パネル1枚の僅かな故障が発電所全体の多額な大きな損失に

太陽光発電所には膨大な数のパネルがありますから、たった1枚のパネルに不具合が生じたとしても、その影響を軽く考えがちですが、実際の損失はその想像をはるかに上回ります。これは、パワーコンディショナの運転方式の仕組み(MPPT制御)によって、出力の低いパネルに直列接続されているストリングすべてのパネルが出力制限されてしまい、太陽光発電所全体の出力が大幅に低下するためです。

たった1枚のパネルの1/3の損失が、全体に大きく影響する

たった1枚のパネルの1/3の損失が、全体に大きく影響する

見えないところで多発するパネル不具合の恐怖

太陽電池パネルは、多くのメーカーが20年以上の長期間にわたって出力を保証しているため、
そう簡単に壊れないものだと思われがちですが、実は樹脂やはんだなどの強度の低い素材が多数使用された
非常にデリケートな製品機器です。
実際パネル運搬時の揺れや施工時の衝撃、過酷な屋外の温湿度などのストレスにより、
パネルの不具合や故障に至るケースはとても多く、一説によると、一般的な高圧連系の発電所において設置から
5年以内のパネル不具合による交換数は5%に達するとも言われています。
外観で見分けがつかないことも多く、実際はもっと多くのパネルで不具合が発生していると考えられます。
パネルの不具合は、発電量減少だけでなく異常発熱の原因にもなるため、最悪の場合は火災などの大事故につながる恐れもあり、早期の交換が求められます。
それにも関わらず、今も多くの発電所で、誰も気づかないまま、故障したパネルが放置されているのです。

パネル不具合の具体的症状は?

太陽電池パネルの不具合には、パネル表面のガラスの破損、セルや樹脂の劣化、
バスバーの断線など多くの事例がありますが、中でも問題なのは外観上では故障なのか?正常なのか?
の見分けがつかないケースです。
その代表的な症状が、クラスタ断線やクラスタの高抵抗化と言われるクラスタ故障です。
一般的に太陽電池パネルは、1枚が大きく3つの部分(クラスタ)に分かれており、
このクラスタごとに回路がまとまっています。
今日、クラスタの断線やはんだ接合部の接触不良によって、
太陽電池パネルの電気抵抗が異常に高くなるという事象が多発しています。
これを「クラスタ断線」、または「クラスタの高抵抗化」と呼び、
その事象が発生したパネルの出力は3割程度低くなります。

パネルの構成とクラスタ異常

パネルの構成とクラスタ異常

クラスタ断線・クラスタの高抵抗化とは

クラスタ断線
パネル内で直列接続されたセル間をつなぐ内部の接続線(インタコネクタ)のはんだ接合部が剥離し、
クラスタ回路単位で断線したものです。
この断線によって電流が流れなくなるため、結果的に電圧が1クラスタ分(10V程度)低下します。
はんだが剥がれる原因は、製造時のはんだ不良に加え、運搬時や施工時の衝撃、過酷な屋外の温湿度ストレスなどが考えられます。
クラスタの高抵抗化
はんだ接合部が剥がれかけて導電性が低下し、クラスタ回路の一部で電気抵抗が異常に高くなる状態です。
朝夕など日射が少ない時は電流も少ないためクラスタにも発電電流が流れますが、日射が強くなると抵抗値が高いため
このクラスタはバイパスされてクラスタ断線と同様の状態になります。クラスタ断線の予備軍と考えられます。

クラスタ断線イメージ図

クラスタ断線イメージ図

通常の遠隔監視では容易に発見できない

多くの太陽光発電所では遠隔監視システムで実績発電量を把握しています。ほとんどの事業者は、売電実績を計画値と比較しているはずです。しかし、太陽光発電所の発電量は、刻々と変化する天候によって大きく変動するため、数%程度の出力低下があったとしても、通常の遠隔監視システムを通してそれに気づくことは不可能です。ストリング監視システムを導入している一部の発電所では、ストリング別の電流値の変動を確認することはできますが、常に変動する数百、時には数千ものデータからその異常を察知するためには、専門知識と気の遠くなるような時間や労力が必要となります。そのため、これまでは、クラスタの断線や高抵抗化を発見するには、監視システムに頼らず、全てのストリングを対象とした専用の測定機器による現地測定を行う必要がありました。

  • 実際にクラスタ断線が発生したパネル― 外観上は全く分からない

    実際にクラスタ断線が発生したパネル ― 外観上は全く分からない
  • クラスタ断線の実地確認の様子― CSS発電所で撮影

    クラスタ断線の実地確認の様子 ― CSS発電所で撮影

Yield Visionがあれば発見できる。
もちろん無料です。

CSSでは、「Yield Vision」の新しい付帯サービスとして、
労力をかけることなく「クラスタ断線」や「クラスタの高抵抗化」を
発見できる無料サービスを開始しました。

毎日配信されるレポートを見るだけですので、難しい専門知識も必要としません。
この新サービスを導入することで、コストをかけることなく、これまで気づくことができなかったパネルの不具合を発見し、利益アップに繋げることが可能になります。

一般的なストリング監視システムでは発見できない?
ストリング監視を導入している多くの遠隔監視システムでは、設定した閾値よりも測定した電流値が下がったときにアラートを出すものがほとんどです。
しかし、この閾値の設定は非常に難しく、天候の変化等によって正常なストリングが不具合と判定されたり、
断線などのごくわずかな変化を発見できなかったりと、多くの場合は確実な判断ができないというのが実情です。
これではせっかく費用をかけて導入したストリング監視も宝の持ち腐れです。
Yield Visionのストリング監視分析はここが違う
Yield Visionでは、発電所から自動取得したデータを独自のアルゴリズムによって解析し、
これまでほとんどの人が気づかなかった様々な不具合を明らかにする詳細なレポートを配信しています。
新しいサービスでは、ストリング監視システムを導入している発電所を対象として、
今までパワーコンディショナ単位や集電箱単位の詳細な解析プロセスをストリング監視に導入することにより、
クラスタの断線や高抵抗化が発生しているストリングを検出し、レポートに記載します。
事業者は、Yield Visionのレポートで警告が出た時に初めて該当箇所のパネルを測定し、
故障したパネルの交換を行うことで、最小のコストにより損失を回避することができます。
Yield Visionの実力
CSSが所有運営する複数の大規模太陽光発電所(パネル総数約133,000枚)での実績から、
Yield Visionにより警告が出たストリングでは、ほぼ100%の確率でパネルの故障が発見されています。
これらの発電所では、実際に400枚以上の故障パネルを発見しメーカー保証により交換しましたが、
Yield Visionのレポートにより予め該当するストリングを把握できていたため、現地測定の作業を1名の
検査担当者がわずか数日で終えることが出来ました。
もしYield Visionがなければ全てのストリングを測定する必要があるため、13万枚もの枚数を測定するとなれば、少なくとも数ヶ月の時間を要したはずです。
測定時にパワーコンディショナを停止することによる損失も莫大であり、検査を行うメリットもなくなることでしょう。
Yield Visionさえあれば、こうしたコストを全て省くことが可能です。

無料でご提供します。

ストリングの中のさらにクラスタ単位の不具合まで発見することができる
この新サービスも、Yield Visionの基本サービスと同様に無料でご提供します。
「Yield Vision」は
今後も太陽光発電所の大幅なコスト削減と損失回避に貢献致します。

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