太陽光発電はストリングの繋げ方ひとつで発電効率が大きく変わる｜セル・モジュール・アレイとの違いも解説
電気代の削減効果や、環境を意識した経営ができるなどのメリットがあることから、ここ数年で企業の太陽光発電の導入ケースが増加しました。
太陽光発電設備のなかでも「太陽光パネル」は一般的にもよく聞かれる言葉ですが、この太陽光パネルは細かい単位にすると「セル」「モジュール」「ストリング」「アレイ」に分かれます。
今回は、このなかでも「ストリング」の繋ぎ方ひとつで発電効率が大きく変わるというテーマで解説していきます。
専門用語についての解説となりますが「太陽光発電のことはよくわからない」という方にとってもわかりやすいように書いていきますので、ぜひご覧ください。
目次
太陽光パネルを構成する単位
太陽電池を構成する単位は「ストリング」以外に「セル」「モジュール」「アレイ」があります。それぞれ説明していきます。
セル
セルは、太陽電池を構成するもっとも小さな単位です。
セルの大きさは約10センチ四方と小さく、単体の出力は0.5W程度にしかなりません。 このセルを複数組み合わせて構成したものが、太陽光パネルになります。
モジュール
モジュールは、セルを組み合わせて1枚のパネルを作った単位です。単にセルを組み合わせるのではなく、屋外で使えるように樹脂や強化ガラスで補強しています。
セルのままでは、まだ「部品」という感じですが、モジュールは製品として完成した状態です。「太陽光パネル」「ソーラーパネル」と同じ意味で使われることが多いのは、このモジュールです。
モジュールは、各メーカーで大きさや形が変わるため、土地や屋根によっては設置可能なモジュールの枚数に差が出ます。
ストリング
ストリングは、モジュールを直列に組み合わせた単位です。「1ストリング」という単位で呼ばれる事もあります。
複数のモジュールを直列で組み合わせることで、より大きな電力を生み出します。 太陽光発電は、このストリングを適切に組まないと出力ロスが起こることがあります。
アレイ
アレイは、直列に組んだストリングを並列に組み合わせた単位で、太陽電池を構成する単位の中では最大の単位になります。「1つのアレイあたりのモジュール数」というように、モジュールの単位としても使われます。
アレイの容量(kW)が大きいほど、パネル全体の発電力が高いということになります。 太陽光発電では、設備の規模に応じてアレイを複数設置していきます。
太陽光発電はストリングの組み方が発電量を左右する
太陽光発電は、先ほどご紹介した単位のなかでも「ストリング」の組み方が重要です。
一般的なストリングの組み方
通常、太陽光発電設備の発電効率を求めるなら、以下2点のようにストリングを設計します。
- 可能な範囲で、モジュールを多く結んだストリングを設計する
- ストリングが複数ある場合、ストリングの直列数をそろえる
この繋ぎ方ができれば理想ですが、木や建物などが周辺にある場合、パネルの一部に影がかかるだけで発電効率が大きく下がる可能性があります。（下記画像参照）
影の影響を考慮したストリングの組み方
では、どうすればロスを減らせるのかというと、事前に日影による発電損失の影響をシミュレーションして、ストリングを組む工夫をすることです。（下記画像参照）
つまり「どこか1ヶ所の不都合による影響を全体に及ばせない」というのが効率の良いストリングの組み方といえます。
ただし、実はこれは簡単なことではありません。
一般的な施工業者であっても、太陽光発電の設計・施工に関するノウハウがなければ最適な設計を行うことは難しいです。
ただ太陽光パネルを並べてつなげるだけであれば、経験が浅くても可能といわれていますが、発電効率を考えたストリングの組み方というのは非常に難しく、専門的な知識や経験を必要とする部分です。
分散型パワコンと集中型パワコンの違い
ストリングの組み方に関連する内容として、パワーコンディショナー（以下パワコン）にもリスク分散の考え方があります。
パワコンとは、直流の電気を交流に変換し、電気機器などで利用できる状態にする設備です。
先ほど「セル＜モジュール＜ストリング＜アレイ」という順に大きな単位になっていると説明しましたが、これらは最終的にパワコンにつなぐことになります。
そこで覚えておきたいのが、パワコンの「集中型」と「分散型」という配置の違いです。
集中型パワーコンディショナー
大型のパワコンで、たくさんの太陽光パネルに接続できます。
ストリングの出力を接続箱で1本化して集中型パワコンに送り込むことができます。ただし、設置場所の確保が難しいほか、故障時にはメーカー担当者よる原因追求と修理が必要となり、復旧に時間がかかります。
修復するまでは接続されている全ての太陽光パネルに影響が出てしまうため、大きな発電ロスとなります。
分散型パワーコンディショナー
接続されるパネルの数が少ない小型のパワコンです。
設置場所を選ばず、工事も容易であり、場所を取らない分パネルの設置面積を増やしやすいタイプです。
大きな特徴は、接続されているパネル数が少ないため、仮に1台が故障しても影響を受けるパネルが少ないことです。故障したパワコンだけを交換すれば復旧できるため、発電機会の損失を最小限に抑えられます。
分散型パワコンが主流に
先述した部分をまとめると、集中型パワコンの場合、故障時は繋がっているすべてのパネルに影響が出てしまい、発電のロスが大きいのに対し、分散型の場合はリスクを最小限に抑えるられるというわけです。
ストリングの組み方に対する考え方と同様、発電のロスを設備全体に広げないという点で分散型パワコンは優れており、こちらの導入が主流となっています。
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リスク分散させる仕組みづくりができる業者選定を
このように、ストリングの設計やパワコンの選定などにおいて、あらかじめリスクを分散させながら最大発電量を得る仕組みを作っておくことが重要です。
そうすれば、たとえばパネルに影や汚れが発生しても、最小限に被害を留められるため、発電ロスを大幅に回避できます。
そのために大切なのは、発電ロスのリスク回避について徹底的に計算してくれる業者に依頼することです。
経験・知識・実績豊富！リスク回避設計も当社にお任せください
太陽光設置お任せ隊を運営している「株式会社ハウスプロデュース」は、ストリングの組み方や設備選定について、日々研究を重ねています。
影が及ぼす影響についても、高精度シミュレーションシステムによって「実際の発電量に限りなく近い」データを算出しており、ストリング設計には自信があります。次のような方も、安心してご相談ください。
- 自社に太陽光発電を導入してコスト削減や環境を意識した経営をしたい方
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見積もりのポイントや、当社がシミュレーションでこだわっている部分について、以下の記事で解説していますので、ぜひご覧ください。
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- 執筆者：太陽光設置お任せ隊編集部
- 太陽光発電及び屋根工事のプロとして全国で5,000件以上の産業用太陽光発電の企画・設計・施工管理を手がける太陽光設置お任せ隊の記事編集チーム。豊富な実績より培ったノウハウと専門家からの取材に基づいた情報を初めての方でも分かりやすくお伝えします。現在、第一種電気工事士・宅地建物取引士・一般耐震技術認定者・エネルギーマネジメントアドバイザー等有資格者が在籍。
