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日陰は避けられない

太陽光発電を屋根に設置してはじめて多くのオーナー様が実感する、残念な現実があります。それは、「日陰は避けられない」という現実です。そればかりでなく、日陰はソーラーパネルの稼働と、電気代の節約効果にも大きな影響を与えます。
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太陽光発電を屋根に設置してはじめて多くのオーナー様が実感する、残念な現実があります。それは、「日陰は避けられない」という現実です。そればかりでなく、日陰はソーラーパネルの稼働と、電気代の節約効果にも大きな影響を与えます。

隣家の木の枝があまりにも近すぎて、そこから落ちた葉が積もったことが原因かもしれません。上空を通過した鳥の群れがピンポイントで落とし物をした結果かもしれません。あるいは単純に、近隣の建物が毎朝、屋根に暗い影を落とすからかもしれません。

日陰の原因が何であれ、結果は同じです。パネルへの直射日光の流れが妨げられ、システムの安定した稼働が妨げられます。

しかし、朗報があります。全ての太陽光発電パネルは、同じようには作られていません。実は、より優れたソーラーパネルをシステムに選ぶことで、日陰の影響を最小限に抑えることができるのです。パネルに注ぎ込まれる設計とエンジニアリングによって、システムが発電するエネルギーの量と、毎月節約できる電気代には大きな差が生まれます。

以下に重要なシナリオをいくつかご紹介します。

サンパワーパフォーマンスパネルと従来型のパネル

シナリオ1: 点状の日陰

まず、標準的なフロントコンタクト方式の従来型ソーラーパネルの場合から説明しましょう。電流は連続した直列回路をどのように流れるかに注目してください(A)。この流れが遮られると、パネルの稼働に悪影響を及ぼすおそれがあります。したがって、一般的にパネルは3つの電気的なゾーンに区切られ、電流が妨げられた場合に、それをバイパスできるようになっています(B)。

 spot shadows

さて、ここで1枚の葉がつくる日陰を考えてみましょう。たいした影響はなさそうに見えますが、かなり大きな発電量を失ってしまうことがあります(C)。従来型パネルの上に葉を置くと、そのセルは発電することも、隣接したセルに電力を受け渡すこともできなくなります。日陰になったセルが正しく作動しなくなると、葉を取り除くまでパネルの1つの電気的ゾーン全体が強制的にシャットダウンされます。つまり、パネルの33%がシャットダウンされるため、発電量も33%減少します。たった1枚の葉が原因です。

shading impact of single leaf

一方、サンパワーパフォーマンスソーラーパネルは、並列で独立したセル列を採用し、電流が止まらないように設計されています(D)。各セル列では、エネルギーがセルからセルへ移動するための柔軟かつ冗長な経路が採用されているため、パネル表面の障害物の影響が最小限に抑えられます。しかも、パネルの電気的アーキテクチャーが、横断的なパターン(横6列、縦3列)に区切られているため、縦置きでも横置きでも高い性能を発揮できます(E)。

sunpower performance panels energy flow graphic

パフォーマンスパネルの小さなセルと冗長な電気的接続が、従来型パネルと同じ落ち葉の影響をどのように緩和するかを以下に示します(F)。従来型テクノロジーではパネルの1/3がシャットダウンしたのに対し、サンパワーパフォーマンスパネル独自の電気的アーキテクチャーでは、きわめて小さな発電ロスで、電流が連続的に得られます。

sunpower performance panels continuous energy flow graphic

シナリオ2: 横長方向の直線状の日陰

次に、従来型パネルの表面に、より直線に近い影がかかった場合を検討しましょう。この場合も、従来型パネルにはただちに影響します(G)。パネルの横長方向の端に影がかかると、従来型パネルでは3つの電気的ゾーンの1つがすばやくシャットダウンして、日陰の影響がバイパスされます。葉による点状の日陰と同様に、発電量は33%減少します。この例では、295ワットのパネルがたちまち198ワットのパネルになってしまいます。

 linear shading

パフォーマンスパネルの横長方向の端に影がかかった場合、発電ロスの大きさは影の面積に比例します。つまり、例えば1列目のセルの半分にのみ影がかかったとすると(H)、その列にある残りの半分のセルは発電を続け、パネルは定格出力の92%で稼動します。たとえ一番下の列のセルが完全に日陰になったとしても(I)、パフォーマンスパネルの出力低下は、先ほどの従来型パネルの33%に対し、17%(パネルの1/6)に留まります。このように、わずか数センチの日陰でも、パネルの出力に大きな影響が生まれる場合があることがわかります。

linear shading in landscape orientation

シナリオ3: 縦長方向の直線状の日陰

エネルギー出力とコスト削減効果を最大限に高めるため、パフォーマンスパネルは横長方向に設置することを強く推奨しています。しかし、縦長方向に設置する必要がある場合でも、パフォーマンスパネルは従来型パネルと比較して大きな優位性を保っています。従来型パネルの下部(短辺)に影がかかると、3つの電気的ゾーンすべてにすばやく影響が及び、パネルが完全にシャットダウンします(J)。

linear shading in portrait orientation

パフォーマンスパネルにおける電気的ゾーンの断面に目を戻すと、パネルの短辺に影がかかったときに、エネルギーの流れの経路が変わり、パネルの上部2/3を流れるようになるのがわかります(K)。影響は受けますが、パネルの出力がゼロになるより、67%になる方がよほど優れていることに、おそらく異論はないでしょう。

パネルのエネルギー出力性能に対する日陰の影響を考えたとき、上記の例は、パネルに注ぎ込まれる設計とエンジニアリングが、システムのライフタイム全体にわたるエネルギー源の信頼性向上にどのようにつながるかを示しています。

しかも、パネルメーカーによっては日陰による損害が保証の対象にすらなっていないのに対し、サンパワーは、日陰になった場合でも25年間完全安心パネル保証でパネルを守っています。

ここでご紹介したのは、太陽光パネルが受ける可能性のある日陰の数例にすぎません。お客様には、お近くのサンパワーパートナーの協力のもとで、ご自宅や会社にとって最適な設置設計を見つけ、サンパワーパフォーマンスパネルの信頼性と耐久性によってシステムの発電量を最大限に高める仕組みについて、深く理解いただくことをお勧めします。お近くのサンパワーパートナーをお探しいただくには、こちらをクリックしてください。

著者による注:このブログは、ソーラーパネルにかかる日陰のさまざまな影響を挙げ、優れた設計とエンジニアリングによって日陰の影響を最小限に抑えられることを示すものです。説明のためにいくつかの例を挙げましたが、日陰がソーラーパネルに与える影響の、無限に近い組み合わせをすべて示すことを目的にしているわけではありません。サンパワーのテクノロジーのメリットをフルに活かすため、サンパワーの営業担当者とともにじっくり検討することをお勧めします。また、出力値については例示目的のみに使用しており、特定の市場で提供している製品によって異なることがあります。