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太陽光発電のパワーコンディショナーとは?【価格や保証】

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目次

①太陽光発電のパワーコンディショナーとは?
②パワーコンディショナーの相場
③パワーコンディショナーの寿命や保障
④パワーコンディショナーの過積載とは?
⑤パワーコンディショナーの回路
⑥パワーコンディショナーの機能や装置

 

 

 

①太陽光発電のパワーコンディショナーとは?

 

太陽光発電で考える時に必ず聞く単語で「パワーコンディショナー(以下パワコン)」と呼ばれる装置がありますが、パワコンは小さめのエアコンぐらいのサイズで、壁掛けタイプが主流です。

 

そのパワコンを一言で説明すると、太陽光電池モジュールで作った「直流電気」を「交流電気」に変えて家庭内等の製品で使える様にする装置の事です。

 

電力会社に売電する時もこのパワコンを通って売電する役割も担っています。
ちなみにこの役割を「逆潮流」と呼びます。

 

人間で言えば血液が必ず集まってくる心臓の様な重要性がある事が分かりますね。

 

太陽光発電ではソーラーパネルの変換効率が一番重要視されますが、売電で1円でも多く儲けたいと思っているのであれば、パワコンの「最大定格出力」「変換効率」も気にしなければなりません。

 

仮に、太陽光パネルで発電した直流電力を「水」
パワコンの最大定格出力を「コップ」
パワコンの変換効率を「水を飲む人間」
に例えて考えてみます。

 

太陽光発電で100kWという水が作れました。
しかし、コップ(最大定格出力)が70kWしか入れられないのであれば、残り30kWの水は無駄となってしまいます。

 

また、その水の入ったコップを人間が飲む(変換効率)と水滴がどうしてもコップに付着してしまいますよね?

 

そうやって最初に発電した直流電力がパワコンによって交流電力に変換される途中事に、何%か削れてしまうので、パワコンの「最大定格出力」「変換効率」の大きさも重要なのです。

 

私が勝って言っているだけですが「太陽光モジュールの変換効率の2.5%」と「パワコンの変換効率の1%」は同じぐらいの重要性です。

 

 

 

②パワーコンディショナーの相場

 

パワコンの相場は、1kWあたり5万円~7万円と考えておけばよいでしょう。
しかし、あくまで相場ですので、「最大定格出力」「電力変換効率」「昇圧機能の有無」「屋内設置か屋外設置か」「絶縁方法」で価格は変わってきます。

 

 

最大定格出力

家庭用で3.5kW~5.5kW、産業用で5.5kW~500kWまで様々な「最大定格出力」があります。

kW数大きくなればそれに伴い価格も上がります。
家庭用だと20万~30万円がパワコンの相場と言われておりますね。
産業用だとメガソーラー対象にしている様なものは、それ一台で数千万円以上します。

「むちゃくちゃ高いな!」と思われている方も多いですが、それだけ重要な装置という意味でもあります。

 

 

電力変換効率

一般的なパワコンだと95%前後ですが、三菱電機のパワコンだと98%という製品もあります。
こちらも数字が大きくなれば金額も上がります。
最大定格出力と合わせて、分かりやすく金額の違いで出る部分になります。

 

 

昇圧機能の有無

パナソニック独自の言い方で
昇圧機能がある方をマルチストリング型、
昇圧機能がない方を集中型
と言っています。

 

この昇圧機能があると高いです。

 

昇圧機能があるとストリング単位がバラバラのパネル枚数でも繋げれる様になります。

 

上の画像を見て頂けば①と②が並列に並んでいると思います。
いくつパネルが並べられているか分かりませんが、例えば①の列のパネルが30枚と仮定すると、昇圧機能がなければ、②は同じ30枚にしないといけません

 

しかし、昇圧機能があれば、②は10枚だろうが50枚だろうがパネルを並べる事が出来ます

 

現在昇圧機能がない場合でも、後付で「マルチアレイコンバータ(昇圧回路付き接続箱)」を入れれば問題ありません。

 

 

屋内設置か屋外設置か

屋外に置く場合には、雨風にさらされる為、屋内よりも耐久性が良いです。
また、専用の箱が必要となりますので数万円程高くなります。

 

 

絶縁方法

⑤パワーコンディショナーの回路」でも同じ説明をしますので、簡潔に書きますが、「商用周波絶縁回路トランス方式」「高周波絶縁トランス方式」「トランスレス方式」があり、トランスレス方式が一番安いです。

 

 

 

③パワーコンディショナーの寿命や保障

 

パワコンの寿命は10年~15年と言われております。

 

対してメーカーの補償は、無償で10年。有償で15年まで伸ばせます。
しかし、有償と言ってもどのメーカーも2万円前後ですので絶対に保証は延期した方が良いです。

 

ただし、基本的に何処のメーカーでも「自然劣化でトラブルが起きた場合」「メーカーの指定する業者で取り付けた場合」の2点のみが保証の対象内となり、落雷やいたずら等では無償で対応は出来ないのです。

 

また、「②パワーコンディショナーの相場」でも書きましたが、1台1台が非常に太陽光発電のどの箇所を比べても高い装置となります。

 

故障で一部の部品を変えるだけの修理であっても数万円以上は取られます。

 

 

 

④パワーコンディショナーの過積載とは?

出展:経済産業省「前回のご指摘事項について」

一見、過積載と聞くと悪いイメージの様に感じ取られますよね。
トラックだったら100kgまでしか積めないのを130kgまで積んだり、韓国ではセウォル号事件と言って荷物の積みすぎで船が沈んでしまったり

 

しかし、太陽光発電の過積載は割と歓迎されています。
たとえば、4kWのが最大のパワコンであったら、6kWの太陽光発電モジュールを積めば積載率が150%となります。

勿論、4kWまでしか電力を取り出せないのですが、2つメリットがあります。

 

 

ピークで電力をロスしてもに、その前後の発電量が多い。

上の画像を見てもらえたら分かりやすいですが、「青い線=積載率100%未満」「赤い線=過積載」「黄色い線=スーパー過積載」と考えて下さい。

 

ちなみに150%以上になるとスーパー過積載と呼ばれる事が多いです。

 

赤い斜線部分があるのが分かると思いますが、この赤い斜線部分が積載率が100%のシステムと比べても多く発電出来て、結果として多少ピークでロスをしてもメリットがあります

 

だたし、過積載をやりすぎると建設コストが大きくなり過ぎて、投資額を回収出来ない可能性があるのと、メーカーによっても違いがありますが、MAXでも200%までしか過積載が出来ないのがデメリットです。

 

メーカーの規定以上の過積載を行うと保証の対象外となります。

 

 

10kW以上と50kW以上の壁をクリア出来る。

過積載のもう一つのメリットは、太陽光発電のkWはソーラーパネルの出力ではなく、パワコンの出力を見て決めている事です。

 

例えば、パワコンを9.5kW、太陽光パネルを12kWにすると、法律的には9.5kWと見なされるのです。
実は太陽光発電は「10kW未満と10kW以上」「50kW未満と50kW以上」で大きく違ってきます。

 

例えば、10kWの壁であったら売電単価の違いや売電年数の違い等。
50kWであったら保安規程の届出や電気主任技術者の選任といった明確な発電所になる等。

 

10kWの壁であったら、正直どっちが良いのか賛否はありますが、50kWの壁は未満の方が責任が弱いし維持コストの方が安いですからね。

 

 

 

⑤パワーコンディショナーの回路

 

パワコンの中身は、電気の流れる道筋があります。
俗に言う回路というものですが、パワコンには大きく分けて3種類の回路が存在しています。

 

「商用周波絶縁回路トランス方式」
「高周波絶縁トランス方式」
「トランスレス方式」
の3つがあります。

 

メリットデメリットは上の表を見て頂くとして、大きな違いは「トランス(変圧器)」があるかないかです。

 

トランスが無ければ、電子系統が絶縁状態にない為、落雷等で電気が逆流し太陽光パネルにダメージを与える事になります

 

ただ、現在はトランスレス方式が主流で「直流分検出機能」が付いているものが標準で、絶縁変圧器部を稼働させ直流電力が、家庭内の電化製品に流れるのを防いでくれます。

 

しかも他の方式よりも変換効率が1%~2%程高いというメリットもあります。

 

要するに3つ方式があるが、結局のところ「トランスレス方式」が一番という事ですね。

 

 

 

⑥パワーコンディショナーの機能や装置

 

パワコンで主に搭載されている機能は「自動運転停止機能」「最大電力点追従制御機能(MPPT制御)」「単独運転防止機能」「電圧上昇抑制機能」「直流分検出機能・直流地絡検出機能」という機能が備わっています。

 

その他「自立運転システム」「系統連系保護装置」というのも備わっています。

 

 

自動運転停止機能

出力が取り出せる条件になってから自動で稼働し始める機能です。
発電が出来ない夜間等は待機状態となります。
何かしらトラブルが発生して電力の逆流や直流電力の流出を止める機能ではありません。

 

 

最大電力点追従制御機能(MPPT制御)

出展:JAMA「最大電力点追従制御(MPPT : Maximum Power Point Tracking)とは」

太陽光発電の最大出力を常に追従させ、取り出せる様にする機能です。
太陽光パネルの発電量は「電圧(V)×電流(I)」で決定しますが、その最適点である組み合わせを一定間隔事に測定 また 過去のデータと比較し割り出す事が出来ます。

 

 

単独運転防止機能

出展:オムロン「太陽光発電システムは停電時に単独運転発生の危険性あり」

 

電力会社側(送電網を含む)でトラブルが起きた際に、太陽光発電所から電力会社へ継続的に電力が送られてしまうのを防止する機能です

もしこの機能がなければ「ショートによる火災」「作業員への感電」等が起きてしまいます。

 

 

電圧上昇抑制機能

太陽光発電で作った電気を電力会社へ売電する時の制御機能の事で、
電圧上昇抑制機能には、大きく分けて3つの方法があります。

 

「進相無効電力制御」
電力会社から抑制が掛かる前に、電流を遅らせる事により売電出来ない時間を短縮させる制御。

 

出力制御
太陽光によ目標の電力供給を超えた場合に電力会社から売電停止をさせる事が出来る

 

「力率一定制御」
力率一定で電圧が抑制される装置。最近では力率一定制御(力率値95%)を電力会社が採用しました。
95%になると40kWが最大出力の場合、38kWを超える電力は売電出来ない事になります。

 

 

直流分検出機能・直流地絡検出機能

回路がトランスレス方式に備わっている機能で、直流分が1%を超える場合や漏電があった際に検出停止する機能

 

 

自立運転システム

この機能は災害等で電力会社からの電力供給が止まってしまった場合、太陽光発電と電力会社を切り離し、独立した状態でも電源を使える状態の事を指します。

大きな災害では数日間電気が止まる事があるので、そんな時に想定される機能です。

本来の太陽光発電の使用用途ですので、上記の機能の中で皆さんが一番分かり易い箇所だと思います。

 

 

系統連系保護装置

過電圧継電器(OVR) 発電機等の故障で電圧が上昇した時に保護する装置
不足電圧継電器(UVR) 停電や短絡故障等によって電圧が低下した時に保護する装置
周波数上昇継続器(OFR) 周波数の過度の上昇異常を検出し発電機を保護する装置
周波数低下継続器(UFR) 周波数の過度の低下異常を検出し発電機を保護する装置
地絡過電圧継電器(OVGR) 電圧に異常が起きた時に電気回路を保護するための装置で漏電を防ぐ

 

電力会社と売電契約を結んだ時に必須の装置と位置付けられているのが系統連系保護装置です。

 

系統連系とは、簡単に言えば電力会社の送配電網と繋いである状態の事を言います。
常時繋いでいるので、太陽光発電所側で何かあった時に、速やかにインバーターを停止して電力会社や送電網にトラブルが起きないようにする装置です。

 

また、保護装置は「過電圧継電器(OVR)」「不足電圧継電器(UVR)」「周波数上昇継続器(OFR)」「周波数低下継続器(UFR)」
が必須となります。

 

高圧連系の場合は、上記に加えて「地絡過電圧継電器(OVGR)」が必要となります。

 

 

 

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