表面アルベド - よくある質問

表面アルベドがPV収量計算に与える影響、特に二面採光システムの場合、このパラメータについて学ぶことへの関心が高まっています。以下は、私たちに寄せられる代表的な質問とその回答です：

なぜソーラーデベロッパーはプロジェクトに二面体モジュールを検討しているのですか？

二面体PVモジュールは新しい技術ではありませんが、プロジェクト開発者の間で人気が高まっています。バイフェイシャル・モジュールは、モノフェイシャル・モジュールと比較していくつかの利点があります：

1. 二面採光 - システムを変更することなく、高い収率を期待できる。利得を最適化するには、設計変更（高さ、列間隔、構造タイプなど）が必要です。
2. 価格- バイフェイシャルは、モノフェイシャルモジュールよりわずかに高い。しかし、通常、二面採光の利得はパネルのコスト増を上回ります。

二面採光の利得に影響する要因は？

バイフェイシャルの利得に影響する主な要因はいくつかあります。二面採光モジュールを最大限に活用するためには、以下の点を考慮する必要があります：

• 表面アルベド （詳しくは後述します）
• パネルの設置 高さ- 高ければ高いほど良い。NRELは地上0.5m以上を推奨している。3m以上であれば影響はほとんどありません。ただし、設置コストが高くなる。
• パネルの間隔 - 広ければ広いほど良いが、これもまた高価で不人気。
• 傾斜角度 - 地域の条件によって、モノフェイシャルに最適な傾斜角度よりも若干高い傾斜角度にする。

表面アルベドとは？

表面アルベド（ラテン語で白を意味するalbusに由来）とは、地面からの日射の拡散反射を入射空間に戻す指標である。これは無次元で、0（すべての放射線を吸収する黒い表面）から1（受信した放射線を100％入射空間に反射する表面）までのスケールで測定されます。したがって、例えば表面のアルベド値が0.2であれば、その表面は受信した放射線の20％を反射することを意味する。

この一見単純な定義は、PVシミュレーションにおいては比較的複雑な物理的意味を持つ。アルベドは、特定の表面の特性として一定ではありません。また、大気パラメータや照明条件にも左右される。アルベド値は、分単位、日単位、季節単位、さらには経年単位など、さまざまな時間スケールで変化する。

2011年1月2日の晴天時に米国BSRNボンドヴィル観測所で測定された、アルベド（紫線）の典型的な日変化：

アルベド値は一定ではないため、典型的な値の範囲は最初の予備的な推定値としてのみ役立つ：

特定の地点の表面アルベドを特徴づけるには？

表面アルベドの過去の値は、二面体太陽光発電プロジェクトの正確な収量シミュレーションのために重要なインプットである。世界各地の過去のアルベド値を入手するには、主に2つの方法がある：

• 気候再解析は 、数値気象予測（NWP）モデルと観測データを組み合わせることで、大気、地表面、海洋の最近の履歴に関するデータを提供します。これらのデータセットは常に更新されており、高い時間分解能で全球グリッド化されたデータを提供することができる。隙間のないデータを提供できるが、空間分解能は低い。
• 衛星ベースのモデルは 、衛星に搭載されたセンサーからの入力を利用し、継続的に新しい情報を提供する。中分解能画像分光放射計（MODIS）は、36のスペクトルバンド（アルベドについては7）を測定しながら、1～2日ごとに地球をカバーできる装置である。空間分解能は再解析よりも明らかに高いが、雲の存在や雪の検出の失敗によるギャップがデータに含まれている。

なぜアルベドの時系列にはギャップがあるのでしょうか？

気象現象は雲を伴うことが多く、衛星は雲があると地表を「見る」ことができない。特に、雪によるデータギャップは難しい。私たちが確認したすべての情報源において、雪のアルベドが過小に検出されたり、過剰に検出されたりしている。その理由は以下の通りです：

• 雲スクリーニングアルゴリズムは 完全ではなく、雲と雪を正確に区別することが困難な場合がある。
• 新雪は非常に明るい（アルベド0.8以上）が、短期的には臭ったり汚れたりすることがあり、アルベドは0.5またはそれ以下になることもある。

これを解決するために、（日毎の）アルベドを生成する戦略は、関心のある日を中心とした16日間の時間窓の加重平均に基づいている。このアプローチは、衛星ベースのMODISプロダクトに続いて、部分的にギャップを埋めることができます。

しかし、地域や時期によっては、雲の持続性が強いため、このようなことはできません。このような場合、ギャップを完全に埋めるためには、次のような追加的な情報源を考慮する必要があります：

• 補完的な衛星 データ
• 再解析による追加データ

異なるソースを組み合わせる場合、精度と空間的表現の最適なバランスに到達したい。

アルベドの完全な特性評価と衛星による推定の検証について、何か推奨はありますか？

特定の地点の表面アルベドの時間変動を完全に捉えるには、数年間のデータが必要です。また、データの変化を解釈し、対象地域の代表性を評価するためには、特定の地点の土地利用に関する情報があることが非常に重要です。

表面アルベドは、GHI（全球水平放射照度）を測定する場合は通常通り、水平姿勢で上空を向き、GRI（全球反射放射照度）を測定する場合は下を向く、2つの日射計を組み合わせたアルベドメーターで測定することができる。両者の商が表面アルベドである。

Hukseflux SRA11 アルベドメーター

POA（平面アレイ）にセンサーを設置することは、パネルの裏側で受けるGTI（全天球傾斜放射照度）を知るためには有効ですが、そのような位置では表面アルベドを測定することはできません。

地上でのアルベド測定は、数日間しかカバーしていないため、アルベドメーターと衛星ベースのデータを一対一で比較するには不十分である。季節変動を完全にカバーするためには、 少なくとも1年間のアルベド測定を推奨する。場所によっては、もう少し短い測定期間を考慮することもできる。

Solargisは表面アルベド値を提供していますか？

はい、Solargisは 太陽光発電産業のニーズに合わせたアルベドデータベースを用意しています 。 このデータベースは、利用可能なソース（MODISのような衛星ベースのソースとERA5のようなNWPのソースの両方）をフィルタリングし、それらを適切に組み合わせ、ダウンスケーリング法を適用し、追加補正を実行することによって作成されています。このデータは、Solargis製品のProspect（Professionalプランの新機能）とEvaluate（Professionalタイムシリーズへのアドオン）から入手できます：

左は、低解像度の表面アルベドデータベースの表現で、ギャップがある。右はソラールギスのアルベドデータベースの表現：

Solargisが提供するアルベドデータ製品の説明表：

Solargisのアルベド製品の技術仕様については、https://kb.solargis.com/docs/satellite-based-albedo-data。

Solargisのアルベドデータベースの精度は？

Solargisのアルベドデータベースは、地上での測定値を用いて検証されています。この文章が公開された時点で、私たちはAMERIFLUXとSURFRADの地上観測所ネットワークに属するアメリカ全土の8地点でデータベースの検証を行いました。評価期間は2011年から2015年までの5年間である。

比較の結果、Solargisアルベドと地上測定データの検証結果は以下のようになりました（推定される不確実性の観点から）：

Solargisデータベースは、他のデータ源（データベースの入力として使用されたデータもある）と比較して、最も低いバイアスを得た。プロジェクトサイトで十分な地上測定が可能であれば、データベースが提供する値の追加検証や局所的な調整を行うことができる。

Solargis Albedoの月平均値（Prospect）とSolargis Albedoの時系列から計算された平均値（Evaluate）の間に違いはありますか？

Solargis Albedo時系列の平均値（Evaluate）は、Solargis Albedo月次平均値（Prospect）と一致しない場合があります。その理由は以下の通りです：

• 日次時系列プロダクトでは、データのギャップが埋められない。
• 月平均プロダクトでは、より良い統計的表現をするために、平均を計算する前にギャップが埋められる。

スペインのPlataforma Solar de Almeríaのサンプル地点のSolargis月平均アルベドの表現：

スペイン、アルメリアのPlataforma Solar de Almeríaの同じサンプル地点のSolargisによるアルベドの時系列の表現：

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