種類があります 。眩しさ の問題を引き起こしやすいのは、特定の方向に強く反射する正反射です。
太陽光パネルの表面は、保護のためにガラスで覆われていることが一般的であり、この滑らかなガラス面が正反射を生じさせる主な原因となります 。 多くの太陽光パネルには、反射を低減するための反射防止コーティングが施されていますが、完全に反射をなくすことは物理的に不可能であり、その効果も入射角によって変動します 。
特に、太陽光がパネルに対して低い角度で入射する場合には、反射率が高くなる傾向があります 。
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北半球における太陽の動きと太陽光パネルの設置方向
北半球においては、太陽は主に南側の空を通って東から西へと移動します 。このため、太陽光パネルを南向きに設置することが、一日の日照時間を最大限に活用し、効率的な発電を行うための基本的な原則となっています 。
南向きのパネルは、特に太陽が南中する時間帯に直接的な太陽光を最も多く受け、エネルギー変換効率を高めます。一方、北向きに設置された太陽光パネルは、直接的な太陽光をほとんど受けることができません 。
代わりに、大気中で散乱された間接光や、地面や周囲の物体からの反射光を利用することになります。一般的に、北向きのパネルの発電効率は南向きのパネルと比較して大幅に低くなります。
北向きパネルで反射光が気になる理由
北向きの太陽光パネルで反射光が問題視される背景には、太陽の動きとパネルの設置角度の関係があります。南向きのパネルが太陽の動きに合わせて効率よく直射日光を受け止めるように設計されるのに対し、北向きのパネルは、太陽光が様々な角度から入射するため、特定の時間帯や季節に、意図しない方向へ反射光を送り出す可能性が高まります。
夏季には、太陽の高度が高くなり、正午頃にはやや北寄りの位置を通るため、北向きのパネルに比較的直接に近い光が当たる可能性があります 。この際、パネルの傾斜によっては、反射光が上方ややや北方向へ向かうことがあります。
より重要なのは、朝夕の太陽が低い角度にある時間帯です。東の空にある太陽光が北向きのパネルに当たると、西方向や南西方向へ反射される可能性があり、西の空にある太陽光が当たると、東方向や南東方向へ反射される可能性があります。
特に、低い入射角では反射率が高まるため、これらの時間帯に反射光が地上へ届きやすくなります。また、北向きのパネルは、発電効率を高めるために、南向きのパネルよりも急な角度で設置されることがあります 。この急な傾斜が、太陽光の入射角によっては、反射光を下方向や水平方向へ向けやすくし、周辺の建物や道路に影響を与える可能性があります。
さらに、北向きパネルの発電効率が低いことは、パネルに入射する光が効率よく吸収されていない可能性を示唆しており、結果として反射される光の割合が、より効率的に直射日光を吸収する南向きパネルと比較して高くなることも考えられます。
北向きパネルからの反射光の時間帯と方向
北向きの太陽光パネルからの反射光は、太陽の位置によって時間帯と方向が変化します。
| 時間帯 | 季節 | 太陽の位置（北半球） | 北向きパネルからの反射光の方向 |
影響を受ける可能性のある場所
|
| 朝（低い太陽） | 春夏 | 東/北東 | 南西/南 |
南西または南に位置する建物や道路
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| 朝（低い太陽） | 秋冬 | 南東 | 南西/南 |
南西または南に位置する建物や道路
|
| 正午（高い太陽） | 春夏 | 南/やや北 | 上方向/やや北（パネルの傾斜による） |
空、北に位置する高層階の建物
|
| 正午（高い太陽） | 秋冬 | 南 | 上方向/やや北（パネルの傾斜による） |
空、北に位置する高層階の建物
|
| 夕方（低い太陽） | 春夏 | 西/北西 | 南東/南 |
南東または南に位置する建物や道路
|
| 夕方（低い太陽） | 秋冬 | 南西 | 南東/南 |
南東または南に位置する建物や道路
|
反射光が影響を与える可能性のある場所
北向きの太陽光パネルからの反射光は、その時間帯と方向によって、以下のような場所に影響を与える可能性があります。
- 隣家: 特に南側、南西側、または南東側に位置する隣家の窓に反射光が入り込み、不快感を与える可能性がある 。
- 道路: 朝夕の低い太陽光が反射した場合、道路を走行する車両の運転者の視界を妨げ、安全上の問題を引き起こす可能性がある。
- 特定の建物: 反射光が特定の建物の窓に集中して照射される場合、室内の温度上昇や眩しさによる不快感が生じる可能性がある。
- 航空機: 空港周辺に設置された場合、反射光が航空機のパイロットの視界を妨げる危険性も指摘されている。
北向きの太陽光パネルは、太陽の動きとの関係から、特定の時間帯や季節において、反射光が南側、南西側、南東方向へ向かいやすく、隣家や道路などに影響を与える可能性があります。
特に朝夕の低い太陽光が、低い入射角でパネルに当たる場合に眩しさが生じやすくなります。南向きパネルと比較して、北向きパネルは太陽光を効率的に吸収できないため、反射光が問題視される傾向があります。
反射を軽減するためには、低反射パネルの選択、設置角度の調整、遮蔽物の設置などの対策が有効です。太陽光パネルの設置にあたっては、発電効率だけでなく、周辺環境への影響も十分に考慮し、適切な対策を講じることが重要です。
北側設置のデメリットを解消する4つの対策
対策1：太陽光パネルの設置角度を最適化する
北向きの屋根に太陽光パネルを設置する場合、設置角度を調整することで発電量に変化が見込めます。一般的に、水平に近い角度よりも、30度から45度程度に傾斜をつけた方が、年間を通してより多くの太陽光を捉えやすくなります。
これは、低い角度から入射する冬場の太陽光をより効率的に捉えるための工夫です。例えば、水平に設置した場合と比較して、30度傾斜させた場合には年間発電量が数パーセント向上する可能性があります。ただし、これはあくまで一般的な目安であり、実際の発電量は地域の緯度や気象条件によって異なります。
より正確な発電量の変化を知るためには、専門業者によるシミュレーションが不可欠です。また、可変式の架台を導入することで、季節ごとに最適な角度に調整することも可能になります。
太陽光パネルの設置角度を大きくすることは、発電量の向上に繋がる可能性がありますが、同時にいくつかの注意点も考慮する必要があります。まず、パネルの角度が急になるほど、風圧の影響を受けやすくなります。強風時には、パネルが飛ばされたり、破損したりするリスクが高まるため、適切な強度を持つ架台を選定し、しっかりと固定する必要があります。
また、積雪の多い地域では、角度を大きくすることで雪が滑り落ちやすくなるというメリットがある一方で、パネルの裏側に雪が吹き込んで溜まってしまう可能性もあります。風圧や積雪に対する対策は、地域の気象条件を考慮し、専門業者と相談しながら慎重に検討する必要があります。風速や積雪荷重に耐えられる設計になっているかを確認することが重要です。
対策2：高効率な太陽光パネルを導入する
日射量が少ない北向きの屋根でも、最新の高効率な太陽光パネルを選択することで、発電量を向上させることが期待できます。高効率パネルの最大のメリットは、限られたスペースでもより多くの発電量が見込める事です。
北向きの屋根は、南向きに比べて日射量が少ないため、少しでも多くの電力を得るためには、高効率パネルが有効な選択肢となります。また、設置面積を抑えたい場合にも、高効率パネルは有効です。
近年、太陽光パネルの技術は目覚ましい進歩を遂げており、変換効率は年々向上しています。従来のシリコン系パネルに加え、化合物半導体や有機薄膜など、新しい素材を用いた高効率なパネルも開発されています。
これらの最新技術を搭載したパネルは、従来のパネルに比べて、より少ない光でも効率的に発電できる特性を持っているため、北向きの屋根のような条件でも、ある程度の発電量を確保できる可能性があります。例えば、バックコンタクト方式やヘテロ接合型の太陽光パネルは、従来のパネルよりも高い変換効率を実現しています。最新の技術動向を把握し、ご自身の屋根の条件に合った最適なパネルを選ぶことが重要です。
一方、デメリットとしては、一般的に通常のパネルよりも価格が高い傾向があります。初期投資費用は増加しますが、長期的に見ると発電量の増加によって回収できる可能性もあります。導入を検討する際には、初期費用と将来的な発電量、そして電気代の削減効果などを総合的に比較検討することが重要です。
対策3：他の屋根面も有効活用する
ご自宅の屋根が北向きだけでなく、東向きや西向きの面も持っている場合、それらの屋根面も有効活用することで、太陽光発電システムの全体の発電量を大きく向上させることができます。
東向きと西向きの屋根に太陽光パネルを設置するメリットは、発電時間の分散化です。東向きのパネルは午前中に、西向きのパネルは午後に発電のピークを迎えるため、一日を通して安定した発電が期待できます。また、北向きの屋根と組み合わせることで、より多くの時間帯で自家消費が可能になり、電気代の削減効果を高めることができます。
一方、デメリットとしては、南向きに比べて年間を通しての発電量はやや劣る点や、設置工事の費用が若干増加する可能性がある点が挙げられます。しかし、ご家庭の電力使用パターンによっては、東西設置が有効な選択肢となることもあります。
複雑な屋根形状への対応
複雑な屋根形状の住宅でも、複数の屋根面に太陽光パネルを設置することは可能です。屋根の形状に合わせて、サイズの異なるパネルを組み合わせたり、屋根の面ごとに最適な設置角度を検討したりすることで、効率的な設置が実現できます。
ただし、複雑な屋根形状への設置は、専門的な知識と技術が必要となるため、経験豊富な施工業者に依頼することが重要です。事前にしっかりと現地調査を行い、最適なパネル配置と配線計画を立てることで、複雑な屋根形状でも太陽光発電のメリットを最大限に引き出すことができます。また、屋根の形状によっては、一部の面にしか設置できないといった制約が生じる場合もあります。
地面設置やカーポート設置の検討
屋根の形状や向きが太陽光発電に適していない場合でも、諦める必要はありません。地面に架台を設置したり、カーポートの屋根部分に太陽光パネルを設置したりするなどの方法も考えられます。
これらの設置方法であれば、屋根の向きに左右されることなく、最適な角度と向きで太陽光パネルを設置することができます。ただし、設置場所の確保や、景観への配慮、追加の工事費用などが発生する場合がありますので、専門業者と相談しながら検討する必要があります。
対策4：反射を軽減するための対策
北向きの太陽光パネルからの反射を軽減するためには、いくつかの対策が考えられます。
- パネルの表面処理: 反射防止コーティングの種類や性能を高めることで、パネル表面での正反射を抑制することができます。特に、深層テクスチャガラスなどを用いたパネルは、より効果的に反射を低減できる可能性があります 。
- 設置角度の調整: パネルの傾斜角度を調整することで、反射光の方向を制御し、特定の場所への照射を避けることができる場合があります。ただし、北向きパネルの場合は、発電効率とのバランスを考慮する必要があります 。
- 遮蔽物の設置: 植栽やフェンスなどの遮蔽物を設置することで、反射光が直接的に問題となる場所に届かないようにすることができます。
- パネルの水平方向の調整: 北向きからわずかに東または西に向けることで、反射光の方向を調整できる可能性がありますが、発電効率はさらに低下する可能性があります 。
- 低反射パネルの選択: 低反射太陽電池など、もともと反射率が低い設計のパネルを選択することも有効な手段です 。
「太陽光を北側設置」する人が増えている理由
近年、デメリットがあったとしても北側に太陽光を設置する方が増えている理由としては、太陽光パネルの価格が年々低下傾向にあるという事が上げられます。発電量が低いことは分かっていて、それでも発電量を最大にしたいという方が多くいらっしゃいます。
それはパネルの価格が安くなったので、発電量とパネルの導入費を天秤にかけたところ、発電量を優先する方が経済メリットがあるというシミュレーション結果に基くものです。
また、前述したように低反射モジュールが市場に出てきたことにより、近隣への反射の影響などの負荷を低減させられることがあります。
太陽光パネルの北側設置をあきらめていた方も、現在では対策する方法がありますので、一度電池バンクまでお問い合わせ下さい。
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まとめ：北向き屋根でも可能性を探ろう
この記事では、太陽光発電が北向きの屋根に不向きとされる理由から、それでも発電量を確保するための様々な対策、そして弊社のシミュレーションを活用することで最適な設置方法を見つけられる可能性について解説してきました。
一般的に、北向きの屋根は南向きに比べて発電量が少なくなる傾向がありますが、最新の技術や工夫を取り入れることで、そのデメリットを軽減できる場合があります。
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太陽光・蓄電池・V2H等のお役立ち情報を発信しています。
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