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0120-156-226受付時間 10:00～18:00公開日：2023年9月22日
太陽光発電のリパワリングとは、経年劣化によって低下した発電量を改善・増強させることです。太陽光パネルやパワーコンディショナ（パワコン）は使用年数の経過によってその性能が徐々に劣化していきます。太陽光発電所では建設当初に比べて発電量が毎年低下していきます。
FIT制度で売電できる期間は20年と限定されているため、発電事業者の皆様は売電期間内にできるだけ多くの発電量を生み出したいと考えておられると思います。上述の通り、機器の経年劣化によって発電量は低下し続けるため、何らかの対策を講じなければ太陽光発電所の収益力も落ち続けることになります。
本記事では発電量の低下を抑えるだけでなく発電量を発電所運転開始時の水準に戻したり、場合によっては運転開始時よりも発電量が増える可能性がある方法について解説していきます。なお、発電量の低下は太陽光パネル・パワコン等の機器の経年劣化だけが原因ではありません。木・電柱等の影や太陽光パネルの汚れなどが原因で発電量が大幅に低下することもありますので、遠隔監視システムや定期点検等で発電所の状況・状態をしっかりチェックしていく必要があります。
発電量の低下については下の記事で詳しく解説していますので是非ご一読ください。
太陽光発電所は設備・機器の経年劣化によって発電量が低下していきますが、経年劣化するすべての設備・機器を修理・交換するのはコストや効果の面で現実的ではありません。太陽光発電所のリパワリングでは、「パワコンの交換」・「オプティマイザーの導入」という2つの方法（両方または一方）が取られることが多くなっています。
パワコンは太陽光パネルで発電した直流の電力を交流に変換するものです。精密な電子機器であり、半導体等の部品が徐々に劣化していきます。
通常の使用による劣化以外に、高温や湿気に弱いなど設置されている場所の条件によっても劣化スピードが早まることがあります。
パワコンの劣化によって電力の変換効率が悪くなっていき、売電できる電力が少なってしまいます。
また、パワコンはエラーで停止したり突然故障が発生することも多いので、定期的に発電量をチェックして売電ロスを最小限に抑えることが重要です。
パワコンの寿命は約10年から15年と言われています。
多くのメーカーが保証期間を10年や15年に設定しています。
パワコンが故障すると修理や交換が完了するまでの間、売電収入が大きく落ち込むことになります。
保証期間まで使用し続けるのではなく、発電量のチェックや発電設備の点検によってパワコンが劣化していることが判明した場合は、速やかにパワコンを交換することが太陽光発電投資において重要です。
FIT制度が導入された初期に建設された発電所においては、当時のパワコンに比べて最新のパワコンの変換効率が向上しているため、既設のパワコンが故障していなくても最新のパワコンに交換することで発電量（売電量）を増加させることができます。
上述の通り、古いパワコンは経年劣化によって変換効率が悪くなっていることに加え、万一パワコンが故障すると修理・交換までの間の売電収入が大きく落ち込むため、故障していなくても最新のパワコンに交換する方が費用対効果の面で有効となる場合があります。
太陽光パネルでは影や故障等の影響によって太陽光パネルの一部のセルの発電量が減るとバイパスダイオード（※）が動作して、発電量が落ちたセルを迂回して電流が流れます。太陽光パネルは直流で接続されており、直流で接続された回路では電流は全て同じ値になります。したがって、不具合等が発生したセルがある太陽光パネルの発電量が減少するだけではなく、同じストリングに繋がれている他の太陽光パネルの発電量も減少してしまいます。
バイパスダイオードについて
バイパスダイオードは、太陽光パネルに影がかかった場合等にそのパネルの発電量が大幅に低下することを防ぐためのものです。
故障や影等で不具合が発生しているセルがある場合に、直列に接続されたセルの中で当該セルを迂回して電流を流すことにより、１つのセルの不具合がパネル全体に及ばないようにします。
一般的な結晶系の太陽光パネルにはパネル裏面のジャンクションボックスにバイパスダイオードが3個取り付けられています。
不具合が発生したセルを含む回路のバイパスダイオードが動作すると太陽光パネルの1/3のセルが発電に寄与しなくなります。
つまり、その太陽光パネルの発電量は通常の３分の２になります。
また、バイパスダイオードは故障することがあります。
故障の原因は様々ですが、バイパスダイオードに過剰に電流が流れると発熱し、焼損事故に至るケースもあります。
バイパスダイオードの故障は目視では確認できないため、点検時に測定器等を利用することが重要です。
太陽光発電では、電流と電圧の組み合わせで出力される電力量が変化します。（電流×電圧＝電力）
太陽光パネルが受ける日射量は気象条件によって変化しますが、それぞれの日射量によって電流と電圧の最適な組み合わせは異なります。
それぞれの気象条件の下で最大の発電量を取り出すことができるようにするシステムを最大電力点追従機能（MPPT（Maximum Power Point Tracking））といいます。
一般的な太陽光発電システムでは、パワコンにこの機能が搭載されています。
影等の影響によって発電量が異なる太陽光パネルが1台のパワコンに接続されている場合、発電量の低い太陽光パネルに合わせて他の太陽光パネルも発電量が制御されます。
正常に発電できる状態の太陽光パネルも発電量が抑えられ、本来の発電能力を生かせないことになります。
全体から見ればごく一部分の不具合であっても、その影響は他の太陽光パネルにも及ぶことになり発電量（売電量）の大きな落ち込みの原因となります。
オプティマイザーはこのような問題を解決できる装置です。
通常はパワコンが制御している最大電力点を太陽光パネルごとに制御します。
オプティマイザーを設置することで、太陽光パネルごとに最大電力点で出力できるようになります。
つまり、電流が小さい場合には電圧を上げ、逆に電流が大きい場合には電圧を下げることで各太陽光パネルを最適な電流・電圧で動作させ、同じストリング内の他の太陽光パネルに影響を与えないようにすることができます。
（例）太陽光パネルの一部に影がかかると、影がかかった太陽光パネルの発電量が低下します。オプティマイザーを導入している太陽光発電システムでは、同じストリング内であっても影がかかっていない太陽光パネルは発電量を維持することができます。
また、パワコンだけでなく太陽光パネルも経年劣化していきます。
太陽光パネルは設置当初と同じ発電能力が維持できるものではなく、徐々に発電量が減少（経年劣化）していきます。
経年劣化は太陽光パネルごとに異なる速度で進行していくため、劣化速度の違いによって比較的劣化が遅い太陽光パネルも劣化が進んだパネルの影響を受けて発電量が低下してしまいます。
太陽光パネルの経年劣化以外の要因には、製造時の個体差や工場から発電所までの輸送時の損傷などもあります。このような場合も、発電能力が最も劣る太陽光パネルがストリング全体に影響を及ぼすことになります。いずれの問題もオプティマイザーを導入することで防ぐことができます。
以上、太陽光発電所のリパワリングで主に採用されることが多い「パワコンの交換」・「オプティマイザーの導入」を紹介しました。
繰り返しにはなりますが、発電量を改善・向上させる対策を講じるためには、太陽光発電所の現状を正しく把握しておくことが重要です。
毎月（または日々）の発電量のチェックや、定期的な点検が不可欠です。
太陽光パネルやパワコン等の機器に異常が発生していなくても、太陽光パネルが汚れていたり、木・電柱・建物等の影が太陽光パネルにかかっていると発電量が減少します。
太陽光発電所の敷地内の雑草の草刈りや太陽光パネルの清掃・洗浄は適切な時期に行えばコストを抑えることができます。
影の原因が建物であれば当該建物の撤去は困難ですが、ストリングの組み換えによって影響を最小限に抑えることができる方法もあります。
パワコンは太陽光パネルに比べて寿命が短くなっています。
運転開始から10年程度経過している太陽光発電所ではパワコンメーカーの保証期間が終了していたり、あと数年で終了するという状況がほとんどです。
このような太陽光発電所では、故障や保証期間終了を待たずに最新のパワコンに交換するケースが増えています。
パワコンが故障して発電が止まる前に交換することで売電収入のロスを抑えることにもなります。
太陽光発電所のリパワリングにはいくつかの方法がありますが、いずれも費用が発生します。
かける費用と得られる効果（売電収入の増加）を比較して実際に行うかどうかを判断することになります。
発電量の改善・向上による売電収入の増加分がかけたコストよりも大きくなる場合は、できるだけ早くリパワリングを行うことが太陽光発電投資の収益性を上げることにつながります。
FIT制度では売電期間は限られており、できるだけ早くリパワリング（発電量UP）を行うことで売電期間中の売電収入を増やすことが可能になります。
また、パワコン等を最新機器に交換することで売電期間中にメーカーの保証期間が切れる問題もなくなります。
この記事を書いた人：澤井 孝夫
株式会社バイタルフォース代表取締役
