パワーコンディショナーの機能・役割

パワーコンディショナーは大きく以下3つの機能を持っています。

@ 太陽光パネルで発電した「直流」の電気を、「交流」に変換する役割

日本で家庭に供給される電力は通常100Vの交流電圧となっています。
太陽光パネルで発電された直流の電気を、交流の電気に変換する機能です。

パワーコンディショナーの変換効率が高いほど、太陽光パネルした発電した電気を効率よく使用できますが、現状変換時に多少のロスが発生し、パワーコンディショナーの変換効率は95%前後です。


A 太陽光パネルの発電量を最大化する役割

太陽光パネルの作る電気は、気象条件等の変化に合わせて変化します。

パワーコンディショナーは、ランダムな電圧と量で入力されてくる太陽光パネルからの電気を、安定かつ最大量で取り出せるように調整する機能を果たします。

具体的には、パワーコンディショナーが太陽光パネルの発電量自体を大きくするわけではありません。

右図のように、気象条件等の変化で常に変動する最大出力点を追従して動作する機能【最大電力点追従機能 (MPPT)】により、
電力(W)=電圧(V)×電流(A)であらわされる、出力電力が最大となるように自動的に制御します。


B 系統連携の保護・管理

系統連系(逆潮流)は自宅の余剰電力を売電できる大変便利な仕組みです。一方で自宅の外の電線に電気を送り出すため、万一トラブルがあると、自分の家だけでなく、周囲の家も巻き込む恐れがあります。

事故を防ぐためにパワーコンディショナーに組み込まれているのが系統連系保護機能です。
パワーコンディショナーが何かしらかの異常を発生したときには、パワーコンディショナーの出力を遮断し、家の中にある電気製品や系統をトラブルから保護します。

具体的には、周波数の上昇・低下を検出する機能過電圧・不足電圧を検出する機能系統電力の停電を検出して太陽光発電システムを系統から切り離す機能があります。


   

パワーコンディショナーの特徴・留意点

パワーコンディショナーは上で見たように、非常に重要な役割を果たしていますが、太陽光発電システムの中で最も故障が多いと言われており、その変換効率が高いほど発電量も多くなるため、その特徴・留意点を知っておくことが必要です。

ここでは、パワーコンディショナーの特徴・留意点について、以下6つあげていきます。

1.最大定格出力が、太陽光モジュールの最大出力以下であること

パワーコンディショナーが出力可能な電力の最大値です。
太陽光モジュールの最大出力が、パワーコンディショナーの最大定格出力以下の必要があります。

ほとんどのメーカーが最大定格出力4kW、5.5kWをラインナップしており、それ以上の発電容量の場合は複数のパワーコンディショナーを組み合わせることになります。

2.メーカーごとに変換効率が異なる

パワーコンディショナーで「直流」から「交流」に電気を変換する際、変換ロスが生じます。
ほとんどの機種の変換効率は約94%ですが、三菱電機は約97%の高い変換効率を誇ります。
電気の変換ロスは、最終的には熱となってパワーコンディショナーから排出されます。

設置場所によっては熱がこもり、周囲の温度が上昇しますので、設置場所には注意が必要です。



3.運転音について留意する

パワーコンディショナーは、太陽光発電システムが発電しない夜間は停止し、音は出ません。
運転開始時/終了時には、スイッチ音がしたり、運転時に冷却ファンから高周波音が発生します。

運転音が大きな製品でも、図書館内と同等の静かさなので、普段の生活では気にする必要はありませんが、設置場所には注意が必要です。



4.設置場所に注意が必要

パワーコンディショナーは、小型のエアコン程度の大きさです。

屋内型は、屋内配線の関係でブレーカー近くに設置するケースが多いようですが、ブレーカーが玄関や台所、脱衣所に設置されていることが多く、設置場所を近くに確保できないこともあります。

またパワーコンディショナーは、前述のように多少の発熱をともないます。
脱衣所など、密閉した狭い場所に設置すると、部屋の温度が上がる可能性があります。

電気製品なので、湿気にも注意が必要です。脱衣所などの湿気の多い場所では、パワーコンディショナーの基板部分が錆びるおそれれがあり、設置にはあまり向きません。

一部のメーカーは、家の外壁に設置できる屋外型や、屋内型を屋外に設置するための収納箱を用意しています。
屋内にパワーコンディショナーの設置場所がない場合は、屋外型や収納箱の使用を検討するとよいでしょう。

パワーコンディショナー設置場所を、現地調査等の際に販売施工業者に相談しておくことをオススメします。



5.災害時の自立運転機能について確認する

災害などで停電になった場合でも、一定以上の日射量があればパワーコンディショナー本体にあるスイッチを自立運転に切り換えることで、太陽光パネルで発電した電気を使用できます。

パワーコンディショナー自立運転用のスイッチやコンセントの有無について確認しておきましょう。


6.屋根面ごとの電圧の違いを一定にするための、回路数設計を確認する

太陽光パネルを一定の枚数をまとめて直列接続し、一定の電圧に揃えています。

南面に加えて東面や西面などにも太陽光パネルを設置する場合、南面と東面・西面で日射量が大きく異なり、南面と東面・西面の電圧が揃わなくなります。
東面・西面の列に「昇圧回路」を接続し、南面の電圧に揃える必要があります。

パワーコンディショナーの中には「昇圧」「接続箱」の機能を内蔵し、複数の列を直接接続できるものもあります。

南面以外に、東側・西側にも太陽光パネルを設置する場合は、回路数設計についても確認しましょう。


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