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太陽光パネルを東と西に向けて、メガソーラーの発電量を15%増やす (石...

太陽光パネルを東と西に向けて、メガソーラーの発電量を15%増やす (石田雅也,[スマートジャパン])

 新方式のシステムを導入する「F長柄太陽光発電所」は、千葉県のほぼ中央に位置する長柄町(ながらまち)で10月27日に着工した。発電能力は1.9MW(メガワット)で、そのうち1.1MWの設備を東西に向けて太陽光パネルを配置する新方式で建設する(図1)。残りの0.8MWは通常の南向きにパネルを設置して新方式の導入効果を検証する予定だ。



図1 「F長柄太陽光発電所」の完成イメージ。出典:NTTファシリティーズ

 NTTファシリティーズが独自に開発した「FソーラーパッケージMタイプ」をメガソーラーで初めて採用した。東向きと西向きの太陽光パネルを家の屋根のような形に組み合わせる点が特徴だ(図2)。東向きと西向きの合計4列で太陽光パネルをM字型に配置する。



図2 東西向きの設置イメージ(左)、実際に設置した状態(右)。出典:NTTファシリティーズ

 太陽光パネルを南向きに設置する場合には、隣接するパネルに影が生じるため、パネルの間隔をあけなくてはならない。東西向きにM字型で配置すると影が生じず、より多くの太陽光パネルを設置できる(図3)。



図3 南向きと東西向きに設置する場合の太陽光パネルの間隔。PCS:パワーコンディショナー。出典:NTTファシリティーズ

 M字型を採用する「F長柄太陽光発電所」では、南向きだと0.9MWの太陽光パネルしか配置できないスペースに、東西向きで1.1MWを設置できる。同じ敷地面積で発電能力を約25%増やすことが可能になった。パネルの設置角度は東西で15度に統一する。一方の南向きのパネルは傾斜を小さくして10度で設置する。

 メガソーラー全体で年間の発電量は198万kWh(キロワット時)を想定している。一般家庭の使用量(年間3600kWh)に換算して550世帯分に相当する。東西向きの場合の発電効率は南向きと比べて90%以上になる見込みで、設置面積あたりでは約15%の発電量の増加を期待できる。運転開始は5カ月後の2017年3月下旬を予定している。

電流と電圧を調整して発電量を最大化

 NTTファシリティーズは東西向きに太陽光パネルを配置する「FソーラーパッケージMタイプ」を2016年6月に発売した。太陽光パネルのほかに、電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナー(パワコン)と電圧を変換する高圧受電設備、さらに発電状態を見守る監視計測装置で構成する(図4)。



図4 「FソーラーパッケージMタイプ」のシステム構成。出典:NTTファシリティーズ

 このうちパワコンには「最大電力点追従制御」と呼ぶ機能を備えて、日射量の変動に合わせて発電量を最大に増やせるようにした。太陽光パネルに組み込まれている太陽電池は光が当たると電流を発生するが、電圧が高くなるにつれて電流は小さくなる特性がある。電力は電流と電圧の掛け算で決まるため、最大の電力になるようにパワコンで電流と電圧を制御する仕組みだ。

 特に東西向きに太陽光パネルを設置した場合には、南向きと比べて時間帯による日射量の変動が大きい。パワコンで電流と電圧をきめ細かく制御して、発電量を最大に増やす対策が効果を発揮する。「FソーラーパッケージMタイプ」のパワコンには1台あたりの容量が25kW(キロワット)の小型機を採用した。

 「F長柄太陽光発電所」では東西向きの1.1MWの発電設備に対して、合計で26台のパワコンを設置して分散方式で制御する。一方の南向きの0.8MWの発電設備は500kWの大型パワコン1台を使って集中方式で制御する。NTTファシリティーズは2つの方式の施工性や保守性、東西向きにパネルを配置したことによる発電量の増加効果を検証して新方式の改良につなげる。


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