パワーコンディショナーには、交流・直流の変換やノイズ除去などさまざまな回路が組み込まれています。仕組みを理解できれば、パワーコンディショナーの重要性やメンテナンスの必要性などについてもより理解が深まるでしょう。今回は、パワーコンディショナーの仕組みや機能、種類や選び方について詳しくご紹介します。パワーコンディショナーの役割を知りたい方やパワーコンディショナーの仕組みがよくわからない方などは参考にしてみてください。
パワーコンディショナーの役割と仕組み
パワーコンディショナーは、電力の監視や制御をはじめさまざまな役割を担っています。太陽光発電事業を始める際は、パワーコンディショナーの仕組みについても理解しておくことが大切です。まずは、パワーコンディショナーの役割と仕組みを確認していきましょう。
直流電力を交流電力へ変換
太陽光発電の電気は、パワーコンディショナーに搭載されたインバーター回路によって交流へ変換されます。
電気は、直流と交流という2種類にわかれています。太陽光パネルから発電されているは、直流電力です。一方、オフィスや工場などで使用されている設備や機器の多くは、交流で稼働するため、太陽光パネルから発電は、そのまま使用できません。
このため交流へ変換するための仕組みが必要なのです。変換効率（交流電力へ変換できる割合）は多くの場合95％前後で、変換の際に多少の電力ロスが生じますが、自家消費や売電を行うためには欠かせない仕組みです。
太陽光発電システム内の電力を監視
直流・交流の変換のほか、パワーコンディショナーには電圧上昇の抑制などに関する機能が搭載されています。
電気事業法では、受電点の電圧を101〜107Vの範囲に保つことが求められています。電気は電圧の高い方から低い方へ流れていく性質があるため、電気を売るとき（すなわち送電線に電力を送るとき）は、系統よりわずかに高い電圧にする必要があります。しかし、電圧が上限の107Vを超えると売電が停止されてしまうため、パワコンは電圧が上がりすぎそうな場合に自動で出力を抑制し、系統電圧を安定させてくれるのです。
そのほか漏電の検知やノイズ抑制、異常発生時にシステムを保護する機能もあり、過電流や過電圧が発生しそうな場合にシステムを保護し、破損や火災などのリスクを抑えてくれます。
発電量の最大化
太陽光発電の発電量を最大化する役割も、パワーコンディショナーが担っています。
DC-DCコンバータは、太陽光パネルから発電された直流電力の電圧を調整してくれる回路です。電圧の調整に関する機能は、MPPT（最大電力点追従制御：Maximum Power Point Tracking control）と呼ばれています。
太陽光発電の発電量は、電圧や電流の組み合わせで変動しています。MPPTは、日射量の変動に応じて変化する電圧や電流から最適な組み合わせを自動で計算し、発電量を最大化しています。
停電時に自立運転モードへ切り替え
停電時には自立運転モードへ切り替わり、発電や電力供給を継続してくれます。
通常パワーコンディショナーは、電力系統と接続されています。電力系統とは、発電所から各建物や設備へ電気を供給するための設備のことです。停電が発生すると、パワーコンディショナーは、太陽光発電システムを保護するために電力系統との切り離しを行います。この機能を、自立運転モードと呼びます。
自立運転モードへ切り替えると、太陽光パネルから発電した電気をパワーコンディショナーで変換しながら自家消費でき、停電していても電気を使用できるようになります。自立運転モードの切り替え方法については、メーカーや製品によって異なります。
パワーコンディショナーの種類
パワーコンディショナーは、単機能型やハイブリッド型といった種類にわかれており、蓄電池と併用する場合にもかかわってきます。続いては、パワーコンディショナーの主な種類と仕組みを紹介します。
単機能型パワーコンディショナー
単機能型パワーコンディショナーは、太陽光発電もしくは蓄電池のどちらか一方のみ制御できるタイプです。
太陽光発電と蓄電池を導入した場合は、それぞれのパワーコンディショナーを接続し、電力の供給や充放電を行う必要があります。つまり、単機能型のパワーコンディショナー1台で制御できるのは、システム1台ということです。
別のパワーコンディショナーへ電力を送る際にも、再度交流変換しなければいけないため、電力を損失しやすく、価格が比較的安価な傾向にあります。
ハイブリッド型パワーコンディショナー
ハイブリッド型パワーコンディショナーは、蓄電池と太陽光発電の制御を行うことが可能です。
電力の直流、交流変換の回数が抑えられるため、単機能型パワーコンディショナーよりも電力の損失を軽減できます。また、自立運転モードの出力が大きい点も強みのひとつです。停電時でも多くの機器を同時に使用したいときは、ハイブリッド型から検討した方がいい場合もあります。
トライブリッド型パワーコンディショナー
住宅用太陽光発電、家庭用蓄電池向けの製品には、トライブリッド型パワーコンディショナーというタイプもあります。
トライブリッド型パワーコンディショナーとは、1台で太陽光発電と蓄電池、V2Hの制御を同時に行える製品のことです。V2Hは、電気自動車に貯められた直流の電気を交流へ変換し、建物内のコンセントや各設備へ電気を供給できるシステムを指しています。
トライブリッド型は、単機能型やハイブリッド型パワーコンディショナーより交流、直流変換の回数を抑えられるため、効率的に電気自動車へ充電したい、電気自動車の電気を効率よく活用したい場合にメリットの大きなシステムです。もちろん、自家消費を前提としているオフィスなどへの導入も可能です。
パワーコンディショナーの仕組みと寿命の関係
パワーコンディショナーは、さまざまな回路が組み込まれた精密機器です。長期間使用していると半導体が経年劣化していくため、不具合の発生につながります。そのため、定期的な点検、修理交換が必要です。
パワーコンディショナーの寿命は、新規設置から10年～15年程度とされています。使用状況によっては、8年程度で故障してしまうこともある上に、一般的にはパネルよりも早く寿命が来るため、早めにメンテナンスをする必要があります。
パワーコンディショナーの管理にもO&Mサービスの活用がおすすめ
パワーコンディショナーを含む太陽光発電の維持管理については、O&Mサービスへ相談してみましょう。O&Mサービスは、運用管理と保守点検を専門としたサービスで、パワーコンディショナーの維持管理についても対応してくれます。ここからはO&Mサービスの活用メリットをわかりやすく解説します。
遠隔監視で常時システム全体を管理してもらえる
O&Mサービスでは、遠隔監視サービスを受けられます。パワーコンディショナーを含め太陽光発電設備は、いつ異常が発生するかわかりません。しかし、現地で常時監視するのは現実的ではないでしょう。
O&Mサービスは、発電量をはじめとした設備の状態を遠隔で常時確認し、異常を発見した際は現地まで駆けつけて緊急点検や修理交換を行ってくれます。設備の異常を早期に発見しやすく、重大な問題へ発展する前に対処してもらえるのが大きなメリットです。
定期点検で各機器の状態を確認してもらえる
定期点検サービスを受けられるため、パワーコンディショナーの劣化なども早期に発見することが可能です。
O&Mサービスの基本プランには、定期点検が含まれています。定期点検は、年1回や2回などのペースでさまざまな点検を実施してくれるサービスです。
たとえば、以下のような点検、作業を実施してもらえます。
- 電圧や電気抵抗といった電気点検
- 太陽光パネルやケーブルの破損などを確認する目視点検
- 接続部のゆるみなどを確認する機械点検
- 敷地内の清掃
- 除草作業
- 太陽光パネルの洗浄
また、太陽光パネルやパワーコンディショナーなどに不具合が発生していれば、修理や交換作業を実施してもらえます。
リパワリングなどを提案してもらえる
O&Mサービスによっては、リパワリングなどの提案を行ってくれます。
リパワリングは、経年劣化したパワーコンディショナーや太陽光パネル、その他機器などを最新の製品へ交換したり、変換効率や発電量を向上させる機器を導入したりといった取り組みのことです。
弊社とくとくサービスでは、リパワリングにも対応しています。また、分散型パワーコンディショナーへ切り替えるため、一部の太陽光パネルで異常が発生したとしても全体への影響を抑えられます。
リパワリングについて気になった方は、ぜひお気軽にご相談ください。
パワーコンディショナーには太陽光発電を支える仕組みが搭載されている！
パワーコンディショナーには、太陽光パネルから発電された直流の電気を交流へ変換するインバーター回路、制御ユニット、電圧上昇の抑制機能、保護機能などさまざまな回路や機能が搭載されています。太陽光発電を支える重要な機器でもあるため、早期の点検、修理交換などが必要です。
パワーコンディショナーを含め太陽光発電の遠隔監視を依頼したい方やリパワリングなどさまざまな提案に対応したサービスを探している方は、今回の記事を参考にしながらＯ&Ｍサービスのとくとくサービスを検討してみてはいかがでしょうか。
とくとくサービスは、産業用太陽光発電の運用管理や点検、その他防犯、災害対策などに対応しています。また、リパワリングなどのご提案も行っているため、発電量の低下などでお悩みの方にもぴったりです。まずは、お電話やメールよりお気軽にご相談ください。
