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太陽光発電のパネルにかかる影(陰)の影響はどう考えるか?

太陽光発電のパネルにかかる影(陰)の影響はどう考えるか?

 

発光ダイオード(LED)は電流を流すと発光します。太陽光発電はその逆であり、光を照射すると電流を
発生します。電流の大きさは光の強度に比例します。太陽電池を等価回路で表すと、電流源とダイオー
ドが並列接続されたような形に表すことが出来ます。そのため、光の当たってない太陽光モジュールは、
ダイオードが直列に逆接続されたのと等価になり、抵抗として働きます。

 

 

 

太陽光パネルに建物、電柱、木の枝などの影がかかると発電量が低下します。発電量の低下する度合
いは、単純に影の面積に比例しません。(たとえばパネルの10%に影がかかった→出力10%低下ではない)

 

その理由は、屋根の上に設置された太陽光パネルは、複数の系統ごとに直列に接続されているため、
その中の一枚に影がかかると、陰の部分が電流の流れを妨げる抵抗のような働きをして、一部の影でも
その系列全体に影響を及ぼすからです。そのため、実際のほとんどのパネルにはこの影による影響を低減
するために、影の部分をバイパスするバイパスダイオードが取り付けられています。

 

 

しかし、影の面積が大きいと、場合により接続されている1系統が発電に寄与しなくなるケースがあります。
どうしても影が生じる場合は、電気的にバランスが取れるようなパネルの系列構成を考える事が重要です。

 

 

影の影響を少なくするパネル配置は具体的にはどうするの?

 

影の影響を少なくするための工夫について考えたいと思います。

 

 

エコ丸の家の屋根には影(陰)が少しかかるので、その影響を少しでも無くすために
パナソニック(施工店)から、我が家のパネルの配置図を事前にもらいました。

 

パナソニックからもらった太陽光パネルの配置図

 

 

パネルの配置と系統回路が分かったところで、では実際にどのように影が発生するのか時系列で
写真を撮ってみました。(撮影3月中旬頃)

 


昼ごろに電柱の影がかかります。

夕方になると隣の家の影がかかります。

 

1日を通してみれば、いろんな形で影がかかっていることが分かりました。
細い電線の陰などはほぼ無視しても問題ありません。(特に単結晶は)

 

 

では次に、発生する陰のエリアをパネルの配置図に重ね合わせるとこんな感じになります。

 


太陽光パネルの配置図に影のエリアを重ね合わせる

 

 

最後に展開図にするとこのようになります。まず電柱の影だけ考えると・・・

 


展開図(単結図) 電柱の影

 

 

陰の影響を少なくするためには、
電気的にバランスが取れるようなパネルの系列構成を考える事が重要です。
電気的にバランスがいいとは、系統ごとの発電量に差が出ないようにすることです。

 

この例だと3枚に陰がかかりますが、一番いいのは1系統1枚ずつ影が出来るのがバランスが
いい状態です。逆に1系統だけ3枚に陰がかかるのが、バランスが一番悪い状態です。
並列接続されたストリング間に電圧差があると効率が落ち、パネルにもあまり良くありませんので、
ダイオードが入っているとはいえ、なるだけそのような状態にならないように、パネルの配列を考え
る必要があります。

 

しかし最近では、マルチストリング方式のパワーコンディショナが発売され、
電気的バランスの悪さによる発電量の低下を回避できるようになって来ました。

 

 

まとめ

まずは、パネルを影のかからないところに設置する。

細い電線の影(陰)は無視してよい。

陰がかかる場合は電気的にバランスが取れるようなパネルの系列構成にする。

 

 

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