太陽光発電にはさまざまな専門用語がありますが、その中のひとつがストリングです。ストリングは太陽光パネルを構成する単位の1つで、発電効率にも関係しています。
そこで今回は、太陽光パネルのストリングについてどこよりもわかりやすくご紹介します。自家消費型太陽光発電を始める前に各用語を把握しておきたい方や太陽光パネルの仕組みや用語を理解した上で設置検討したい方などは、参考にしてみてください。
太陽光パネルのストリングとは？
太陽光パネルのストリングとは、モジュールを「直列」に配線でつなげた回路で、単位としては「1ストリング」です。複数のモジュールを「直列」につなぐことで、大きな電力を得ることができます。
しかし「直列」につなぐことで何処か1箇所でもモジュールが不具合を起こすと、同じ回路で「直列」につなげられたストリング全ての発電力が下がってしまいます。
ストリングの他にも単位がある
太陽電池の単位は小さい方から順に「セル」＜「モジュール」＜「ストリング」＜「アレイ」があります。各単位の特徴について詳しく説明します。
最小単位のセル
太陽電池の最も小さい単位を「セル」と呼び、1つの「セル」は10cm四方です。
「セル」1個だけでは0.5Wほどの出力しか出ませんが、複数組み合わせることで大きな出力を発揮できます。普段目にする太陽光パネルは、セルを組み合わせたものです。
セルを組み合わせて1枚のパネルにしたモジュール
モジュールはセルを組み合わせて1枚のパネルにしたもので、太陽光パネルの製品として出来上がった状態です。1枚のモジュールが何枚のセルで作られているかは、メーカーにより異なっています。
ストリングを並列に組み合わせたアレイ
アレイは、モジュールを「直列」に配線でつなげた回路のストリングを「並列」に組み合わせたもので、太陽電池の単位では最も大きい単位です。
アレイの容量（kW）の大きさが大きいと、パネル全体の発電量も高くなります。最適な発電のためには、「ストリング」と「アレイ」をどのように組むかにかかっています。
太陽光パネルの発電効率とストリング
太陽光パネルの発電効率は、ストリングのつなぎ方で大きく変動します。ストリングの異なるつなぎ方の違いについて紹介します。
直列にストリングを並べると影の影響を大きく受ける
ストリングを「直列」につなぐことで、高い電圧を生むことが可能ですが、「直列」につなぐと何処か1箇所でもモジュールが不具合を起こすと、同じストリング全ての発電力が下がってしまいます。
そのため、太陽光発電の周りに太陽光パネルに影を作る木や建物があると、それがわずかであってもストリング自体の発電効率が下がってしまう可能性があります。
部分的なロスにとどめるためには縦方向の配列も必要
影の影響を部分的なロスにとどめるためには、縦方向の配列も必要です。太陽光の設置をする前に、事前にパネルのどの部分に建物や木などの影が出るのかを確認しておき、発電損失を最小限に食い止めるようにストリングを工夫し、組む必要があります。
ストリングの構成はシリコンの種類で変わる
太陽光パネルには、大きく分けると「化合物系太陽光パネル」と「結晶シリコン系太陽光パネル」の2種類があります。
この2種類のパネルでは、発生する電圧や電流の大きさが異なります。「結晶シリコン系太陽光パネル」の場合には、ストリングを「直列」のみの配列にする必要があります。
「化合物系太陽光パネル」については、「直列」と「並列」を組み合わせて構成します。
太陽光パネルのストリングと関係しているパワコン
太陽光発電で発電した電力は「直流」であり、そのままでは電気機器などに使用することができないため「交流」に変換するパワーコンディショナーが必要となります。
パワーコンディショナーには「集中型」と「分散型」があり、それぞれ配置の仕方が異なります。どのような違いがあるのかを説明します。
1台で全てのストリングを管理できる集中型パワコン
集中型のパワーコンディショナーは、1台あたりの容量が大きいため多くの太陽光パネルの接続可能です。それぞれのストリングの出力を一本化して送ることができ、コスト面でも効率的に導入できます。
しかし1台に対する重要度が高く、故障した時には影響が大きく多大な発電ロスに繋がるリスクがあります。
大型の集中パワーコンディショナーが故障した場合は、専門家も太陽が必要となり、原因究明や復旧には時間がかかることも考えられます。
複数のパワコンで管理を行う分散型パワコン
分散型パワーコンディショナーは、1つのパワーコンディショナーにつなぐパネルが少ないため、使用するパワーコンディショナーの台数が増え、設置などの手間もかかります。
しかしパネル数が少ない分、不具合が出た場合の発電ロスを低く抑えることが可能です。また小型で構造がシンプルなので、保守や修理も簡単に行うことができます。
太陽光パネルのストリングに関する組み方でミスを招かないためには
太陽光パネルのストリングの組み方は、発電効率を大きく左右します。ここでは、組み方でミスを招かないようにするための方法を説明します。
実績豊富な施工業者を選定する
太陽光発電は20年以上にわたって使用できるため、その間は発電効率が最適な状態であることが求められます。
そのため、導入時の「ストリング」の組み方はとても重要です。
通常であれば、モジュールを多く結んだストリングの設計や、複数あるストリングの直列数をそろえるなどを行います。
しかし太陽光パネルの周りに樹木や建物があり、それらが影を作ったりすると発電の効率が大きく低減する可能性があります。
太陽光の設置をする前に、事前に設置する環境の観察などを行い、最適は設計を行う必要があります。
一般的な太陽光発電の施工業者でも、設計や施工に実績をともなったノウハウを持っていなければ、最適な設計は難しいと言われています。そのため、経験豊富な施工業者を選定することがとても重要です。
分散型パワコンでリスク分散
太陽光のパワーコンディショナーにも「分散型」と「集中型」の2種類があります。故障時のリスクを分散できることを考えると「分散型」のパワーコンディショナーを選ぶのが良いでしょう。
導入時の設置では、「分散型」は「集中型」よりも台数も配線も多く必要になりますが、コンパクトで構造がシンプルな分、故障時などの修理に関しては「集中型」よりも時間をかけずに行えます。
また「分散型」の場合は1つのパワーコンディショナーに配線されるストリングが少ないため、仮に1台が故障した場合にも発電ロスは少なくすみ、故障したパワーコンディショナーを取り替えれば復旧できます。
太陽光パネルの性能はストリングで変わる！
太陽電池の単位は、小さい順から「セル」＜「モジュール」＜「ストリング」＜「アレイ」です。最小単位の「セル」を組み合わせて1枚のパネルにしたものが「モジュール」で、「モジュール」を「直列」につないだ回路を「ストリング」と言います。
そして太陽光発電の発電効率は、この「ストリング」のつなぎかたが大きく影響します。
また設置する場所に影などができやすい場合は、状況に合わせて最適な設計を行う必要があります。
しかし実績をともなったノウハウを持っていなければ、最適な設計は難しいと言われており、そのためには経験豊富な施工業者を選定することがとても重要です。
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