業界初、太陽光発電のアーク放電を防ぎ安全性を高める

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世界のパワコン市場でトップシェアをもつソーラーエッジが、産業用自家消費太陽光にマッチするパワーオプティマイザを発売。安全性能をレベルアップするとともに、大型の高出力パネルや両面発電モジュールに対応し発電量を大幅にアップした。制御装置内蔵のパワコンと組み合わせたソリューションにより、コストメリットも追求する。

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自家消費太陽光発電で検討が増えるDC最適化パワコンとは

日本企業は現在、脱炭素化社会実現に向けた取り組みに加え、昨年来、たびたび発生している電力需給ひっ迫への対応も求められている。こうした中、産業界では業種を超え、脱炭素化・省エネ化の切り札としてオンサイト自家消費型太陽光発電の導入を検討する企業が増えている。

ソーラーエッジテクノロジージャパン テクニカルマーケティングディレクター 川下 宜英氏
ソーラーエッジテクノロジージャパン テクニカルマーケティングディレクター
川下 宜英氏

ソーラーエッジテクノロジージャパン(以下ソーラーエッジ)、テクニカルマーケティングディレクターの川下 宜英氏は「公共施設への太陽光発電導入や脱炭素先行地域づくり事業など、国を挙げて再エネ導入施策が進められています。こうした中で、屋根置き太陽光の重要性が高まり、国も普及の後押しをし、我々を含め民間も動き出しています。ここ2~3年のアプローチが大きな意味を持つと思います。ソーラーエッジ自家消費ソリューションを市場に投入することで、自家消費を導入される企業の方々、さらに施工会社や販売店の皆さまとともに、自家消費型太陽光発電のさらなる普及を進めていきたい」と宣言する。

2022年12月15日、世界のパワコン市場でトップシェアをもつソーラーエッジが、こうした自家消費にマッチする産業用太陽光発電システム用スマートパワーオプティマイザSシリーズを市場に投入した。

DC最適化パワコンは、発電量を最大化すると同時に太陽光発電システムのBOSコストを削減する。MPPT(最大電力点追従制御)機能をもつパワーオプティマイザをモジュール側に、DC/AC変換機能をパワコンに分離・特化することで、モジュールレベルでの出力最適化を実現したもの。モジュール(2枚)ごとに最大電力点を追従するので、パワーオプティマイザごとに最大容量で動作し、発電量を最大化できることが特長だ。また影や汚れがあっても、パワーオプティマイザごとに最適に動作し、ストリング内の他のモジュールへの影響を回避できる。さらに長いストリングに対応し、BOSコスト(太陽光モジュールを除く周辺機器、工事などのシステム費用)を削減するとともに、レイアウトの自由度も高く、取り付け作業も簡単になる。

安全性・BOSコスト削減・O&Mの簡素化を追求

今回ラインアップされたS1200について、川下氏は「工場・倉庫・商業施設・公共施設等の屋根置きを中心とした自家消費型太陽光発電向けを想定しています。特長は従来機種よりもさらなる安全性能の拡充、BOSコストの削減、O&Mの簡素化を追求し、実現したことにあります」と話す。

特に安全性については、たとえ事故が起きる確率が低いとはいえ、屋根置き型太陽光には、最高レベルの安全機能を装備する必要がある。全体的に太陽光発電システムは安全で信頼性が高く、本来、人や資産に危険を及ぼすものではない。しかし、たとえ小さな火災のリスクであっても、人や資産に被害が及ぶ可能性がある。たとえば数年前、大手企業の物流倉庫の火災では、出火後の消火活動が、太陽光発電システムからの感電を避けるためなどで大幅に遅れ、被害が甚大化した。出火後パワコンを遮断したものの、DC回路の電圧を下げることができなかったためだ。

こうした安全面のリスクは、高度なシステム設計と適切な製品選択により、軽減することができる。ソーラーエッジのパワーオプティマイザは、搭載されているSafeDCにより、停電時またはパワコンの停止などの際は、パワーオプティマイザからの出力DC電圧を1Vに下げられる。加えてSシリーズでは、アーク放電の可能性を事前に検知し、発生を防止する業界初の画期的なテクノロジー「ソーラーエッジ センスコネクト」を開発・搭載した。

「太陽光発電の安全機能は、事故が起こった後に対応するものが一般的でした。それに対して、ソーラーエッジは、従来よりアーク放電を検出する機能を持ち、さらにソーラーエッジ センスコネクトでは、アーク放電の要因となるパネル裏面のコネクタの接続不良や損傷などの異常加熱を事前に検出し、パワコンを安全モードに切り替えることが可能となりました。モジュールレベルでモニタリングができるパワーオプティマイザだからこそ、実現可能な技術です」と川下氏。

SafeDCと迅速に設置不良や接続不良を特定・検出できるセンスコネクト技術という複数の安全機能の統合が、施主企業にさらなる安全性をもたらすだけでなく、施工事業者にもより安全な作業環境を提供する。

S1200の2つ目の特長は大電流にも対応できるため、大型化がすすむ高出力パネルや両面発電モジュールにも対応し、大幅な発電量アップが見込めることだ。特に両面発電モジュールに対しては、裏面側にミスマッチが生じてもモジュール全体におよぶことがなく、最適な発電パフォーマンスが得られるよう設計されている。

また、従来よりも長く強力なストリングを組むことができ、ケーブル、ヒューズ、接続箱などを最大50%削減し、BOSコストと人件費を大幅に削減。当然、ケーブル管理も容易になり、より迅速より正確に設置することができる。

さらに前述したモジュールレベルのモニタリングシステムにより、ピンポイントでの不具合検出やリモートによるトラブルシューティングも可能となり、O&Mを簡素化し、コストを抑えることができる。

導入事例:日東電工株式会社 滋賀事業所 発電容量:253kW
導入事例:日東電工株式会社 滋賀事業所 発電容量:253kW

パワコンに制御装置を内蔵し、急激な負荷変動にも対応し逆潮流を制御

ソーラーエッジはSシリーズを核とし、同社パワコンを組み合わせた「ソーラーエッジ自家消費ソリューション」を提案している。

ソリューションの最大のポイントはパワコンに負荷追従制御機能が内蔵されていることだ。パワコンはソーラーエッジメーターと高速応答し、急激な負荷変動にも対応し逆潮流を制御。RPR(逆電力継電器)を動作させずに最大限の自家消費を実現できる。

PCSに搭載された負荷追従機能により、電力使用量(赤色)に合わせて太陽光発電量(青色)を自動制御。逆潮流の発生を抑えながら自家消費を最大化
PCSに搭載された負荷追従機能により、電力使用量(赤色)に合わせて
太陽光発電量(青色)を自動制御。逆潮流の発生を抑えながら自家消費を最大化
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「自家消費の場合は逆潮流を防ぐために、通常、パワコンとは別にEMSを導入し、EMSの指令でパワコンが逆潮流しないようにコントロールします。しかしソーラーエッジのソリューションではEMSを導入する必要がなく、2桁近くコストが下げられるという大きなメリットがあります」(川下氏)と説明する。

日本では再エネ発電量が全体の20%に達したが、エネルギーミックスでは2030年36~38%達成が目標だ。メガソーラーの適地が減少する中、屋根置き自家消費型太陽光発電に期待が集まる。

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