太陽光発電の構成機器

太陽光発電は太陽光発電システムなどとも呼ばれるように、太陽電池のほか複数の設備機器が組み合わせられてひとつの発電システムとなっています。

太陽光発電の構成機器をそれぞれ詳しく知る必要はありませんが、どのような機器が使われているかを掴んでおくと、太陽光発電の仕組みを理解しやすくなります。とくにパワーコンディショナーはとても重要な機械ですから、どのような役割を果たしているか理解しておくと良いでしょう。

太陽光発電の構成機器にはどんなものがある?
太陽光発電の構成機器には、大体以下のものがあります。

・太陽電池モジュール
・接続ユニット
・パワーコンディショナー
・分電盤
・電力量計
・モニター

このうち接続ユニットは、メーカーによってパワーコンディショナーと一体となっているものもあり、シャープなどはそのタイプです。
またパワーコンディショナーは通常屋内に設置されるものですが、これもシャープシステムだと、住宅の外壁に設置するようになります。

このようにメーカーによる多少の違いはあるものの、基本的には大きく変わるものではありません。

それでは太陽電池モジュール以外の周辺機器のなかでも、いちばん重要な機器と言えるパワーコンディショナーについてみていきましょう。

太陽光発電システムの心臓部とも言えるパワーコンディショナー
パワーコンディショナーは、太陽電池モジュールで発電された直流の電気を100Vの交流電気に変換する機械です。つまりパワーコンディショナーが稼働しない、また不具合をおこすと、どんなに電気を発電できていても、その電気を使用することはできなくなるだけでなく、余剰電力を商用系統に流すこともできなくなります。

またパワーコンディショナーは交流変換のほかにも、ソーラーパネルの発電量を高める役割もありますし、系統連携を管理する役割も果たしています。この機械は結構いろんな役割を果たしているのですね。

たとえば発電量を高める役割というのは、発電量自体を大きくするわけではなく、ソーラーパネルで発電した電気の電流と電圧をつねにチェックして、最大の電力を取り出せる局面を見つけ出して作動しています。そうして取り出された電力をパワーコンディショナーでは交流に変換しているわけですが、このとき変換ロスもかならず発生します。

パワーコンディショナーの変換効率とは、直流 → 交流の際の変換効率であり、ほとんどの機種では94%前後となっています。なお三菱のパワーコンディショナーは、97%前後という高い変換効率で知られています。三菱を除くと、各社の変換効率の違いはそれほど大きなものではありませんが、長い目でみると小さな差が大きな差となっていきます。機種選択の際にパワーコンディショナーの変換効率は確認しておきましょう。

また直流 → 交流の変換ロスは熱として排熱されます。パワーコンディショナーがある程度寿命のある機械と言われるのは、どうしても熱がこもりやすい機械だからです。

接続ユニット(昇圧回路)について
接続ユニットは、太陽電池モジュールの複数の配線を一本にまとめてパワーコンディショナーに電気を送る装置です。

また接続ユニットには昇圧回路が組み込まれるものもあります。
たとえば、太陽電池モジュールを南面と東面(西面)に設置している場合は、東面(西面)のストリングに昇圧回路を接続して電圧を南面のストリングに合わせる必要があります。

ただし、冒頭でも触れましたが、シャープなどのように接続ユニットがパワーコンディショナーに内蔵されているものは、複数の電圧の異なるストリングを昇圧回路なしで直接接続できるものもあります。
(このタイプのパワーコンディショナーは「マルチストリング方式」などと呼ばれています)

分電盤
太陽光発電の分電盤は、パワーコンディショナーからの電力と電力会社からの電力の統合点でもあります。当然通常の分電盤ではなく、太陽光発電用のブレーカーが設置された専用の分電盤を取り付けることになります。

なお太陽光発電とオール電化を併用する場合は、オール電化用の分電盤というものもあり、これもあわせて設置することになります。どちらも一般の分電盤より大きなものですから、あらかじめ設置スペースを確保しておく必要があります。

電力量計
住宅用太陽光発電の電力量計は、電力会社から買った電力を計量する買電用電力量計と、売電した余剰電力を計量する売電用電力計(売電メーターなどと呼ぶこともある)の2つの電力量計を設置します。売電量電力量計はユーザーが費用を負担し、10年ごとに点検し、通常は新しいメーターに取り替えることになっています。

モニター
太陽光発電のモニターは、各社ごとに仕様が異なりますので、機器の選択の際に比較検討してみると良いでしょう。

一般的には発電、自家消費、売電をリアルタイムに表示し、発電積算量も表示してくれるものがスタンダードになっています。またパナソニックのようにエコキュートなどの給湯器のモニターと連動して使えるものもあります。

従来はこうしたモニターも壁付設置が一般的でしたが、いまでは無線データ方式が採用され、家のなかであればどこでもデータチェックができるようになってきています。

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