PVsystマニュアルで3Dシーン作成を進める7手順

目次

• 3Dシーン作成が発電量シミュレーションに与える影響

• 手順1 現地条件と設計前提を整理する

• 手順2 方位・傾斜・配置範囲をモデル化する

• 手順3 架台列とモジュール面を正しく配置する

• 手順4 周辺障害物と地形条件を反映する

• 手順5 近接影と遠方影を分けて確認する

• 手順6 シーンの整合性を検証してエラーを潰す

• 手順7 結果説明に使える前提資料として整理する

• 3Dシーン作成で失敗しやすいポイント

• まとめ

3Dシーン作成が発電量シミュレーションに与える影響

製品名の公式表記は「PVsyst」です。本稿では、PVsystの公式ヘルプを参照しながら、太陽光発電設備の3Dシーンを作成・確認する実務手順を整理します。画面名や利用できる機能はバージョンによって変わる可能性があるため、実作業では使用中のバージョンに対応する公式ヘルプも確認してください。

PVsystの3Dシーンは、主に近接影を評価するためのものです。架台列、建物、樹木など、太陽光発電設備の近くにある物体が受光面へ落とす影を、PVフィールドと周辺物体の立体配置から計算します。一方、山や丘陵など十分に遠い遮蔽物は、原則として遠方影の水平線プロファイルで扱います。近接影と遠方影は入力方法も計算上の扱いも異なるため、同じ3Dモデルにすべてを入れればよいわけではありません。([PVSyst][1])

3Dシーンを作成しただけで、発電量予測の精度が自動的に高まるわけでもありません。シーン内の方位、傾斜、寸法、高さ、障害物、地形が現地や設計図と整合し、さらにPVsystの「Orientation」「System」および影計算方法と対応していることが必要です。公式ヘルプでは、有効な3Dシーンを閉じる際に、PVフィールドの方位と「Orientation」の一致、ならびに「System」で定義したモジュールを配置できる面積があるかが確認されます。シーン確定後には影係数テーブルを作成し、シミュレーションでどの影計算方式を使うかを選びます。([PVSyst][2])

したがって、3Dシーンは「見栄えのよい完成予想図」ではなく、「近接影計算の根拠となる幾何モデル」として扱う必要があります。元資料の不足や不確実な条件がある場合は、無理に一つの値へ固定せず、標準ケースと保守ケースを分けて比較する方が安全です。この記事では、入力前提の整理から結果説明までを7つの手順に分けて解説します。

手順1 現地条件と設計前提を整理する

最初に行うのは、画面操作ではなく入力資料の整理です。少なくとも、敷地境界、真北、測量または配置図の縮尺、PVテーブルの寸法、傾斜角、列ピッチ、設置高さ、地盤標高、周辺障害物の位置と高さを確認します。詳細な電気的影損失まで評価する場合は、モジュール枚数、ストリング構成、サブアレイおよびインバーターとの対応も必要です。

方位角は特に注意が必要です。日本を含む北半球では、PVsystの面方位角は南を0°、西を正、東を負として扱います。したがって、北を0°として時計回りに示す測量図、GIS、CADなどの方位角を、そのまま入力してはいけません。例えば、真西はPVsystでは+90°、真東は-90°です。南半球では基準方向が北になるため、案件所在地に応じて公式定義を確認します。([PVSyst][3])

寸法は単位だけでなく、どこからどこまでの距離かをそろえます。図面の「列間隔」が、列の基準線間、モジュール端部間、支柱間、または斜面上の実距離のどれを示すかで入力値は変わります。元資料ごとに測点や基準面が異なる場合は、PVsystへ入力する定義へ換算した記録を残してください。

入力値は、確定値、実測値、設計値、推定値に分けて管理します。建物高さや地盤標高が概算である場合、結果もその不確実性を含みます。樹木のように成長や剪定で変化する要素は、調査日と想定条件を記録し、必要に応じて複数ケースで評価します。PVsystが将来の樹木成長や季節ごとの透過率を自動予測するわけではないため、利用者側で前提を定める必要があります。

また、モデル化の細かさも先に決めます。発電量へ影響し得る物体は残し、影を落とさない細部や装飾形状は簡略化します。PVsyst公式ヘルプも、過度に詳細なCADシーンは計算負荷を増やすため、不要な物体の削除や簡略化を推奨しています。([PVSyst][4])

なお、保守通路、境界離隔、消防・建築・電気上の条件などは設計上重要ですが、3Dシーンが適用法令や契約条件への適合を自動判定するわけではありません。ソフトウェア入力とは別に、案件へ適用される基準を確認してください。

手順2 方位・傾斜・配置範囲をモデル化する

前提資料をそろえたら、まず「Orientation」と「System」の概略を定義し、その後に近接影の「Construction/Perspective」から3Dシーンを作成します。PVsystはシーン終了時に方位と必要面積の整合性を確認するため、PVシステム側の基本条件を先に置くと手戻りを減らせます。([PVSyst][2])

最初にモデル化するのは、PV面の方位、傾斜、設置範囲です。図面を背景画像として使う場合は、縮尺と回転角を確認し、真北とPVsystのグローバル座標を一致させます。PVsyst 8では地上画像や地形データをシーンへ直接取り込む機能がありますが、取得元データの解像度や標高精度が案件の要求を満たすとは限りません。重要な設計判断には、測量成果や信頼できる設計資料との照合が必要です。([PVSyst][5])

傾斜角は、日射の受け方と相互影の双方に関係します。ただし、「傾斜を大きくすれば必ず年間発電量が増える」とは限りません。最適条件は緯度、方位、気象、列ピッチ、地形、積雪、両面受光の有無などで変わります。3Dシーンでは、採用案の実際の傾斜角を正確に表し、比較案を検討するときは変更した条件を明示します。

配置範囲は、敷地境界とPVを置く有効範囲を分けて考えます。通路、排水、造成、保守スペース、既設設備などを考慮し、PV面の位置関係を決めます。ただし、これらの条件はPVsystが自動設計するものではありません。確定した配置案を、影計算に必要な精度で3Dシーンへ反映するという順序が安全です。

傾斜地では、単一の傾斜角だけでなく、テーブルの基準線の傾きや地盤との高低関係も確認します。PVsystでは、地形に沿うテーブルの基準線傾斜によって実際の面方位が変わる場合があります。複数の方位が生じるシーンでは、平均方位で扱うのか、複数方位として分けるのかを「Orientation」と整合させます。([PVSyst][6])

この段階では細かな障害物を増やすより、PV面全体の向き、傾斜、位置、標高が元資料と一致しているかを優先します。画面上で自然に見えることと、数値が正しいことは別です。方位角、傾斜角、基準点座標、標高をチェックリストで照合してください。

手順3 架台列とモジュール面を正しく配置する

次に、PVテーブルまたは架台列を配置します。ここで重要なのは、PVsystの各入力項目が何を指すかを確認し、図面寸法と同じ意味にそろえることです。

代表例が「Pitch」です。PVsystのテーブル配置機能では、Pitchは連続する2列のテーブルの基部間距離として定義されています。モジュール下端から次列のモジュール下端までの水平投影距離と一致する場合もありますが、図面の端部間隔や通路幅と同じとは限りません。入力前に基準線を確認してください。([PVSyst][7])

テーブル寸法は、可能であれば実際のモジュール寸法、枚数、モジュール間隔、架台上の余白を反映します。詳細な「Module Layout」を使う場合、3Dシーン内の各PVテーブルにモジュールを配置し、さらに「System」で定義したストリングやサブアレイへ割り当てるため、幾何配置と電気構成の両方が必要です。3Dシーンだけでは、部分影による電気的ミスマッチを詳細に表せません。([PVSyst][8])

高さ方向では、地盤面からPV面までの距離、テーブルの傾斜、地盤標高、基準線の位置を混同しないようにします。同じ架台仕様でも、地盤が段状または傾斜していれば、列ごとの絶対標高は異なります。図面に前端高さと後端高さが記載されている場合は、PVsystで採用する基準高さと整合するよう換算します。

同じ方位と傾斜を持つ規則的な列は、配列機能でまとめると管理しやすくなります。一方、列長、ピッチ、高さ、方位が変わる場所まで一つの配列として単純化すると、端部影や局所的な高低差を表しにくくなります。影への影響がある境界でグループを分け、不要な細分化は避けます。

PV面の分割方法は、計算方式にも関係します。近接影の受光面積損失だけを見る場合と、ストリング単位の電気的影響を見る場合では必要な情報量が違います。「According to module strings」に相当するパーティションモデルは概算的な電気影評価であり、「Module Layout」は各モジュール位置と配線対応を使う詳細方式です。目的に合わない細分化をしても、電気的影響が自動的に精密になるわけではありません。([PVSyst][1])

配置後は、平面、側面、斜視の各方向から確認します。列の重複、ピッチのばらつき、地面への埋まり、不自然な浮き、端部のずれを目視し、主要寸法は数値でも照合します。

手順4 周辺障害物と地形条件を反映する

PVテーブルの基本配置が確定したら、周辺障害物と地形を追加します。近接影として扱う対象は、建物、擁壁、樹木、電柱、フェンス、看板、隣接設備など、PV面へ局所的な影を落とす物体です。位置、高さ、幅、PV面との距離を優先し、影に関係しない細部は簡略化します。

地形データを使う場合は、地盤形状を表示できたことだけで安心しないでください。PVsystのGround objectは既定では影を落とさないため、法面や地形そのものを遮蔽物として扱う必要がある場合は、影を投じる設定になっているかを確認します。反対に、単なる配置基準として使う地面へ不要な影設定を与えると、意図しない結果になる可能性があります。([PVSyst][9])

遠くの山や丘陵は、巨大な3D物体として再現するのではなく、通常は遠方影の水平線プロファイルで扱います。公式ヘルプでは、遠方影はPVフィールド全体に対して太陽が見えるか見えないかを表すもので、目安として遮蔽物までの距離がPVフィールド寸法の約10倍を超える場合が示されています。ただし、これは絶対的な境界ではなく、対象がフィールド全体へほぼ一様に作用するかで判断します。([PVSyst][10])

樹木は、調査時点の高さと樹冠範囲を根拠に近似します。将来の成長、落葉、剪定予定が結果へ影響し得る場合は、条件を一つに決め打ちせず、現在条件と保守条件を分けます。樹木を精密な枝葉形状にしても、入力根拠が弱ければ精度が上がるとは限りません。

電柱、細い支柱、線材、フェンスなどの細い影は、使用する電気的影計算方式の制約を確認します。公式ヘルプでは、詳細な「Module Layout」は長く細い影の影響を過小評価する場合があり、そのような対象ではパーティションモデルの利用が案内されています。影の見た目だけで計算方式を決めず、対象物と評価目的に合うモデルを選びます。([PVSyst][8])

障害物ごとに、名称、根拠資料、調査日、高さ、位置、残置または撤去予定、モデル化方法を記録します。現地写真と図面が一致しない場合は、どちらを採用したかも残してください。

手順5 近接影と遠方影を分けて確認する

シーン作成後は、近接影と遠方影を別々に確認します。近接影は3Dシーンから計算され、PVフィールドのどの部分が影になるかを扱います。遠方影は水平線プロファイルから計算され、ある方向・太陽高度で太陽が地平線より上に見えるかをPVフィールド全体に対して扱います。両者を混同すると、同じ遮蔽物を二重計上したり、局所影を全体影として扱ったりするおそれがあります。([PVSyst][1])

近接影では、まず影アニメーションや代表日時の表示を使い、影の方向と発生位置が現地感覚に合うかを確認します。冬至付近だけ、夏至付近だけを見るのではなく、影が問題になりそうな季節と時間帯を複数確認します。視覚確認は入力ミスを見つける手段であり、年間損失の代わりではありません。

次に、影をシミュレーションへどう反映するかを確認します。PVsystでは、受光面積の不足だけを扱う線形または放射照度影損失、ストリング分割に基づく概算的な電気影損失、各モジュール位置と電気接続を使う「Module Layout」による詳細計算など、複数の方法があります。公式ヘルプでは、線形方式は電気的影響を含まないため全影損失の下限側、「According to strings」は概算で上限側になり得る方式として説明されています。([PVSyst][2])

「Module Layout」を使う場合は、3Dシーン内のモジュール位置と「System」のストリング、サブアレイ、インバーター定義を対応させます。同じ面積が影になっても、どのモジュールやストリングへ影がかかるかで電気的損失は変わり得ます。ただし、「Module Layout」には薄膜モジュールや細い影、大規模システムなどに制約があるため、適用範囲を公式ヘルプで確認してください。([PVSyst][8])

遠方影では、水平線プロファイルの方位基準、現地座標、取得元、作成日を確認します。地形データや外部サービスから取り込んだ場合も、現地の建物や樹木まで正しく表しているとは限りません。近い遮蔽物は3Dシーン、遠い地形は水平線という役割分担を守り、境界付近の対象は二重計上がないよう整理します。

結果は年間の影損失率だけで判断しません。月別、時間帯別、方位別の傾向、影が集中するテーブル、電気的影損失の有無を確認します。影が見えることと、年間発電量への影響が大きいことは同義ではありません。反対に、面積影が小さくても、電気構成によって損失が増える場合があります。

手順6 シーンの整合性を検証してエラーを潰す

3Dシーンを閉じる前後に、PVsystの整合性メッセージを確認します。主な確認対象は、「Orientation」で定義した方位との一致、「System」で定義したモジュールを置けるPV面積、方位ごとのPVフィールドの有無などです。赤いエラーが残る場合はシミュレーションへ進めないため、原因を修正します。警告で実行できる場合も、理由を理解せず放置しないでください。([PVSyst][11])

ただし、PVsystの自動チェックは設計図との完全一致や施工可能性まで保証するものではありません。公式チュートリアルでも、システム定義と3Dシーンの方位・面積の互換性は確認する一方、実際の物理的配置の妥当性までは自動確認しないと説明されています。図面照合、寸法確認、施工性レビューは別途必要です。([PVSyst][12])

次の項目を順に点検します。

• PVテーブルの重複、交差、欠落がないか

• 列ピッチ、テーブル間隔、方位、傾斜、高さが元資料と一致するか

• 地盤へ埋まった面や不自然に浮いた面がないか

• Ground objectや障害物の影投射設定が意図どおりか

• 近接影と遠方影で同じ遮蔽物を二重に扱っていないか

• 「Orientation」「System」「3D scene」「Module Layout」の枚数、面積、方位が整合するか

• 不確実な入力値と除外した物体が記録されているか

また、相互影を「Unlimited sheds」などの簡略方式で扱う場合と、3D近接影シーンで同じ架台列を明示的に扱う場合を併用すると、影を二重に計上する可能性があります。公式ヘルプも、同じ相互影を両方で同時に扱わないよう注意しています。([PVSyst][13])

シーンを変更した後は、影係数テーブルや関連設定を再計算し、古い結果を流用しないようにします。PVsystの近接影画面では、確定したシーンから影係数テーブルを作成し、その後にシミュレーションでの扱いを選択します。([PVSyst][2])

最後に、作成者以外の担当者によるレビューを行います。配置図を確認する担当、現地を知る担当、電気設計担当が別の視点で確認すると、方位、障害物、配線対応の見落としを減らせます。

手順7 結果説明に使える前提資料として整理する

3Dシーンは、ファイルを保存するだけでなく、再現可能な前提資料として整理します。最低限、次の情報を残します。

• 使用したPVsystのバージョン、プロジェクト名、Variant名

• サイト座標、気象データ、方位角と傾斜角

• PVテーブル寸法、モジュール枚数、Pitch、設置高さ

• 地形・背景画像・測量データの取得元と取得日

• 周辺障害物の位置、高さ、調査日、モデル化方法

• 遠方影の水平線プロファイルの作成方法

• 近接影の計算方式と電気的影損失の扱い

• 除外した物体、推定値、保守ケース、未解決の警告

• 元図面、現地写真、シーン画像、計算レポートの対応関係

結果説明では、「どの影が、どの入力から、どの計算方式で評価されたか」を示します。例えば、山による遠方影、架台列による相互影、建物による局所影、部分影による電気的損失を分けると、影損失の意味を説明しやすくなります。

比較案を作る場合は、変更点以外の条件をそろえます。列ピッチ案を比較するなら傾斜角や障害物条件を固定し、障害物除去案を比較するならPV配置と電気構成を固定します。Variant名、保存日時、変更内容を一覧化し、どのレポートがどのシーンに対応するかを明確にします。

また、3Dシーンの画像だけでなく、方位角、傾斜角、Pitch、高さ、影計算方式を数値で示します。見た目が似たシーンでも、入力値や計算モードが異なれば結果は変わります。顧客、設計、施工、保守の各担当者が同じ前提を追えるよう、画像と数値をセットで管理してください。

設計変更、造成変更、樹木の成長、周辺建物の新設などがあれば、過去のシーンを無条件に使い続けず、現地条件を更新します。3Dシーンを版管理しておくと、変更前後の影響を説明しやすくなります。

3Dシーン作成で失敗しやすいポイント

最も重大な失敗は、方位角の基準を取り違えることです。日本ではPVsystの南0°・西正・東負という定義を使うため、北基準の図面角度を換算せず入力すると、PV面と影の方向が誤ります。背景図を回転して見やすくした場合も、グローバル方位が変わっていないか確認します。

次に多いのが、Pitchと有効な列間クリアランスの混同です。Pitchは列の基部間距離であり、モジュール端部間の空き寸法と同じとは限りません。傾斜角やテーブル幅が変われば、同じPitchでも端部間隔は変わります。

近接影と遠方影の混同にも注意が必要です。山や遠方地形を3D物体として過度に作り込んだり、同じ障害物を水平線と3Dシーンの両方へ入れたりすると、計算の意味が不明確になります。遮蔽物がフィールド全体へ一様に作用するか、局所的な影を落とすかで整理します。

地形を表示しただけで影が正しく計算されると思い込むことも危険です。Ground objectは既定で影を落とさないため、法面や盛土を遮蔽物として扱う場合は設定確認が必要です。反対に、不要な地形影を有効にすると過大評価につながる可能性があります。

電気的影損失では、計算方式の選択ミスが起こりやすくなります。線形方式、パーティションモデル、「Module Layout」は必要な入力と適用範囲が異なります。3Dシーンを細かく作っただけで、ストリングやバイパスダイオードの影響まで自動的に正しく評価されるわけではありません。

また、PVsystの整合性チェックを「設計が正しい証明」と受け取らないことも重要です。自動チェックでエラーがなくても、元図面の縮尺、実測高さ、施工可能性、法令条件、将来の周辺環境までは別途確認が必要です。

最後に、入力根拠を残さず、年間影損失の数値だけを共有する運用は避けます。誰が再計算しても同じ条件を復元できるよう、元資料、入力値、除外条件、計算方式、PVsystバージョンをセットで保存してください。

まとめ

PVsystマニュアルを参照して3Dシーンを作成するときは、まず現地条件と設計前提を整理し、PVsyst固有の方位角定義を確認します。次に、方位、傾斜、配置範囲、PVテーブル、Pitch、高さをモデル化し、必要な周辺障害物と地形を追加します。

3Dシーンは近接影の評価に使い、遠い山や丘陵は原則として遠方影の水平線プロファイルで扱います。受光面積の影損失と電気的影損失は同じではないため、線形方式、パーティションモデル、「Module Layout」の違いと制約を理解して選択します。

作成後は、「Orientation」「System」と3Dシーンの整合性、物体の重複、高さ、影投射設定、近接影と遠方影の二重計上を確認し、変更後には影係数テーブルを再計算します。ただし、PVsystの自動チェックは設計・施工上の妥当性を全面的に保証するものではありません。図面、測量、現地写真、電気構成との照合が不可欠です。

最終成果物は、きれいな3D画像ではなく、入力根拠と計算方法を追跡できるモデルです。使用バージョン、データ取得日、方位、傾斜、Pitch、高さ、障害物、地形、影計算方式、不確実な条件を記録し、設計変更や現地条件の変化に合わせて更新してください。