2022年5月21日土曜日

Upgrading residential/building PV system with DC coupling

 In many Solar PV systems, we throw a significant amount of energy away in the conversion process from DC to AC. Because it is not possible to convert more energy exceeding AC rated power of the inverter, although the DC parts are generating significantly more energy. Especially in Japan, due to the domestic regulation of interconnection voltage upon the scale of AC output power, we have advantages to install significantly larger  DC capacity compared to the rated AC power, if the AC rated power is just below the limit of lower voltage interconnection. We can make our PV plant grid connected at 200V if the AC power is under 50kW, and 6600V if the AC power is under 2000kW(2MW) respectively. What I am going to emphasize is that we have a huge capacity of DC unused power everywhere in Japan, and probably something similar in many other countries around the world.  


To utilize such excess energy, it is possible to install DC based load and/or storage devices directly connected to the DC part. We call such architecture as DC-DC coupling from now on.


With DC-DC coupling architecture, we can utilize the excess energy efficiently before cutting off at the inverter. In other words, we can use or store the excess energy from the DC part.  To do this effectively, it is advantageous to set common DC busbar voltage over the system.


In addition to the possibility of utilizing excess energy, there are some more advantages of DC-DC coupling. The first thing is that we can use energy more efficiently without passing the unnecessary conversion process of DC-AC-DC power conversion. (Many of the devices are actually driven by DC power.) The second point is that we can configure a stable power supply system coworking with PV and batteries without having complicated sequences, just by setting the maximum DC voltage for each component.



Since it is not easy to differentiate the attraction of a battery system only by the difference of the battery itself, it is not at all promising to launch a battery business with conventional AC-coupling architecture without having other advantages. DC-DC coupling might be one of the most promising entry routes.
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2022年5月9日月曜日

草刈り・除草の季節です。

 青葉茂れる新緑の季節になって参りました。 毎年のことではありますが、皆様の太陽光発電所でも草木が元気に成長しております。 今年も草刈りや除草について考える季節になりました。





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。

近隣に農地などがない場合には、除草剤散布にて1年に一回で済むオプションも用意しております。 こちらも併せてご検討下さい。



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（シルバー事案）。 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

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2022年4月24日日曜日

日常の工事風景　野立て太陽光発電

 太陽光発電所の建設は企画設計から始まり様々な準備が必要ですが、最後にはそれらを踏まえた確実な工事が必要です。 私達はお客様の設備のパフォーマンスが最大になるようにしっかりとした工事を心がけております。

石が出る現場でも確実に施工出来るように工事機器を取り揃えています。
自社施工チームで単なる作業ではない施工を行っております。
MPPT毎に回路を切り分けることで発電ロスを最小化しています。







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2022年2月17日木曜日

Repowering, replacement of old central inverters from PV plants

In the early days of the PV industry, we had been using big central inverters covering the range of 100kWp-1MWp. Due to the smaller number of inverter installation, we could save the cost of labor and cabling. It was a cost efficient option to use such big inverters. 


However, such central inverters are not major PV inverters any more. Thanks to the cost reduction and a bunch of technical solutions, we can install small distributed inverter within the competitive cost. Honestly speaking, we have no way other than concluding that small distributed inverters are superior than ancient central inverters in almost all aspects if the cost is acceptable.


I can show you 4 advantages of the system using small distributed inverters in comparison with the system using only 1 or a few big central inverters.  


Minimize the risk of inverter trouble

The first is that we can minimize the risk of inverter troubles. If we have only one inverter in an entire plant, it may cause the system halt of the entire plant. It is quite serious for almost all system owners if he/she used external finance. On the other hand, we can easily replace small inverters without taking long periods of inspection and repair. Even in the short period of inverter replacements, we can keep the PV plant running with other inverters. The cost of such replacements is orders of magnitude smaller than that of central inverters. 


Reduction of maintenance cost

The business model of central inverters are designed including replacement of expensive consumable components such as  air-conditioner/fan, inverter unit, condenser, etc. Therefore, user have to pay expensive maintenance fee or expensive repair cost. However, we can compress such costs by small distributed inverters, because we can simply replace faulty inverters without taking time.


Improvement of the power generation

PV inverters have mainly two major functions. One is to find the optimal point of DC voltage and current to get maximum power in specific moments. We call this function as Maximum Power Point Tracking(MPPT). And the other is AC/DC conversion. In many cases, central inverter has only 1 or a few MTTP per device. On the other hand, small inverters are taking care of only a small part of the system, the number of the MPPT will be larger in a distributed system as a result. In the PV system using  optimizers such as SolarEdge, we have MPPTs as much as the number of PV panels for example.

In the system of fewer MPPTs, each MPPT has to take care of many PV panels with different conditions, in such case optimal condition of such group of panels are not always optimal for each PV panel. This kind of mismatch will always cause the reduction of output power. The potential cause of such mismatch is typically by the partial shading by any kinds of objects such as trees and dirt. However, such mismatch is not only caused by such objects, but also caused by the ununiform nature of the degradation of each PV panel. Therefore the difference of power generation of central and distributed inverters will be bigger and bigger over time. It is the unavoidable intrinsic nature of central inverters.

Reuse of the PV panel

Since distributed inverters are taking care of a limited area of the plant, it is more flexible to replace PV panels. In older systems, it was difficult to replace old PV panels without suffering the mismatch loss, because it was not practically possible to get same old PV panels when it was broken. This flexibility encourages us to replace PV panels more easily if we recognize some mismatches to be improved. Additionally, if the old panels are not completely destroyed, we can reuse it in other place where the most up to date production ability  is not required, such as a standalone system in rural area for instance.
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2022年1月16日日曜日

I-S3のちょっとした工夫　〜　パネルレベルの遠隔監視とカメラ（ラズベリーパイ）

I-S3の益田と申します。 

遠隔地の太陽光発電所を管理するためには、遠隔監視は絶対的に必要なものです。 これがないと、発電所の状況を正確に把握することが出来ないので、発電所がいつ止まったのかもわからなくなりますし、故障などの状況判断も遅くなってしまいます。 太陽光発電に限らず全ての営利事業に共通のことですが、適正な利益を得るためには、適切な費用をかけて管理しないといけません。

弊社としてもお客様には、最低限、パワコンのエラー内容までは確認できる遠隔監視システムの設置をお勧めしております。 その中でも、特にお勧めなのが弊社ブログでもよく話題に出るSolarEdgeです。 こちらだとパネル単位で発電状況や不具合の状況の把握が可能です。


さて、今回は弊社の発電所で最も遠くにある岩手県某所の発電所の管理に関するちょっとした工夫を紹介致します。 内容としては、ラズベリーパイという簡易なシングルボードコンピューターにカメラを搭載し、その中に写真の定期撮影とクラウド上にアップロードするプログラムを書き込むというものです。遠隔監視カメラは市販でも多く出回っていますが、まさかずっと見続けるわけでもありませんよね。私は、定期撮影したものを保存するという方法で十分と判断しました。

たまたま、雪が残った日の写真と遠隔監視のデータですが、何が起こっているか極めて正確にわかりますよね。



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2021年12月6日月曜日

太陽光発電設備で困ったら

2012年に始まった再生可能エネルギーによる固定価格買取制度により、非常に多くの太陽光発電設備が設置されました。 当時は色々なことが手探りで、国内外から多くの会社が新規参入し、様々な設備が設置されました。 そんな中で、様々な試行錯誤を行い技術や経験が積み重ねられ現在に至っております。 

しかし、その様な試行錯誤の中で姿を消した会社も数多くあり、運用効率などで問題のある設備もあります。 また、設計や施工に問題がなくてもセントラルパワコンを用いたものなどは年々維持管理が難しくなってくるでしょう。 また、メーカーの撤退や倒産、買収などもありパワコンの規模によらず難しいことも増えて行くことでしょう。

設備そのものに関しても、施工企業の撤退や、コロナ禍の影響もあり設計施工した海外の企業との連絡が容易ではない場合などもありそうです。

弊社では、自社施工案件に限らず調査・修理・改良の相談を承っております。 必要に応じて海外の施工者に確認したりすることも可能ですし、客先や取引先が海外企業の場合の英語でのレポーティングにも対応致します。 維持管理のご相談、売却に伴う調査や改修などもきめ細かく行いますので、まずは、電話やメールでご相談頂ければと思います。


太陽光発電とEV充電の相談は、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
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2021年10月16日土曜日

集中型（セントラル型）パワコンの置き換え（リパワリング）のお話

FITが始まった頃(2012年)の多くの太陽光発電所では、大型で100kW~1MWというクラスのパワコンが多く用いられていました。 これらのパワコンを用いるとパワコンの台数が少なくすみ、配線なども節約できることからイニシャルコストを下げる目的で、初期のメガソーラーで多用されて来ました。

現在では、小型の分散型パワコンの価格も下がったこともあり、多くの発電所では分散型のパワコンが用いられております。 これには価格以外の要因もあって、基本的には価格面の都合が付けば基本的には分散型が優れていると言っても過言ではありません。

では、集中型と比較しての分散型のメリットとは何でしょう？ 主に下の4つの要素が挙げられます。 これらの要素を考えると残存の売電期間が十分にある場合には、既に集中型を設置した発電所であってもパワコンの置き換えをする（リパワリング）メリットは十分にあると言えそうです。 （個別提案します。 ）もちろん、FITが終わっても再エネ電力は必要なので超長期で考えると尚更の話ですね。




故障被害の分散化

一番大きなものは、何らかの故障の際にその被害を最小限に留められることでしょう。 仮に、発電所にパワコンが一台しかなければ、そのパワコンが故障すると発電が完全に停止してしまいまい、融資の返済もままならなくなってしまいます。 一方で、分散型の場合には、故障した機器のみを交換すればよく、交換までの期間も他のパワコンによる発電を継続できるというメリットがあります。 一般にパワコンをまるごと交換する場合が多いので、少額の費用で済むことが多いです。

メンテナンス費用の圧縮

集中型のパワコンでは、空冷用ファンエアコン、インバータその他の基板、コンデンサなどの消耗部品があり、それらを交換しながら運用する設計になっている為、高額な年間保守契約を締結したり、故障や交換時に高額な費用を払ったりする必要があります。 分散型の場合は、遠隔監視で確認した上で機器をまるごと交換するのが前提であるため、メンテナンス費用を抑えることができます。


売電量の改善

パワコンがパネルで発電した電気を取り出すのに大きく分けて２つの機能があります。 一つは直流の電気を取り出す際に最適な電圧と電流の組み合わせを探して最大限多くの電力を取り出すMPPTと呼ばれる機能で、もう一つが直流の電気を交流に変換して電力系統に送る機能です。 一般に集中型では、多くのストリングを一括で受けるので、MPPTのチャンネル数は少なく、多くの場合、パワコン一個に対して一個のみだったりします。 それに対して分散型の場合は、パワコンの台数が多いので結果としてMPPTの数も多くなります。 特にオプティマイザーを用いるタイプになるとパネル1枚(2枚)に付き一個のMPPTを持つものもあります。

MPPTの数が少ないと、より広範囲のパネル（ストリング）を一つの条件で最適化しなければならないので、その範囲が一様ではなく影があったり、故障パネルがあった場合には不適切な条件で最適化されることになるので、取り出せる電力が少なくなってしまいます。 建設当初はどのパネルの健全であったかも知れませんが、実際の環境においては、様々な要因で故障したり、破損したり、汚れたりしてパネル毎の発電量も一様ではなくなります。 そうなると、集中型のパワコンでの発電量は時間が経過するに従い分散型よりも劣る様になって来ます。 これは、仕組み上の必然であり、避けられないものです。

パネルの再利用

多くの集中型のパワコンは、同一のパネルを決まった枚数直列に並べたストリングを複数並列に並べて接続することを前提に設計されています。 これは、分散型でも同様なのですが、何らかの理由でパネルを交換したくなったり、再利用したくなった際には大きな違いが出てきます。 パネルの技術は日進月歩で日々高性能なパネルが発売されています。 逆に、当初設置したパネルと同等のパネルを入手することは極めて困難というよりも事実上不可能です。 分散型の場合は、パワコン毎またはもう少し範囲の狭いMPPT毎にパネルを交換すれば済むので、パネルの交換や再利用を柔軟に考えることができます。 先述のオプティマイザーを用いたシステムの場合には、パネル1枚（2枚）の単位での交換が可能なので、より効率的な発電事業が可能になります。





太陽光発電とEV充電の相談は、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。


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