DCカップリング 〜 再エネ＋蓄電池システムの進むべき方向

近年の太陽光発電所では、投資効率を最適化したり、パワコンの設備利用率を上げる為に、パワコンの定格出力に対してDC入力を多めに設定することが多くなっています（過積載）。単に、売電収益を上げるということであればこれで良いのかも知れませんが、その後の展開を考えると更に面白い可能性が開けているようです。

発電の目的は言うまでもなく実際に使用する電気をつくることです。その文脈で行けば発電量の源泉であるパネルの枚数は多ければ多いほど良いに決まっています。ただ、多くの方が気になるであろうポイントは、過積載にするとパワコンに供給されたDC入力のうち、パワコンの定格出力を超えた分はピークカットとして捨てられてしまいもったいないということではないでしょうか？

この’もったいない’電力を有効利用する為にはこれらの電力がパワコンで捨てられてしまう前にDCの状態で取り込む必要があります。一旦、ACになってしまうと再生不能になってしまうからです。実は、電気をACに変換する前にDCで取り込むこと自体にもメリットがあったりします。それは電気をDCで使用・貯蔵する場合です。

実は、私達の身の回りの多くの電気製品はDCで動いています。電力会社からの電力供給はACですが、多くの機器はAC/DCコンバーターを介して電力を受け取っています。スマホやパソコンなどを思い浮かべて下さい。最終的にDCの5Vや12Vや19Vで給電されている筈です。これは、昨今、注目されている電気自動車(EV)や大型蓄電池でも同様で、最終的にはDCで充電されます。電池には固定のプラスとマイナス極がありますよね？これは直流である証拠です。

つまり、普段の我々の生活ではACで供給された電力をDCに変換して使っている場合が多いのです。では、DCで供給された電力をACに変換してから再度DCに変換する必要はあるのでしょうか？基本的には無駄なことだと思います。実は数年前からDCカップリングの製品が海外で展開されたことがあったりするので、必ずしも最新のネタではないのですが、これが今後進んでいく方向だとは考えています。

DCカップリングになった場合、数多くあるパネルのストリング電圧を発電効率を損なうことなく同じ電圧に揃えることが重要になってきます。単純にDC入力をバスバーで繋げばもちろん同じ電圧になりますが、それではシステム全体の発電効率が落ちてしまいます。これを避ける為には、パワコンでMPPTと言われている機能を用いて、それぞれのパネルストリングから最大電力が取り出せる電圧・電流を調整してから改めて電圧を調整し共通電圧に揃える仕組みが必須になります。これは技術的には難しいことではありませんが、既存の太陽光発電システムの設計によっては対応しやすいものと、余分なコストがかかりやすいものがあります。

下の動画はSolarEdgeのものですので、彼らが有利なのは間違いないですが、国内にも得意技術を活かして水面下で準備している企業もありそうです。

 https://www.youtube.com/watch?v=x9eTtV4sgVU

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横に長い架台をお勧めしない理由

 多くの太陽光発電所では、区画いっぱいに横に繋がった架台がよく使われています。精緻に測量を行ってその場所毎にピッタリの寸法で目一杯連結してあるあれです。これらは丁寧な仕事の賜物ではあるのですが、悪い結果しか産まない自己満足的なものなのでお勧めしません。

その理由として主なものは以下の通りです。

• 部品点数が増えて間違いや管理コストが増加する。（基本的には1現場1パターンがお勧めです。）
• 部材に水抜きがないと大量の水が長期間部材の中に滞留する。これはビスや接地線等の腐食に直結します。
• 寒暖の差によりパネルやケーブルに大きなテンションを加える。（特に几帳面な業者はケーブルを綺麗にピンと張る悪癖があることが多いので要注意です。）
• メンテナンス時にパネル位置の特定が困難（同じ架台の何行何列目の何番目と言える方が特定が容易です。）
• 衛生上の問題（水が滞留することで雑菌やボウフラが大量発生します。）

上記の様な問題は架台のタイプにもよりますが、押出材で角筒になっていることの多いアルミ架台ではより顕著になります。アルミ架台の場合、端部からの水の浸入が顕著なので、しばしばキャップが用意されていることも多いですが、取れやすかったり、そもそも傾斜の関係で水抜けが悪いと、雨水の流入がなくても結露によってすぐに水が溜まるので、埋設管の水止と同じくらい無意味です。基本的には水は入るので、抜け道を用意するしかないことは認識した方が良いかも知れません。

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なぜ、パネル洗浄を積極的にお勧めしないのか？

実は、弊社では太陽光パネルの洗浄は積極的にはお勧めしておりません。屋根などは危険かつ高コストなので当然なのですが、野立でもお勧めはしておりません。

もちろん、太陽光パネルが太陽光を受光して発電している以上、汚れていない方が発電量はアップします。しかし、実際に洗浄を行うと費用がかかります。売電は営利事業なので、洗浄コストが洗浄したことによって得られる利益の増分を下回ることが条件となります。

実際の太陽光パネルは、チリやホコリ、鳥の糞、木の葉などで汚れる一方、雨や雪、風などで自然に洗浄されます。どんなに綺麗にしても、その後に土埃が俟ったり、鳥が糞をしたりするとすぐに元に戻ってしまいますし、汚れてしまっても雨が降ると自然にある程度綺麗になってしまいます。特に、冬場に雪がふるとパネルは非常に綺麗な状態になります。

洗浄をしてある程度の効果を出す為には、高頻度で洗浄を行い、自然に汚れて洗浄されるレベルよりも清浄な状態を維持しなければならないことになります。これを考えただけでも、パネル洗浄を行う気は半分くらいになってしまいます。

それでも、「取れにくい汚れが蓄積すると悪いのではないか？」という様にも思われるでしょう。確かに、汚れが蓄積して年毎に発電量が徐々に落ちていくのであれば、定期的に洗浄した方が良さそうです。これに関しては、弊社なりの答えを持っております。それは「年間発電量が明らかに落ちる様であれば洗浄すれば良い。」というものです。これまでのところ、関東東北を中心とする弊社が監視している発電所に関しては、明確な劣化傾向は認められていないというのが現状です。以下に、茨城県某所の農村部で畑に囲まれた立地の発電所のデータを示します。この現場は過去に一度もパネル洗浄は行っておりません。

茨城県某所（農村部）の発電データ：月毎の発電量に天候のバラつき以上の大きな変動があるとは認められない。

また、別な問題として「発電量を大きく下げる汚れとはどんなものか？」という問題があります。発電量に大きな影響を与えるのは、汚れとしては鳥の糞や木の葉などセルを局所的に遮光するものです。これらは個々のパネルの発電量を減らすだけでなく、抵抗増と他のストリングとのミスマッチにより、ストリング及びパワコン（MPPT）全体の出力を大幅に下げてしまう可能性があります。それに対して塵や埃などは全体的に覆いかぶさるので、極端な発電量の減少には繋がりにくいです。

つまり、効果が出やすい作業と出にくい作業を分類すると以下のようになってしまいます。つまり、所内全域のパネル洗浄は徒労に終わる可能性が非常に高く、同様以上の効果は、葉っぱや鳥の糞を取り除く作業で得られるということになります。

効果が出やすい作業

• 木の葉などパネルに乗っているものを落とす（無料）
• 鳥の糞のみを取り除く（無料）
• 草や蔓などを取り除く（有料：安価）

効果が出にくい作業

• 全てのパネルを綺麗に洗う（有料：比較的高価）

特に、パネル毎またはストリング毎の発電量を監視している場合には、どこが出力の制限要因なのかは明確なので、殊更、全部のパネルを洗浄しようとは思わないということになります。

パネル毎の監視をしているので、建物や草（竹）などの影響が明確にわかる。（草刈りのタイミングがわかる）

太陽光発電所の点検に関して

太陽光発電設備は比較的手のかからない設備ではありますが、確実に収益を得るためには定期的な点検とメンテナンスが必要です。また、発電設備が突然の事故や故障で停止することもあるので、インターネットを利用した遠隔監視も必須と言って過言ではありません。

ただし、点検やメンテナンス、遠隔監視を導入していたからと言って完璧であるとは言い切れないのもまた事実です。これらの業務も人がやることなので仕事のクオリティーの違いも当然出てきます。

先日、知人に依頼されて調査に行った中国地方の高圧設備では定期点検では異常なしだったにも関わらず、実際には期待される出力の60%程度しか出せない状況でした。そして、それらの原因は以下の様なものでした。

• 点検時に接続箱のスイッチの入れ忘れ　（スイッチ入れ直し）
• 設計ミスによりPCSのDC入力フューズの溶断　（フューズ交換）
• ストリング監視ユニットのDC電源故障による故障の発見遅れ　（部品交換）

溶断したフューズ：実は2倍の容量のものが必要だった。（設計ミス）

通常であれば、この様な問題点は簡単に発見できるのですが、手順通りに点検するだけの作業員であれば、このすべてを見落とす可能性もあるのでしょう。特に、技術面に自信のない経験不足の会社や担当者であれば起こりやすいでしょう。弊社の場合は、経験豊富なスタッフが現場の機器だけではなく、予想発電量や監視データを元に徹底的に分析をして問題を解決するので安心です。

それぞれのお客様には、設置をされた業者や地元のO&M業者などとの付き合いもあるのでしょうが、どうも発電量が少なくて釈然としない場合には弊社に相談するという流れがあるようです。もちろん新規のお客様も大歓迎ですので、いつでもご連絡を頂ければと思います。

株式会社I-S3
370-0831 群馬県高崎市あら町129-1 3F
TEL/FAX: 027-381-6583
s_masuda@i-s3.com

新緑の季節を前に草刈りの準備も忘れずに

青葉が芽吹き、草木も元気に成長する季節になって参りました。毎年のことではありますが太陽光発電所では草刈りの季節になって参りました。

弊社では年２回の草刈りを推奨しております。一回目の草刈は4~5月ちょうど今頃、二回目は7~10月頃です。草が伸びる前に、早めの予約をお勧め致します。先ずは、お気軽に電話またはメールでご連絡下さい。

草刈り前

草刈り後

　価格は低圧1区画　30,000円　〜　80,000円
（パネル設置枚数や乗用草刈機進入可否、同時作業可能な現場の有無による）
　近隣の農地などの問題がない場合は除草剤散布も可能です。

　高圧・メガソーラーも積極的に承ります。

電気や太陽光発電専門業者以外の草刈りによってケーブルの切断やパネルの損壊などの事象が多発しております。切断事故後に弊社などに連絡が来て、改めて修理するという流れになるので余計な費用や売電機会の損失に繋がっています。太陽光発電所の草刈りは是非、専門業者へご依頼下さい。万が一の際にも責任を持って迅速に修理交換を行います。同時に草刈り作業時に設備の目視点検も行います。（本格的な点検は内容により別途料金がかかります。弊社メンテナンスパックにご加入の場合は追加料金は発生致しません。）



平成29年4月1日より太陽光発電所のメンテナンスとフェンスの設置が義務化されております。既存案件に関してもフェンス設置の義務が加わっておりますので注意が必要です。放置すると認定取り消しなどの罰則が適用される恐れもあるので早めの対応が大切です。

特に50kW以下の低圧の発電所ではその点を見落とされる方が多いのでご注意下さい。

メンテナンスに関する相談、フェンス設置のお見積に関しては、いつでもお気軽にご一報下さい。群馬近県（埼玉、栃木、茨城、福島、長野など）が対応エリアです。


株式会社I-S3
370-0831 群馬県高崎市あら町129-1 3F
TEL/FAX: 027-381-6583
s_masuda@i-s3.com

もしかしたら低品質かも？綺麗に水平に並んだ太陽光パネル

太陽光パネルが水平に綺麗に並んでいると施工品質も良さそうで、お客様受けも良いです。

しかし、言うまでもなく太陽光発電は事業なので設備の美醜よりも機能や安全が優先されるべきです。

弊社のある群馬県でも多くの業者が綺麗に水平に並んだ設備を作っていますが、本当にそれで良かったのでしょうか？地面が平らならそれも良いでしょう。しかし、多くの場合地面は平らではないので、無理に高さを合わせると杭の深さが足りない場所が出てしまいます。それは良くないので、弊社では東西に傾斜できる金具を用いて施工します。仕上がりは当然、地なりです。

と、ここまでは想定内なのですが、最近、想定外のとんでもないものを近所で見てしまいました。なんと、杭の両端にフランジが付いたようなスペーサーで架台自体を何mも持ち上げているのです。筋交いも何もなく単純に架台全体をスペーサーで持ち上げて水平レベルを合わせています。恐らく、このスペーサーはオーダーメイドで、大変手の込んだ施工で綺麗なのですが、前後方向への安定性が極端に不足しており、手で軽く押しても10cmくらいは簡単に動きます。ボルト・ナットの２本締めですし.......

間違いなく架台は設計強度を出しませんしメーカーも保証する筈はありません。近い将来、強い北風の日に前向きに倒れるか、数年内に金属疲労で倒れることでしょう。個人的にはそんな日は近づかない様に気を付けたいです。

調査したところ、群馬県全域でこのような施工がなされているようです。実際、危険なので筋交いやロープによる補強が急務です。弊社および弊社グループの施工ではないですが、ご連絡頂ければ対応致します。

停電時のパワコンの自立運転機能に関して

いくつかのパワコンには停電時でも1.5kW程度の電力を取り出せる自立運転機能が付いています。これは、「停電時の昼間で天気が良い場合には、最大1.5kWの電力が使えるかも知れない。」という心もとないものです。用途によってはそれでも良いものも探せばあるかも知れませんが、取り立てて災害対策になるものではありません。

はっきり言ってしまえば、パワコンの重量を若干増やすだけの機能と断言しても良いものです。災害時や長期に渡る停電を想定すると、太陽光パネルからポータブル電源に充電する仕組みの方がはるかにお勧めです。

パワコンの自立運転と比較してポータブル電源が優れている点は沢山あって以下に何点か列挙します。

• 充電していれば夜間でも使用可能
• 安定した電力供給
• 持ち運び可能
• ポータブル電源1台と太陽光パネル1枚で最低限の運用が可能
• 操作が容易で誰でも取り扱える

ここまで挙げれば言うまでもないですが、災害対策には蓄電池一択です。但し、蓄電池だけだと、電気を使い切るとそれでお終いなので、太陽光パネルからの充電も外せないところです。