発電効率とは？太陽光発電など電源別の違いと脱炭素経営への活かし方

HELLO！GREEN 編集部

2026.01.16

発電効率とは？～定義と求め方～

「発電効率」とは、発電を行う際に、燃料や自然エネルギーが持つエネルギーをどれだけ電気エネルギーに変換できたかを示す割合のことです。数値が高いほど、エネルギーを無駄なく効率よく電気へ変えられていることを意味します。

発電効率は、以下の計算式で求められます。

この式からもわかるように、投入したエネルギーが同じであれば、より多くの電力を生み出せる発電方法ほど「発電効率」が高いと言えます。電力供給の安定化や、地球温暖化の原因となる温室効果ガスの排出量削減に取り組む上で、発電効率の向上は重要な課題となっています。

【再エネ】発電方法別｜発電効率と特徴

脱炭素化の主役として期待される再生可能エネルギー（再エネ）は、太陽光や風力、水力、地熱、バイオマスといった自然の力を利用して発電を行います。これらの発電方法は、それぞれ異なる特徴を持ち、それに伴って発電効率も異なります。

ここでは、主要な再エネの発電効率とその特徴について解説します。

1．太陽光発電

太陽光発電は、太陽の光エネルギーを太陽電池パネル（モジュール）を用いて直接電気に変換する発電方法です。

太陽光発電における効率を考える際には、投入された太陽光エネルギーに対する出力の割合を示す「発電効率」とは別に、太陽電池が光エネルギーを電気に変換する際の効率を示す「変換効率」が重要視されます。

発電効率／約15～20％
パネルの性能を示すモジュール変換効率（後述を参照）としては、一般的なシリコン系の太陽電池モジュールで約15～20％が目安です。この効率は、技術革新により年々向上しており、最新技術では20％を超えるものも開発されています。

■特徴

• 発電時に二酸化炭素（CO2）などの温室効果ガスを排出しないクリーンなエネルギーであり、燃料が不要で資源の制約が少ない
• 工場や住宅、遊休地など、設置場所の自由度が高く普及性に優れるため、大規模から小規模まで多様な導入が進められている
• 発電量が日射量に依存するため天候や時間帯によって変動しやすく、地域の自然環境や景観への配慮も重要

TOPICS｜モジュール変換効率とセル変換効率

太陽光発電では、パネルの性能を示す指標として、主に以下の2種類の変換効率が重要とされています。

セル変換効率
太陽電池の最小単位である「セル」1枚あたりが、太陽光エネルギーを電気に変換する効率を示します。セル単体の性能を示すため、研究開発の場では、このセル変換効率の向上が目標とされています。

モジュール変換効率
実際に製品として利用される太陽電池パネル（モジュール）全体が、どれだけの効率で発電できるかを示す指標です。セルを組み合わせてモジュール化する際の配線抵抗などの損失（ロス）も含まれるため、一般的にセル変換効率より低い数値になります。

太陽光パネルの性能を比較する際や、一般的に太陽光発電の効率として言及されるのは、設置後の発電量に直結するモジュール変換効率です。

2．水力発電

水力発電は、高所から流れ落ちる水の力を利用して水車を回し、発電機を動かす発電方法です。

発電効率／約80％
日本では明治時代から水力発電が行われており、既存の電源も含めて発電効率は約80％と非常に高い効率を誇ります。投入した位置エネルギーの大半が電力に変換できるためです。

■特徴

• 水の流れを利用するため燃料費がかからず、温室効果ガスを排出しないクリーンな発電方法
• ダム式や調整池式では、水の貯蔵量を調整することで電力需要に応じて発電量をコントロールしやすく、安定した電力供給に貢献
• 日本では大規模な開発適地が既に限られているほか、既存の発電設備が老朽化しているという課題がある
• 新規開発やダム建設には初期コストがかかり、広範囲の自然環境や生態系への影響など、環境との調和に関する課題も

3．風力発電

風力発電は、風の力で風車（ブレード）を回し、発電機で電気に変換する発電方法です。

発電効率／約30～40％
再生可能エネルギーの中では水力発電に次いで効率がよい発電方法になり、発電効率は約30～40％が目安です。ます。実際の効率は、風車の機種や設置場所の風の状況により大きく変動します。

■特徴

• 発電時に温室効果ガスを排出しないクリーンな電源であり、枯渇の心配がない自国の自然資源である風を活用できる
• 陸上風力に加え、洋上風力は風が強く安定しているため大規模な発電ができ、将来の主力電源として期待されている
• 発電は風速に大きく依存するため発電量が不安定になりやすく、騒音や景観、鳥類への影響など、環境との調和を図るための対策が不可欠

4．地熱発電

地熱発電は、地下深くのマグマの熱で温められた蒸気や熱水を利用してタービンを回し、発電を行う方法です。日本の地下には世界第3位の豊富な地熱資源が存在しており、純国産エネルギーとして期待されています。

発電効率／約10～20％
再エネの中では比較的低い水準にあり、発電効率は約10～20％です。また、蒸気や熱水の温度や圧力に大きく依存します。

■特徴

• 天候や昼夜の影響を受けず、年間を通じて安定して稼働できるため、電力供給におけるベースロード電源としての活用が期待されている
• 発電に使用した熱水を地下に戻す還元サイクルにより、資源の持続的な利用が図られている
• 開発に長い期間（10年程度）と高い初期費用がかかる点が大きな課題

5．バイオマス発電

バイオマス発電は、木材チップや生ゴミ、家畜の排泄物などの生物由来の有機物（バイオマス）を燃料とする発電方法です。バイオマス燃料を直接燃やして蒸気タービンを回す方法や、熱を加えてガス化し、そのガスを燃焼させてタービンを回す方法などにより発電が行われています。

発電効率／約20～30％
燃焼による発電では約20～30％が目安です。燃料電池技術などを組み合わせた高効率な方式では、さらに高まる場合もあります。

■特徴

• カーボンニュートラル（燃焼時に排出されるCO2は、もともと植物が成長過程で吸収したものと相殺されるという考え方）と見なされる
• 燃料となる廃棄物や農産物残渣の有効活用にもつながる
• 発電所の安定稼働に必要な大量のバイオマス燃料を持続的かつ安価に確保するためのサプライチェーン構築や、燃料の収集・運搬に多額のコストがかかる点が課題

再エネによる発電効率比較一覧

上記5つの再生可能エネルギーによる発電効率について、一覧にまとめました。

【再エネ以外】発電方法別｜発電効率と特徴

既存の主要な発電方法である「火力発電」と「原子力発電」について、発電効率とその特徴を見てみましょう。これらの電源は、日本の電力供給の大部分を担ってきましたが、脱炭素化の観点からは温室効果ガス排出や安全性といった課題もあります。

1．火力発電

火力発電は、石炭、石油、天然ガスといった燃料を燃やし、その熱で水を蒸気にしてタービンを回す方法や、燃焼ガスで直接ガスタービンを回す方法などにより、発電機を動かして電気をつくる方法です。

発電効率／約40％～50％
従来の方式では約40％が目安ですが、最新の技術（コンバインドサイクル発電や超々臨界圧など）では50％超の高い効率を実現しています。コンバインドサイクル発電は、ガスタービンでの発電に加え、その排熱を利用して蒸気タービンでも発電を行う方式です。これにより、単独で発電を行う場合に比べて熱を無駄なく利用できるため、高い発電効率を実現しています。

■特徴

• 燃料の供給量に応じて発電量を細かく調整できるため、電力の需要変動に対応しやすい（調整力がある）
• 発電時に温室効果ガス（CO2）を排出するため、脱炭素化のためには、より高効率な発電技術の導入や、将来的な低・脱炭素燃料（水素、アンモニアなど）への転換が求められてる

2．原子力発電

原子力発電は、ウランなどの核燃料を原子炉内で核分裂させ、発生した熱で水を蒸気にし、その蒸気でタービンを回して発電する方法です。

発電効率：約33％
約33％が目安です。この数値は熱効率を示しますが、原子力発電所は太陽光などの再生可能エネルギー施設に比べて、同じ発電量を得るために必要な敷地面積が小さく済むという優位性があります。山地が多く、広大な土地の確保が難しい日本においては、高い設備利用率（長期の連続運転が可能）と相まって、電力の安定供給を支える上で重要となっています。

■特徴

• 運転時にCO2を排出しないため、脱炭素化への貢献が期待されている
• ウラン燃料は、少量で大きなエネルギーを生み出すことができ、一度原子炉に燃料を入れると長期間にわたって発電できるため、安定した電力供給が可能
• 安全対策や使用済み核燃料の処理、最終処分といった点が課題

【注目】太陽光発電を最大限活用するには

再生可能エネルギーの中でも、特に企業での導入が進んでいるのが太陽光発電です。設備設置の自由度が高く、自社で発電した電力を自家消費することで、電気代の削減や環境価値の創出に直結します。

この太陽光発電のメリットを最大限に享受するには、発電効率を高め、継続的に安定した発電量を維持することが不可欠です。ここでは、そのための具体的なポイントを解説します。

ポイント1．太陽光パネルの設置環境を整える

太陽光パネルの発電効率は、設置環境によって大きく左右されます。

最適な角度と方位の確保

日本では、太陽光を最も効率よく受けられる南向きが基本です。また、設置角度も、設置場所の立地条件や利用目的（積雪対策など）に応じて最適な角度を検討しましょう。例えば、東京付近では、年間で最も発電量が多くなる角度は30度前後とされています。

影の影響を排除

太陽光パネルは、隣接する建物や樹木などによって日陰になる場所に設置すると、発電量が低下する可能性があるため、そのような場所への設置は避けるのが一般的です。設置計画の策定にあたっては、設置場所周辺の状況を確認し、年間を通じて影の影響がないかを検討し、必要に応じてパネルの配置などを調整することが重要です。

ポイント2．太陽光パネルのメンテナンスを定期的に行う

太陽光パネルは屋外に設置されるため、砂やホコリ、鳥の糞などで汚れてしまうことがあります。これらの汚れが発電効率を低下させる原因になります。

清掃の実施

定期的な点検で汚れの状況を確認し、必要に応じて清掃を行うことが重要です。汚れの状況によって異なりますが、砂塵や鳥糞などを取り除くことで発電量が5％程度回復した事例も報告されています。

（参考：資源エネルギー庁『発電量の安定化に向けた再生可能エネルギーにおける取組例』）

経年劣化のチェック

太陽光パネルは長期にわたって使用されますが、時間の経過とともに年に0.5～1％低下（劣化）すると見込まれています。この劣化の度合いがメーカー保証の範囲内であるか、また、パネルのひび割れや配線の損傷など、発電不良につながる不具合がないかを定期的に専門業者に点検してもらうことが重要です。

ポイント3．パワーコンディショナー（パワコン）の選定と管理

太陽光パネルで発電した電気は、そのままではオフィスや家庭で使用できません。パワーコンディショナー（パワコン）は、直流の電気を交流に変換し、使用できるようにする重要な機器です。

高変換効率の機器を選ぶ

パワコン自体にも「変換効率」があり、この効率が高いほど、パネルで発電された電気を無駄なく利用できます。導入コストだけでなく、この変換効率も考慮して機器を選定することが、全体的な発電効率の向上につながります。

適切な設置場所の選定

パワコンを設置する際は、機器の安全確保と維持管理の観点から、浸水区域を避け、周囲に十分な作業スペースを確保することが重要です。また、緊急時の避難経路上に位置しないかなど、安全性を考慮した場所の選定が求められます。

ポイント4．蓄電池の併用

太陽光発電のデメリットである「発電量の変動」を補い、発電した電力を最大限に活用するために、蓄電池の併用が有効です。

自家消費率の向上

発電した電気を蓄電池に貯め、夜間や悪天候時など、発電量が少ない時に使用することで、電力会社から購入する電気を減らし、自家消費率を高められます。これにより、経済的なメリットが拡大し、太陽光発電の活用度が高まります。

非常時の電源確保

災害などで停電が発生した場合でも、蓄電池に貯めた電気を非常用電源として利用できるため、事業継続計画（BCP）の観点からもメリットがあります。

TOPICS｜ペロブスカイト型太陽電池

「ペロブスカイト太陽電池」は、従来のシリコン系太陽電池にはない独自の特性を持ち、次世代の太陽電池として、世界的に注目を集めています。

特徴

従来のシリコン系太陽電池が厚くて重いのに対し、ペロブスカイト型は薄く、軽量で、曲げられるという特性を持ちます。この特性により、これまで設置が難しかったビルの壁面や、耐荷重性の低い屋根など、設置場所の選択肢が広がることが期待されています。

発電効率の現状と未来

研究レベルではすでにセル変換効率がシリコン系に匹敵、またはそれを上回る数値が報告され高効率化の可能性を秘めていますが、実用化と普及に向けては、耐久性の向上と低コスト化が大きな課題です。開発が急速に進められており、量産化に向けた技術確立や初期需要を創出するための導入支援といった、早期の社会実装に向けた取り組みが官民一体で進められています。

【脱炭素経営に向けて】再エネ由来の電力を使用し、温室効果ガス排出削減につなげる

企業が「脱炭素経営」を推進し、温室効果ガス排出量の削減に取り組むためには、電力の調達において、発電効率に関する知識と、各発電方法が持つ特徴の両面から戦略を立てることが重要です。

例えば、自社で太陽光発電を導入し自家消費を促進することは、日中の電気代削減や温室効果ガス削減に直結するだけでなく、災害時の非常用電源として活用できるため、事業継続計画（BCP）の観点からも大きなメリットがあります。さらに、事業活動で使用する電力（スコープ2排出量）を実質的に温室効果ガスを排出しない再エネ由来の電力に切り替えることで、大きな排出削減効果が得られます。

具体的な再エネ電力の調達方法には、電力会社からの再エネ電力メニューの契約、電力が持つ環境価値を購入する非化石証書の活用、そして発電事業者と長期契約を結ぶコーポレートPPA（電力購入契約）の締結などがあります。

これらの取り組みを計画する際、発電効率の高い電源を選ぶことは経済合理性を高めますが、それだけでなく、地熱発電のように効率は相対的に低くても天候に左右されず安定的に稼働できる（ベースロード電源）といった発電効率以外のメリットや、純国産であるといった資源としての価値も考慮し、多様な電源を組み合わせて検討することが、持続可能で安定した脱炭素経営には不可欠です。

温室効果ガス削減を推進するなら「中小企業版SBT」の取得がおすすめ

企業価値の向上と脱炭素経営の推進を両立させるために、「SBT（Science Based Targets）イニシアチブ」に参加し、科学的根拠に基づいた温室効果ガス削減目標を設定することが推奨されます。

特に、中小企業向けに設計された「中小企業版SBT」は、目標達成に向けた道筋が示されており、取り組みを始めやすい枠組みです。このSBTの目標達成においては、自社の温室効果ガス排出量を正確に算定し、削減目標を立てる必要がありますが、その際に、調達している電源の発電効率や排出係数に関する知識が、削減対策の優先順位付けや、目標達成に向けた効果的な戦略策定に大いに役立つでしょう。

SBTの取得は、気候変動対策への積極的な姿勢を示すことで企業イメージを向上させ、取引先からの評価を高めることにもつながります。自社の発電効率を高める具体的な対策や、安定性・純国産性なども考慮した最適な再エネ電力の導入を、このSBTなどの目標と紐づけることで、より戦略的かつ効果的に脱炭素経営を推進できるようになります。

中小企業版SBTの申請方法については、以下の記事で詳しく解説しています。

中小企業版SBT認定の申請方法！要件・申請ステップ・費用について解説

中小企業版SBT認定を自社で取得したいと考えている方も多いのではないでしょうか。しかし、「どこから手を付ければいいのか分からない」「自社だけで申請できるのか不安」と感じている方も少なくありません。今回は、中小企業版SBT認定の申請方法をわかりやすく紹介します。申請の具体的な流れや必要な準備書類、注意すべきポイントなど、実際に申請を検討している企業にとって役立つ情報をまとめました。「中小企業版SBTの認定を自社で取得すべきかどうか」を判断するための材料として、ぜひご活用ください。HELLO！GREENでは「中小企業版SBT認定を取得したいが、ノウハウが不足している」「対応できる人材がいない」とお困りの企業さまを支援しています。環境省認定「脱炭素アドバイザー」が認定取得まで一気通貫でサポートいたします。ぜひお気軽にご相談ください。

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発電効率を理解し、自社でできる脱炭素化を推進しよう

本記事では、「発電効率」の定義から、水力発電や太陽光発電などの再エネを含む主要な電源別の効率、そして脱炭素経営への活かし方までを解説しました。

発電効率は、投入エネルギーに対する電気エネルギーの割合を示す重要な指標であり、この知識は限られた資源を無駄なく利用し、エネルギーコストを削減するための基本的な判断材料となります。例えば、同じ面積に太陽光発電を導入するにしても、モジュール変換効率の高いパネルを選ぶことは、長期的な発電量の最大化に直結します。地球規模の課題である気候変動対策において、企業が果たす役割はますます重要になっています。発電効率や再エネの特徴を正しく理解し、自社で導入できる設備の最大限の活用や、効率性と安定性を両立した再エネ電力の調達といった具体的な脱炭素化のアクションを、今日から推進していきましょう。

執筆：HELLO!GREEN編集部

HELLO！GREENでは、これから脱炭素経営に取り組む中小企業の皆さまに向けて、有益な情報を発信しています。環境省認定制度「脱炭素アドバイザー アドバンスト」にも認定されている 「炭素会計アドバイザー」資格を持つ専門スタッフの知見を活かし、わかりやすく信頼できる記事づくりに努めています。