発電効率の要「産業用パワーコンディショナ」

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記録的な成長を遂げた太陽光発電

欧州太陽光発電産業協会(EPIA)より、世界の太陽光発電の全設備容量が100GWを上回り、風力発電においても2012年度に設置された設備容量は44.7GWで過去最高の年間伸び率を記録したと発表された。2012年度は太陽光発電業界、風力発電業界ともに大成功の年だったといえる。
特に太陽光発電の設置容量の伸びは、2012年度の単年でみても30GWという途方もない数字が示す通り、増加の一途を辿っている。日本国内においても設置容量は2.5GWで過去最高を更新し、まさに花形産業へと変貌を遂げている。

再生可能エネルギーとして太陽光発電が世界中の注目を集める中、日本では2012年7月よりスタートした全量固定買取制度が太陽光発電事業を普及拡大させる火付け役となった。太陽光発電の電力は1キロワット時あたり37.8円(税抜36円)、買取期間は20年間という好条件で電力会社に売電できるため、ビル屋上、工場屋根、マンション屋根を有効利用しようとするケースや、新たな土地活用の手法として取り入れる動きも活発化している。

学校でも、太陽光発電の導入を促進するスクールニューディール構想が提唱されるなど、世界各国に劣らず太陽光発電の機運は高まっている。

パワーコンディショナは太陽光発電システムの要

技術革新が盛んに行われる太陽光発電システムの中でも、太陽電池モジュールで発電された直流電流を交流電流に変換するパワーコンディショナ(パワコン)が重要視され、変換効率の向上が強く求められている。ともすれば、モジュールばかりに話題が集中しがちだが、システムの要はパワコンであるとする関係者も非常に多いのである。

パワコンは、太陽電池モジュールで発電した直流の電気を交流に変換し、その電気を電力会社の電力網へ送り出す役割を担っている。パワコンの機能が十分でなければ、どんなに発電容量を増やしてもロスが出て大きな損失となってしまう上、定期的なメンテナンスや部品交換を必要とするなど、モジュールとは違って非常に気を使う機器なのだ。

最近では、全量買取制度で加速する大規模太陽光発電所(メガソーラー)を視野に入れたパワコンの開発や、パワコンと昇圧用変圧器、受配電盤など変電設備のパッケージ商品もリリースされるなど、産業用パワコンの市場競争が激化している。

パワーコンディショナの能力指標

パワコンの能力を推し量るのは基本的に「変換効率」と「定格容量」だ。最大出力が同じであったとしても、変換効率が少し変わるだけで発電量は大きく変化するのである。

例えば、100kWシステムを設置した際、予想できる年間発電量はおおよそ100MWhだ。その際、変換効率が1%違うだけで、電力量は1000kWhも変わり、売電価格に換算すると42,000円違うこととなる。
このように、直流から交流に変換する際に多少のロスが発生するため、それを最小限に抑えることが発電量に大きく影響してくるのである。

定格容量は、出力可能な電力の最大値を指す。設置する太陽電池モジュールの最大出力は、基本的にはパワコンの定格容量以下でなければならないが、メーカーによっては、定格容量の1.2~1.3倍の太陽電池モジュールが接続可能なものもリリースされている。

これは、パワコン以外にもシステムの設置条件によって多くの場合、実効発電量は8割程度になるのという見方から許容されているものである。同一のメーカーであれば、定格容量の高いパワコンのほうが高額であることが通常で、システム容量が収まる最小値の定格出力を持つパワコンを選ぶことが、価格的にも安く抑えられる。
また、産業用パワコンの場合、出力レベルごとの変換効率特性が非常に重要になってくる。

メーカーによっては、最大出力時の変換効率は高いものの、低出力時は低いというケースもあり、また反対に低出力時から高出力時まで平均的な変換効率で推移していくものもあるなど、その特性は製品によって異なる。
パワコンを選定するときは、単に変換効率だけにとらわれず、システムの立地や外的環境も視野に入れ、最適な変換効率特性を持つパワコンを選ぶべきである。

長期出力保証のあるモジュールとは違い、パワコンは20年間のうち一度の修理または買い替え費用を盛り込んで収支シミュレーションするのが一般的な考えだ。決して妥協のない製品選定をしたいところである。

産業用パワーコンディショナの主なメーカー

明電舎パワーコンディショナ

明電舎(MEIDENSHA)

【主な製品】SP310-250T
定格容量:250kW
変換効率:96.5%
入力運転電圧範囲:400〜750V
電気方式:三相3線式
外形寸法:1200㎜×1950㎜×1000㎜
質量:1900kg

三社電機パワーコンディショナ

三社電機(SANSHA DENKI)

定格容量:250kW
変換効率:96.2%
入力運転電圧範囲:330V~750V
定格入力電圧:500V
電気方式:三相3線式
使用温度範囲:-10~40℃
外形寸法:1200㎜×2150㎜×1000㎜
質量:2300kg

ダイヘン パワーコンディショナ

ダイヘン(DAIHEN)

【主な製品】P250JDT1-A02
定格容量:250kW
変換効率:95.7%
入力運転電圧範囲:DC270V~700V
定格入力電圧:DC450V
電気方式:三相3線式
使用温度範囲:-10~45℃
外形寸法:1390㎜×990㎜×2110㎜
質量:2500㎏以下