太陽光発電を効率的に発電するには、日照時間や日射量の他、太陽光パネルの表面温度や気温に関しても目を向けて対策を講じる必要があります。しかし、「夏場なら晴れの日が多いから発電量を伸ばせる」と考えている方もいるのではないでしょうか？実は、太陽光発電は熱に弱いという性質もあり、夏場の運用に関して慎重に進めていく必要があります。
そこで今回は、太陽光発電が熱に弱い理由や運用時の注意点、対処法について詳しくご紹介します。太陽光発電の発電量低下に悩んでいる方や太陽光発電投資の効率的な運用方法を知りたい方などは、参考にしてみてください。
太陽光発電は熱に弱い？
太陽光発電は、熱に弱い部分もあります。特に夏場は、発電量低下といった事態に発展する場合もあります。それでは、その理由について確認していきましょう。
特に太陽光パネルは熱に弱い傾向
太陽光発電で熱に弱い部材・機器は、太陽光パネルです。
太陽光を直接吸収する表面は、冬場でも40℃を超えてしまいます。気温が30℃を超える夏場では70～80℃を超える場合もあり、特に結晶シリコン系のパネルは要注意です。
その詳しい理由については次で説明します。
パネルに搭載されているシリコンが熱に弱い
太陽光パネルの主流は、主に結晶シリコン系です。シリコンで構成された半導体は熱に弱い性質を持っているため、太陽光発電設備の中でも特に熱による影響を受けやすい部分のひとつです。
結晶シリコン系は、温度が25℃を超えた場合に発電効率低下といった事象を引き起こします。そのため結晶シリコン系の太陽光パネルを設置する方は、カタログスペックだけでなく、表面温度上昇による発電効率低下をシミュレーションしておく必要があります。
太陽光パネルの温度特性とは
太陽光パネルが熱に弱いという点を把握したあとは、温度特性について確認していきましょう。
25度を基準に発電効率が低下していく
冒頭でも触れたように、シリコン結晶系の半導体で構成された太陽光パネルは、表面温度が25℃を超えると発電効率が下がるという問題が発生します。
具体的には、パネルの表面温度が25℃を超えた場合、1℃上昇ごとに0.45％ずつ発電量が低下するとされています。
夏場の表面温度は70～80℃に達するため、25℃の場合と比較すると発電量は20.25～24.75％程度低下することになります。つまり晴れの日が多い夏は、かえって発電量が伸びにくい傾向にあることを意味します。
またアモルファス系の太陽光パネルは、表面温度1℃上昇ごとに発電効率が0.2％ずつ低下します。
温度が低ければ低いほど発電効率は向上
太陽光パネルの表面温度は、低ければ低いほど発電効率が上昇します。
半導体は熱に弱い一方、温度の低い環境で作動しやすい傾向があります。しかし、温度低下による急激な電圧上昇は、交流変換を行うパワーコンディショナの故障につながる可能性もあります。そのため、必ずしもメリットだとは言い切れません。
このような事態を避けるためには、太陽光パネルやパワーコンディショナ、ケーブルなどの選定を行う際、温度特性に関するノウハウも蓄積している施工業者へ相談することが大切です。
太陽光パネル以外で熱に弱い機器
太陽光パネルが熱に弱いことは既に説明しました。しかしこれ以外にも熱の影響を受けやすい機器があります。このような機器では、事前に温度特性を確認しておくと安心です。
それでは、太陽光パネル以外に熱の影響を受ける機器をわかりやすく紹介していきます。
パワーコンディショナ
温度上昇による影響を受けやすい機器の1つがパワーコンディショナです。（パワーコンディショナ：太陽光パネルから送電された直流電流を交流へ変換する装置、電力のコントロールなども行う）
多くの場合、本体の温度が40℃を超えると保護機能が働き、出力が抑制されます。これにより発電量が下がってしまいます。
温度上昇の原因は、気温や直射日光などの外部環境の他、内部から発生する熱も関係しています。パワーコンディショナは、パソコンのように内部の稼働率上昇に応じて本体の温度も上昇します。
太陽光発電の設計や製品の比較検討を行う際は、冷却ファン付きのパワーコンディショナを選んだり、日陰の多い場所に設置したりするようにしましょう。
ケーブル
太陽光パネルやパワーコンディショナに接続されているケーブルは、熱に弱い製品です。さらに抵抗値の上昇に伴い発熱する傾向があり、たとえば規定値を超える電流が流れた場合では、熱による断線や火災につながる場合もあります。
太陽光発電の施工業者に依頼する際は、許容電流値の確認と設置場所の年間気温を調べてもらい、発熱や外気温によるリスクを把握しておくことが重要です。
太陽光発電の熱対策
太陽光発電設備が熱に弱いという性質を把握したあとは、熱と発電効率低下対策について確認していきましょう。
熱による影響は、本体選びだけでなく周辺機器や設置場所の工夫で対応できる場合もあります。
熱に強い半導体を選ぶ
これから太陽光発電を設置する場合は、熱に強い半導体および太陽光パネルを選びましょう。
太陽光パネルに搭載されている半導体は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファス、HITといったシリコン系の他、CISというシリコン以外の化合物系があります。
シリコン系の中で熱に強い太陽電池は、単結晶とHITです。一方、多結晶シリコンとアモルファス系は熱に弱く、発電量の低下率が大きい傾向にあります。
CIS系太陽電池の主な特徴は、シリコンの含有量を減らしたことで熱に強く、発電効率の低下が起こりにくいという点です。また、10日・30日と稼働していくと、出荷直後の初期値よりも発電量が伸びやすいというメリットもあります。
スプリンクラーの設置
既に太陽光発電を設置している場合や太陽光設備以外で熱対策を施したい時は、スプリンクラーの導入を検討しましょう。
太陽光発電関連のメーカーには、太陽光パネル用のスプリンクラーシステムを開発している企業もあります。スプリンクラーは、敷地内に水をためる受水槽を設置し、配管とポンプユニットで太陽光パネルへ水を撒くシステムです。
その効果はパネルの表面温度や散水量によって変わりますが、発電量を数％改善できるとされています。また冬場の場合は、パネルに積もった雪の融雪効果も見込めます。
パワーコンディショナの出力を超える太陽光パネルの設置
熱による発電効率低下を防ぎたい時は、太陽光パネルの過積載を検討するのもおすすめです。
過積載とは、パワーコンディショナの出力を超える太陽光パネルを設置している状態のことです。
太陽光パネルで発電した電気は、その全てをパワーコンディショナで処理することはできません。
しかし、熱によって発電量が減少した場合は、過積載によって定格による出力を維持することが可能になります。
たとえば30％の過積載を行っていれば、熱の影響で定格出力から30％低下しても、通常時と変わらない発電を維持できます。
太陽光発電の熱対策が上手くいかない場合
最後は、熱対策を施しても上手くいかない場合に検討すべき対処法を紹介します。
太陽光発電を売却し別の場所で新たに設置運用
夏場の気温が他の地域より高い場合や、熱対策を行っても故障してしまう場合は、太陽光発電所の売却を検討してみましょう。
太陽光発電所は、太陽光発電専門の売買仲介サービスで売却することが可能です。
弊社とくとくファームの場合は、専任の担当者が設備の状況を現地調査などで確認し、売却額アップへ向けた保守点検を実施します。また、自社サイトにて物件情報を掲載し、買い手からの交渉を待ちます。売買の交渉や契約手続き、売却後の税務処理は、担当者が全て代行するので、売却へ向けたあらゆる手間を省略できます。
売却額には、売電収入に対して10％前後です。まとまった資金を得られるのが強みで、別の設備投資や太陽光発電投資を行うために売却という検討も行いやすいといえます。
売却は廃棄や移設よりコストを抑えられる
太陽光発電の売却メリットは、売却益だけではありません。
熱対策を行っても故障しやすい太陽光発電や、発電量が低下した太陽光発電は、そのまま稼働させても黒字化が難しい設備です。しかし設備を廃棄したり移設したりするには、多くの費用と時間がかかります。
一方、弊社とくとくファームの中古太陽光発電売却サービスは、利用料や仲介手数料など一切かかりません。さらに現金化までは、最短3日で完了します。
コストや時間という点でも太陽光発電所の売却は、廃棄や移設と比較してメリットの多いサービスなのです。
太陽光発電は熱に弱いことを理解した上で事業を展開するのが大切！
太陽光発電には、熱の影響を受けやすい機器も含まれています。特に太陽光パネルは熱に弱く、管理方法に注意を払う必要があります。パネル温度25℃を超えてしまうと、1℃上昇するたびに発電量が0.4％前後低下してしまいます。
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