太陽光発電システムのパワーコンディショナは具体的にどのような役割を担っているのか、パワーコンディショナの選び方で後悔しないために何に注意が必要なのかわかりにくいですよね。

 

そんなお悩みにお答えします。

 

✅本記事の内容

• 太陽光発電のパワーコンディショナとは？
• パワーコンディショナの主な役割
• パワーコンディショナの違い－初級編－
• パワーコンディショナの違い－中級編－
• パワーコンディショナの寿命
• パワーコンディショナの選び方

 

✅本記事の信頼性

・現役の某太陽電池メーカーの営業マンが監修(営業キャリア10年以上)

・営業実績は、住宅用太陽光発電を200棟/月を販売継続(2年以上)

 

本記事を読むことで、太陽光発電システムの中のパワーコンディショナが具体的にどのような役割や機能があって、正しいパワーコンディショナの選び方がわかるようになります。

 

太陽光発電のパワーコンディショナとは？

 

まず、パワーコンディショナとはそもそも何なのかから見ていきましょう。

 

大前提として太陽光発電システムは、太陽電池、パワーコンディショナ、太陽電池を固定する架台、ケーブル、接続箱、交流集電箱、監視システムなどの機器で構成されたシステムになります。

 

パワーコンディショナの主な機能は、太陽光発電で発電した「直流の電気」を「交流の電気」に変換することです。

 

つまり、太陽光発電で発電した電気（直流電力）はそのまま使える電気にはなっておらず、パワーコンディショナによって使える電気（交流電力）に変換されているということになります。

 

パワーコンディショナの機能は、直流電力から交流電力に変換するだけでなく他にも３つの機能があります。（後ほど解説）

 

1. 直流・交流変換
2. 系統連系保護
3. 逆潮流制御機能
4. 自立運転

 

また、日本国内ではパワーコンディショナのことを略してパワコンまたは、PCS（Power Conditioning System）と呼ばれることもあります。

 

最近のパワコンは、発電量データやエラーコードをインターネット経由でスマホ・PCで見れるようになったり、遠隔地からパワコン操作や監視ができるようになってきております。

 

パワコンの進化によって、現場に出向くことなく発電所の故障要因をオンラインで推定することが可能になったということです。

 

一方、再エネ電源の増加と系統受け入れ能力不足により、需給バランスが崩れ、再エネ電力を一時的に抑制する出力制御が始まりました。

 

リアルタイムで発電所を制御する、オンライン化出力制御の仕組みづくりが求められていますが、パワコンがそのキーコンポとなります。

 

太陽光発電のパワーコンディショナの主な役割

 

次に、パワーコンディショナにはどのような役割があるのか、主な役割をみていきましょう。

 

✅パワコンの主な４つの役割

1. 直流を交流に変換
2. 系統連系保護機能
3. 逆潮流制御機能
4. 自立運転機能

 

パワコン役割①：直流を交流へ変換

私たちが日常的に使用している家電製品は「交流電力」です。

 

交流電力は変圧がしやすい、通電中の遮断がしやすいなど安全に電気を使うために役立っています。

 

しかし、太陽光発電で発電された電気は「直流電力」でそのまま家庭で使用することはできません。

 

そのため、直流電力を交流電力へ変更する必要があり、その役割を担っているのがパワーコンディショナです。

 

パワコン役割②：系統連系保護機能

系統連系とは発電した電力を一般の送電線や配電線へ流すために、電力の系統に接続することを指します。

 

電力会社から電気を買ったり、太陽光発電で電力は余った際に電力会社へ売電したりする際に必要です。

 

電力会社は電力を供給する際に周波数や電圧を調整しています。

 

家庭に太陽光発電を設置する場合、太陽光発電は電力会社の管理から外れますが、電力自体は電力会社と系統連系しているため、一家庭の太陽光発電に何らかの不具合が発生すると連系している系統すべてに影響が出る可能性があります。

 

自宅や連系している地域一帯に影響が出ないように不具合が生じた場合にパワーコンディショナが電力を遮断し、系統連系から切り分ける機能が系統連系保護機能です。

 

系統連系保護機能がないと安全に電力を使用することができず、電力の供給が不安定になります。

 

電力を安全に使用でき、電力の供給に影響を及ばさないため系統連系保護機能はパワーコンディショナの重要な機能の1つです。

 

パワコン役割③：逆潮流制御機能

逆潮流とは、系統連系している太陽光発電が発電した余剰電力を電力会社へ逆に流すことを指します。

 

 

電気は電圧の高い方から低い方へ流れる性質があるため、逆潮流させるためには電線内の電圧より高い電圧を維持する必要があります。

 

逆に電力を買うためには電線内の電圧より低い電圧にしなければなりません。

 

逆潮流制御機能は売電時や自家消費など使い方によって、自動で調整を行う機能のことです。

 

パワーコンディショナは余剰電力を系統に流すときは電圧を上げ、電力を買うときには電圧を下げる役割も担っています。

 

また逆潮流時には電圧の過不足が発生しないように自動的に調整する機能も備わっています。

 

パワコン役割④：自立運転機能

自立運転とは停電時に発電した電力を建物内で使用する方法です。

 

災害などの非常時に電力が使用できない場合でも、太陽光発電が発電している限りパワコンの自立運転機能を使って建物内で電力を使用することができます。

 

自立運転機能がついているパワーコンディショナは約1,500Wの電力を使用できます。

 

電力消費が少ない家電製品は同時に使用することが可能です。

 

ただし、エアコン・電子レンジ・ドライヤーなど電力消費が大きい家電製品を使うのには向いておりません。。

 

最近のパワーコンディショナは自立運転機能が付帯している機種も多いですが、対応していない機種もありますので自立運転機能があるかないかの確認は忘れないようにしましょう。

 

太陽光発電のパワーコンディショナの違い-初級編-

 

ここまではパワーコンディショナの主な役割について解説してきました。

 

具体的にパワーコンディショナによって確認するべきポイント、パワーコンディショナの機能の違いを初級～中級に分けて解説します。

 

まずは初級編の５つは確認していきましょう。

 

✅パワコンの違い５選（初級編）

1. 最大定格出力
2. 変換効率
3. サイズ、設置場所
4. 価格
5. 保証年数

 

最大定格出力

最大定格出力とは、パワーコンディショナが出力できる最大の電力量です。

 

太陽電池の発電量が4kWの場合、パワーコンディショナの最大定格出力が3kWだと最大3kWまでしか電力変換ができません。

 

つまり、1kW分は変換されずにロスしてしまうということです。

 

太陽電池とパワーコンディショナの最大定格出力のバランスが重要になります。

 

 

具体的には、パワーコンディショナの1.2倍程度の太陽電池容量が推奨されております。

 

理由は、太陽電池は天候が良い時でも設備容量の70～80%程度しか発電しないため、少しパワーコンディショナの容量は小さい方が良いです。

 

✅設備容量100％の発電が出せない理由

1. モジュール温度が25℃以上は発電量が劣化する
2. 日射量1,000W/㎡が太陽電池容量が100％出せる条件だが、1,000W/㎡はほぼ出ない

 

また、パワーコンディショナの種類によって、太陽電池の過積載の設計をすることも可能です。

 

つまり、パワーコンディショナの1.2倍以上の太陽電池容量を組み合わせるということになります。

 

何%までの過積載が可能かはパワーコンディショナ毎に異なりますので、設置時にメーカーに確認するようにしましょう。

 

変換効率

太陽光で発電した電力は「直流電力」であり、そのまま家庭で使用することはできません。パワーコンディショナを通して、「交流電力」へ変換する必要があります。

 

太陽光発電で発電した直流電力をパワーコンディショナを通じて交流電力にする際に、すべての電力を交流電力へ変換することはできません。

 

直流電力を交流電力へ変換する効率のことを「変換効率」と呼びます。

 

 

現在販売されているパワーコンディショナは95%前後であり、変換効率が高ければ高いほど、太陽光発電で発電した電力が効率的に変換されます。

 

変換効率はパワーコンディショナの性能を表す1つの要素であり、効率が高いほど性能が高いパワーコンディショナです。

 

サイズ・設置場所

パワーコンディショナは性能や容量によってサイズが異なります。

 

また、設置できる場所もパワーコンディショナによって変わります。

 

ここでは屋内設置型・屋外設置型、それぞれの特長をみていきましょう。

 

屋内型パワーコンディショナ

 

家庭用の太陽光発電で使われるケースが多く、サイズが小さくコンパクトで、自立運転端子のコンセントがパワーコンディショナ本体についています。

 

停電時に電気が簡単に取り出せて、比較的安価なのが特長です。

 

一方、密閉度が高くないので設置場所の制約が多く、ほこりっぽい場所や湿度が高い場所は不具合に至るケースがあります。

 

また、モスキート音がどのパワーコンディショナでも発生しますので、神経質な方は注意が必要です。

 

屋外型パワーコンディショナ

 

野立て発電所や工場屋根上の発電所で使われているケースが多く、密閉構造になっており、設置場所の自由度が高い特長があります。

 

設置場所やモスキート音も気にならないのは屋外型パワーコンディショナのメリットです。

 

海岸近くでも設置できる塩害対応の機種もあります。

 

反面、サイズが大きくなりがちで、比較的価格が高いことや自立運転コンセントが必要な場合は機種の選定に注意が必要です。

 

価格

太陽光発電システムは技術の進歩により、価格が下がっている傾向にあります。

 

太陽光発電システムを構成する中で太陽電池に次いでコストがかかるのはパワーコンディショナです。

 

複数社から相見積もりを取るなど十分に検討を行いましょう。

 

保証年数

太陽電池の保証期間は20～30年のものが多いですが、パワーコンディショナの保証期間は10～15年です。

 

住宅用太陽光発電システムを一式で購入する場合はシステム全体として保証がつくことが多いですが、産業用太陽光発電システムを一式で購入する場合は太陽電池、パワコンなどは各機器ごとに保証が付くことが一般的になります。

 

メーカーによって保証内容や期間が違うので、どのような保証になるか、事前に確認を行いましょう。

 

太陽光発電のパワーコンディショナの違い-中級編-

 

次に、パワーコンディショナの違いの中級編です。

 

パワーコンディショナの内部構造や専門的な知識を含みますので、自宅等、戸建住宅への設置を検討している方は次の「太陽光発電のパワーコンディショナの寿命」をご覧ください。

 

✅パワコンの違い３選（中級編）

1. 内部構造
2. トランス（変圧器）の有無
3. 設置様式

 

内部構造

パワーコンディショナは単相パワーコンディショナと三相パワーコンディショナの2つに分かれます。

 

簡単な見分け方は、単相パワーコンディショナは住宅用太陽光発電に使われて、三相パワーコンディショナは工場や倉庫の屋根上の産業用太陽光発電に使われることが多いです。

 

単相型パワーコンディショナ

 

家庭用の100V/200Vの電気方式で動かすことができて、配線がシンプルかつ絶縁トランスが不要（トランスレス方式）です。

 

また、変換効率が比較的高く、騒音が小さく、比較的コストが安いなどメリットがあります。

 

デメリットとしては、三相と比べて送電効率が悪く、容量の小さいタイプが中心になります。

 

三相型パワーコンディショナ

 

単相パワーコンディショナと比べて少ない電流で同じ電力が得られるので損失が少なく、容量の大きいのもがあります。

 

具体的には、50kW、100kW、500kWのパワーコンディショナなどです。

 

太陽電池容量が大きくなったとしても、パワコンの台数を減らす事ができるメリットがあります。

 

デメリットは、絶縁トランスが必要になり、音が大きく、変換効率が低いものが多い点です。

 

トランス（変圧器）の有無

トランスレスかトランス内蔵型の2つのタイプがあります。

 

基本的には、三相パワーコンディショナのみでの違いで単相パワーコンディショナはトランスの有無はありません。

 

三相パワーコンディショナで、トランスを新たに設置しないといけないタイプなのか、パワコンが賄えるタイプなのかの違いになります。

 

 

トランスレス方式

 

変圧器（トランス）を使わずに、直流電圧をコンバータ（DCDCコンバータ）で調整し、インバータで交流電力に変換するタイプです。

 

変換効率が高いことや、シンプルな構造のため比較的低コストにできることがメリットと言えます。

 

ただし、変換前後の電流を完全に絶縁する仕組みがないため、パワーコンディショナが故障したときに電化製品に故障が広がる可能性がゼロではありません。

 

家電製品によっては絶縁変圧器部で備えをしているのが一般的です。

 

高周波絶縁トランス方式

 

電圧調整のために変圧器が組み込まれたタイプです。

 

高周波変圧器で直流電流と交流電流を分断しているので、直流電流が漏れ出ることによるトラブルを防げます。

 

設置様式

簡単に言うと、パワーコンディショナ1台あたりが大容量のタイプと小容量で複数台を設置するタイプの違いです。

 

集中型

 

1台あたりの容量が大きく、各ストリングを集電箱に集め、ひとまとめにしてパワコンに接続します。

 

台数が少ない分、設置やメンテナンスの簡素化になります。

 

デメリットとしては、故障が発生したら複数のストリングがまとめられているので、故障個所の発見に手間取り、システム全体に影響します。

例えば、パネル130kWでパワコン100kWを1台で稼働していた場合、1台のパワコンが故障だけで全体の発電が停止することになります。

 

分散型

 

複数のパワコンでシステムを構成する方法で、パワコン1台ごとに接続される太陽電池が分かれているので、他のユニットに影響がありません。

 

つまり、仮にパワコン1台が故障した場合は、そのパワコン1台に繋がっている太陽電池の発電はされませんが、他パワコンに繋がっている太陽電池は元気に発電をし続けられるということです。

例えば、単相5.5㎾パワコンを9台で構成した場合、1台故障しても、9分の1の発電ロスで済みますので、リスク分散が出来ていることになります。

 

パワコン毎に発電量を監視することで、異常の早期発見がしやすく、安定稼働につながります。

 

昔は、集中型パワーコンディショナが一般的でしたが、今ではリスク分散の観点で分散型パワーコンディショナが主流になります。

太陽光発電のパワーコンディショナの寿命

 

一般的にパワーコンディショナの寿命は10〜15年になります。

 

太陽電池の寿命は20～30年であり、パワーコンディショナは太陽電池と比較すると寿命が短いです。

 

パワーコンディショナの保証年数は、購入時に5年～15年程度はついています。

 

購入時に有償の延長保証で20年保証のパワーコンディショナもありますので、保証年数を変えられるパワーコンディショナであれば保証年数をどれくらいを希望するかでパワーコンディショナの金額も変わってきます。

 

太陽電池は20年以上は発電し続けられる機器になるため、太陽光発電システムを長く使い続けるためにはパワーコンディショナは少なくとも1回は交換が必要なことは認識しておくべきです。

 

パワーコンディショナの種類にもよりますが、住宅用太陽光発電用のパワーコンディショナであれば約20万円程度で、産業用パワーコンディショナはパワコン容量によって50万円～数百万円など大きく金額が異なります。

 

太陽光発電を購入する際に購入するパワーコンディショナの保証年数が何年なのか、また購入する場合はどれくらいの費用がかかるのかは事前に販売店に確認しておくことをオススメします。

 

太陽光発電：パワーコンディショナの選び方

 

次に、パワーコンディショナの選び方を見ていきましょう。

 

✅パワーコンディショナの3つの選び方

1. 過積載率
2. 設置場所
3. メンテナンス

 

ポイント①：過積載率

ポイント1つ目が、パワコンの定格出力に対して太陽電池の過積載率をどれくらいにするかです。

 

太陽光発電は晴れている時でも太陽電池の定格出力の70～80%程度しか発電が見込めません。

 

日本では、雲一つない快晴と言われる（日射強度が強い）日は少なく、曇りや雨の日が多いです。

 

つまり、日射強度が弱い環境にある日本では多少の過積載をした方が太陽電池とパワーコンディショナの相性が良いということになります。

 

具体的には、パワーコンディショナの定格出力の1.2倍～1.8倍程度の太陽電池容量でシステムを組むケースが多いです。

 

デメリットとしては、晴れている時はピークカットが発生してしまうことがあります。

 

 

晴れの日にピークカットないように過積載率は抑えた形でシステムを組むのか、曇りや雨の日に最大限発電量を高めるために過積載率を高めにシステムを組むのかはお客様次第です。

 

もちろん、過積載がどれくらいまで対応できるのかはパワーコンディショナの性能により各機種ごとにばらつきがあります。

 

太陽電池をパワーコンディショナの出力以上に設置することで、太陽光発電システム全体のコストパフォーマンスを向上させることをオススメします。

 

ポイント②：設置場所

ポイント2つ目が、パワコンの設置場所をどこにするかです。

 

パワーコンディショナは太陽光発電システムの中では心臓部と言われるくらい重要な役割で、かつパワーコンディショナ自体が精密機械のため、各機種ごとの推奨設置環境は順守しなければ故障の原因になります。

 

具体的には、下記のような場所は推奨されておりません。

 

✅屋内パワコンの場合

• ほこりっぽい場所
• 熱がこもる場所
• 湿気が多い場所
• メンテナンススペースが確保できない場所
• 寝室や寝室の近くの場所

 

✅屋外パワコンの場合

• 直射日光が当たる場所
• 海岸の近く
• 標高が高い場所

 

海岸の近くに設置する場合は、屋内パワコンにするか、塩害対応されている屋外パワコンを選ばなければいけません。

 

また、近隣住民とトラブルになるのはパワーコンディショナの音です。

 

パワーコンディショナは稼働時に30～50dBのモスキート音を発します。

 

普段の生活では気にならない音も日の出の早い夏場の朝方などの静かな時間帯では、耳障りな音になったり、音に敏感な方にとっては苦痛になりかねません。

 

音に敏感な方や住宅が密接している場所へ設置する場合は、音についても十分に検討して設置場所を決定しましょう。

 

ポイント③：メンテンナンス

ポイントの3つ目が、メンテナンスです。

 

定期的なメンテンナンスをすることで、パワーコンディショナの故障は避けることができます。

 

具体的には、太陽光発電を設置してから1年後とその後は4年周期で定期点検を実施することが国から推奨されております。

 

また、万が一故障した場合の各パワーコンディショナメーカーで対応の違いがあることも事前に把握しておくことが重要です。

 

 

一般的には、日本国内のメーカーであればオンサイト対応と言って発電所現場にメーカーが出向いて、原因を確認して対応していきます。

 

一方で、海外メーカーであればセンドバック対応と言って不具合の原因は確認されず新しいパワーコンディショナを現地に納品する対応となります。

 

海外メーカーでは原因究明もされず、現地での取付作業は現場負担となってしまうため、万が一故障した時の各パワーコンディショナメーカーのアフター対応がどうなっているのかは確認しておくようにしましょう。

 

太陽光発電のパワーコンディショナの役割と違いをわかりやすく

 

今回は、パワーコンディショナの役割や機能、選び方についてお伝えしました。

 

改めて、パワーコンディショナの役割や機能について確認しておきましょう。

 

✅太陽光発電のパワーコンディショナの主な役割

• 直流を交流へ変換する
• 系統連系保護機能
• 逆潮流制御機能
• 自立運転

 

また、パワーコンディショナごとに性能の違いがありました。

 

家庭用太陽光発電のパワーコンディショナで抑えておくべきことは「初級編」で、産業用太陽光発電のパワーコンディショナで抑えておくべきことは「中級編」で解説しました。

 

✅太陽光発電のパワーコンディショナの違い-初級編-

• 最大出力
• 変換効率
• サイズ・設置場所
• 価格
• 保証期間

 

✅太陽光発電のパワーコンディショナの違い-中級編-

• 内部構造
• トランス（変圧器の有無）
• 設置様式

 

最後に、パワーコンディショナの選び方で抑えておくべき3つのポイントは下記の通りです。

 

✅パワーコンディショナの3つの選び方

1. 過積載率
2. 設置場所
3. メンテナンス

 

太陽光発電システムは20年以上は発電し続けられる寿命の長い商品ですが、パワーコンディショナは唯一故障が起きる精密機械になります。

 

万が一、故障した場合のアフター対応や交換費用がどれくらいかかるのかを購入前に確認しておくことが重要です。

 

パワーコンディショナの選び方でお困りのことがあれば、お気軽に当社ENCにご相談いただければと思います。

 

買った後に後悔しないように、最適な太陽光発電システムを選んで経済的に豊かになりましょう。