ミドルソーラーの出力を高める秘策あり、Looopのキットは発電量が最大40％増える：蓄電・発電機器

導入コストと運用コストを抑えながらなるべく発電量を増やすには、低圧契約が適用される50kW未満のミドルソーラーが適する。Looopは50kW以上の太陽電池モジュールを接続することで、低圧契約を守りながら、年間発電量を最大40％増やすことが可能なキットを開発した。

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　導入コストと運用コストをなるべく低く抑えながら、最大の発電量を得るには、出力50kW未満のミドルソーラーが向いている。法制度上、50kW未満であれば、さまざまなコストアップ要因が除外されるからだ^＊1）。この50kW未満という制約を生かしたミドルソーラー構築用の製品の1つが、Looopの「MY発電所キット72」（1250万円、税別、配送費別）と「MY発電所キット60」（1150万円、同）だ。

＊1） 50kW未満は低圧契約で系統連系し、売電することが可能だが、50kW以上になると高圧契約が必要だ。高圧契約ではキュービクルなどの高圧受電設備を追加しなければならず、部材や建設コストが増える。電力会社との接続検討費用（21万円）を支払う必要があり、電気主任技術者を選任するか、委託する義務が生じる。

　特徴は2つある。まず、他のMY発電所キット製品と同様に、太陽光発電に必要な全ての資材や部品を含んでいることだ（図1）。

　土地の造成工事料金や組み立て料金はキットに含まれておらず、購入者に任されている^＊2）。太陽電池モジュールの配置設計や電気的な配線の設計についてはLooopの技術者のアドバイスを受けることができるため、工事や組み立て自体に困難を来すことはほとんどないという。なお、設置する土地としてMY発電所キット72は1000m²以上、同60は850m²以上用意する必要がある。

＊2） Looopに工事を依頼することも可能である。

図1　「MY発電所キット72」の設置例（栃木県真岡市）

　もう1つの特徴は50kW出力をうたう他社製品と比較して、発電量が多くなるということだ。太陽電池モジュールを72kW（または60kW）設置することで、発電量を稼ぐ。50kWという出力を得るには、太陽電池モジュールが50kW必要だ。50kW以上の太陽電池モジュールをなぜ追加したのだろうか。余剰の太陽電池モジュールを、太陽光発電所特有の事情を生かすために利用するからだ。

　太陽光の強度は日の出とともにゼロから高まっていき、正午に最大値へ達した後、日の入りに向かって下がっていく。従って、50kWの太陽電池モジュールを導入した場合、実際の発電出力が50kWになるとすれば正午前後のわずかな時間だけだ。

　72kWの太陽電池モジュールを導入すると、午前中と午後の出力が1.4倍程度高まる。正午前後は50kWを超えてしまうため、系統に出力する前に超過分をカットする必要があるものの、カットした電力よりも午前中、午後の増加分の方が多くなる。

　以上の説明は理想的な条件の場合を示したものだ。実際には太陽光を遮る要因が多い。雨の日もあれば曇りの日もあり、一時的に雲が現れることもある。さらに空気中にはちりがあり、季節によって太陽光の入射角にも差がある。さまざまな要因によって、50kWの発電ができることはまれだ。まれなのであれば、その分パネルを多く搭載して1年を通じた発電量を底上げした方がよい。

どの程度、発電が有利になるのか

　以上のような考え方は、シミュレーション上の数値でも確認できる（図2）。横軸は設置する太陽電池モジュールの出力（kW）だ。図では12kWから72kWまでを示した。縦軸は年間発電量（青色、kWh）と製品価格をkW単価（オレンジ色、円）で示したものだ。設置するモジュールの規模を72kWまで高めても、カットする電力が実際には少ないため、青色の線はほぼ一直線に右肩上がりになっている。大出力の製品ほど割安になっているため、導入規模を拡大するほどkW単価が下がり、購入者に有利であることが分かる。発電量1kWh当たりの単価を計算しても、12kWから72kWの範囲では導入量が72kWのときに最も割安になる。

図2　導入量と年間発電量、kW単価の関係

　次に、カットする電力の量が実際に少ないのかが問題だ。Looopは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が公表している年間の日照データを利用し、全国6カ所に設置した場合について計算結果を明らかにしている。

　72kWを設置したとき、仙台市では2.45％をカットする結果となった。甲府市（1.98％）、長野県伊那市（1.02％）、宮崎県都城市（0.64％）、広島県東広島市（0.63％）、京都市（0.49％）、茨城県笠間市（0.43％）が続く。いずれにしても午前中や午後に増える発電量と比較すると小さい値だ。なお、設置量を60kWに下げると、カットする量は仙台市（0.16％）、甲府市（0.09％）となり、これ以外の4都市はゼロになった。

電力をカットしても大丈夫なのか

　正午前後などに出力が50kW以上になった場合、余剰電力をカットして、何か不具合が生じないのだろうか。結論を言えば、何ら問題はない。

　余剰電力をカットし、系統に流さないようにする仕組みは、パワーコンディショナー内部に組み込まれている。パワーコンディショナーは太陽電池から受け取った直流電流を交流電流に変換して系統に流すために必要な機器だ。

　MY発電所キット72などでは田淵電機のパワーコンディショナーを採用している。「パワーコンディショナーの能力以上の太陽電池を接続した場合、問題となるのは電圧（開放電圧）だけだ。出力（W）と短絡電流（A）が仮にパワーコンディショナーの能力以上であっても問題はない。パワーコンディショナーが壊れることもない」（田淵電機のパワーコンディショナー担当の技術者）。MY発電所キット72などでは、太陽電池モジュールの数を調整し、開放電圧内に収まるようにしている。

　電力をカットする仕組みは、Looopの要望に従ってパワーコンディショナーに組み込まれた機能ではない。「（定格を超える電力をカットする）ピークカット機能は全てのパワーコンディショナーが備える一般的な機能だ」（同技術者）。開放電圧に注意していれば、ピークカットが起こる回数が増えたとしてもパワーコンディショナーの寿命には影響がないという。

　50kWの制限内で発電量を増やすLooopの手法はあまり目にしない設計だ。仕様よりも多い太陽電池モジュールをパワーコンディショナーに接続することが認められているとはいえ、技術的な保証があるのだろうか。「一般に、パワーコンディショナーの能力よりも多い太陽電池モジュールを接続することを推奨している。モジュールの量は出費と直結するため、通常はパワーコンディショナーの能力の1.2倍程度を搭載しているようだ。Looopと同じような発想を持った企業が他にもあるかもしれないが、太陽光発電の実績が多い企業でも、パワーコンディショナーの能力（定格出力）と同量の太陽電池モジュールだけを接続していることがある」。

　Looopの手法は技術的な裏付けがしっかりしている。設置する土地に余裕があり、コスト面でも有利であれば、むしろ積極的にこのような手法を取り入れることが望ましいことが分かる。