IVカーブのこのような歪は、アレイやストリングの一部に影がかかった時に見られるもので、質問者さんに影がかかっていないか問い合わせてみました。すると、影はかかっていないけれど、このストリングは一部のパネルの設置角度が他と異なっているという返答が返ってきました。

確かに、影がかかっているのではなく角度が異なっている場合でもこのような現象が起こりえますね。

これは、ちょっと難しい話ですが、太陽光発電ではストリングの中で電流の少ないパネルが存在した時、全体が直列になっているために少ない電流で律速されるものの、電圧のかかり方によってはではバイパスダイオードが作動して多い方の電流が流れ始めるために見られる現象です。

ま、細かいところまで理解する必要はありませんが、アレイやストリング内の一部のパネルに影が入った時に、このようなIVカーブの歪はよく見られます。影が入らなくでも、一部に電流の少ないパネルがあった時に起こる現象なので、角度が異なるパネルがあった時にも起こることになります。

質問者さんの話では、同じストリングの中に設置角度が10度のものと20度のものが混じっていたようです。10度と20度の違いで、上の図ぐらいの電流の差がでて歪が生じたのですね。

これは設置角度の影響なので、トラブルが起こった訳ではありませんが、気にはなります。全体を同じ角度にするとこの問題は解決しますが、そういう訳にも行かないでしょう。一応、パネルはバイパスダイオードで保護されていますので、特に問題があるという訳ではなく、このまま運営しながら様子を見るので良いと思います。

ブログランキングに参加しています。ブログを面白いと思われましたら是非ボタンを押してください。

太陽光発電ランキング

太陽電池の出力はIVカーブトレーサーを使って測定します。その時の光源には太陽光を使うべきものですが、測定精度に影響を与えずに再現性良く太陽光を得ることが難しいので、ソーラーシミュレータという人工太陽光を用いて室内で行うのが一般的です。このソーラーシミュレータと言うのはバカ高く、私のような個人がとても買えるようなものではありません。

また、太陽光を人工的に再現しても、どうしてもスペクトルを完全に一致させることはできないので、太陽電池の種類によって測定誤差が生じてしまうという問題があります。例えば、今のソーラーシミュレータはシリコン太陽電池の測定用に作られていますので、CIS太陽電池の測定では誤差を生じます。

まぁ、屋外で実際の太陽光とIVカーブトレーサーを用い測定できれば良いのですが、最大の問題は太陽光が安定しないこと、これを解決するために快晴の日を選んで行わなければなりません。快晴の日と言うのは意外に少なく不便なものです。

ここで紹介されている産総研の測定方法と言うのは測定時間が0.2秒なので、天気が変動してもほとんど影響を受けずに測定することができます。この測定時間が0.2秒のIVカーブトレーサーは既に商品化されています（福島産総研セミナーに行ってきました１）。

この記事では0.2秒の妥当性について解析しています。内容はざっと次のようなものです。

• 日本では日射変動の多い日でも0.2秒内の日射変動は1%以内に抑えられる。
  
• 普通のシリコン太陽電池は0.2秒の測定に十分応答できる。HIT太陽電池は少し応答が遅れるが0.2秒であれば応答できる。

誤差が1%というのは検定に使うにはちょっと大きいですが、発電所の保守に使う場合はほとんど問題ありませんね。

ちなみに、私はIVカーブトレーサーを持ってはいるものの、測定に30秒も要するものなので大変不自由しています。想定はしていましたが、安かったので（15万円）購入してしまいました。先日このブログに登場した英弘精機もIVカーブトレーサーを出していて、測定時間は2秒です。2秒は十分使えますが価格は上がります（60万円ほど）。

さて、この0.2秒のIVカーブトレーサーはいくらするのでしょうか。30万円ぐらいなら買う価値がありそうですが・・・。

話に入る前に少し前提知識を。ちょっとややこしいですが・・・。 太陽電池はセルが直列につながっていますので、どれかに影が入ると全体の電流が制限されてしまい、状況によっては出力が大きく下がる恐れがあります。これを避けるために、普通はバイパスダイオードと呼ばれるものが入っていますが、バイパスダイオードでバイパスされた部分は電圧がほぼゼロとなってしまいます。ふつうバイパスダイオードはセル20個ごとに入っていて、一つのバイパスダイオードが作用すると電圧が10Vほど下がります。 この最後の「一つのバイパスダイオードが作用すると電圧が10Vほど下がる」というところだけ覚えておいてください。

ではまず下の図。

赤破線の丸で示した部分の歪が判るでしょうか。歪より上の電圧では電流が制限され、歪より下の電圧ではバイパスダイオードが作用するので電流が元に戻ります。電流が制限されると言ってもほんの少しだけです。

説明ではこれはパネルの汚れによるものとなっています。パネルの汚れによる電流制限は少しですが、はほとんど全てのパネルで起こります。従って多くのバイパスダイオードが作用しますが、電流の回復は少しです。図の歪はVopあたり（電流制限の始まったポイント）から100Vほど下がったところでバイパスダイオードが働き始め、電流が少し増えていく様子が示されています。100Vほど低下なので10個ほどのバイパスダイオードが作用したのだと思います。典型的なパネル汚れによる歪と言えます。

英弘精機ではパネルの清掃を行ってこの歪が無くなることを確認しています。

では次の図。

ここで歪はIVカーブの右側に歪がありますが電流制限が始まってすぐにまたカーブが立ち上がっています。多分、バイパスダイオードが一つだけ作用したのでしょう。電流が大きく制限されていますので、大きな影が一部にだけかかったのだと思います。

実は英弘精機は故意に一部に影をいれてこのIVカーブを測定したようです。その後、影の原因を取り除いてIVカーブがもとに戻ったとしています。

まぁ、このようにIVカーブの歪から多少解析することは可能です。バイパスダイオードの動作はかなり難解で頭の中がぐちゃぐちゃになりそうですが、少し判ってくると頭の体操をしているようで楽しむことも可能です。

ただ、あまり解説書が無いので自分でいろいろ調べたり考えたりして勉強しなければなりません。この英弘精機のような解説記事はその意味で貴重だと思い取り上げました。

太陽電池は陽が当たった分だけ発電することができるのですが、実際には発電した電力を全て取り出すのにはテクニックが要り、パワコンがその機能を果たしています。パワコンは太陽電池から取り出せる電力が最大になるように太陽電池の電圧・電流を調整し、太陽電池はそれに従った電圧・電流で動作することになります。

通常時は、太陽電池は最大電力点と言われる電圧・電流で動作していて、発電した全てが交流に変換され出力されます。しかし、パワコンが定格に達したり系統電圧が上がり過ぎたりすると、パワコンはそれ以上出力しないように調整します。この時、太陽電池からパワコンを見ると負荷の抵抗が増えたような形となり、電圧が少し上がって電流が大きく減り最大電力を出さなくなる訳ですが、ま、この辺りの細かい話は気にしなくても良いでしょう・・・。

要するにパワコンは調整する能力はあっても電力を処理する能力は無いので、結局、太陽電池の側で出力が抑えられるわけです。抑えられている間は、太陽電池の変換効率は下がり、余剰のパワーは太陽電池の中で消えることになります。

このように言うと、太陽電池の中で余剰のパワーが消費されて危ないのではと思われるかもしれませんが、問題ありません。

もともと太陽電池は当たった光エネルギーの一部（十数%ほど）を電気に変換して出力しているだけです。残りの光エネルギーは太陽電池の中で熱となって消えています。また、太陽電池を何にもつながずに出力できない状態にしておくと、当たった光は全て熱に変わって太陽電池の中で消えます。従って、発電した分が全て熱になって太陽電池の中で消費されるのは、太陽電池を出力せずに光の中に置いておくのと同じことで、問題ありません。

一般的に、太陽電池が発電出力していると、その分エネルギーが外に出てしまうので発電していない時よりパネル温度が数℃下がる効果があります。ピークカットで出力を抑えられると、その効果も抑えられますが、温度上昇分はせいぜい1℃程度でしょう。

もっとも、太陽電池に何かトラブルがあり、どこか一か所だけに発電したエネルギーが流れ込むような時は何十℃も温度が上がり（ホットスポットと言う）、とても危険です。これはピークカットとは全く別の話でが、気を付けてください。

下の図は私の発電所で見られたピークカットです。過積載率120%程度では12時頃にこの程度のわずかなピークカットしか発生しませんでした。もちろん温度上昇はほとんど無く、安全上も問題ありません。

このメガソーラーは2014年の3月から稼働していて、その時には我が家の屋根太陽光発電も稼働していたので、ずっと比較しています。メガソーラーの方は日本のメーカーのパネルを使っています。下の図が日々のパネル1kWあたりの発電量の比（メガソーラー/我が家）を示したものです。

このグラフを見ると、近所なのに意外に大きく比が変動していますが、調べてみると比が大きいのは発電量の少ない日であることが判りました。発電量が少ない時にちょっとした差があると、比にした時に大きくなってしまったようです。

このデータでは少し見づらいため、月のデータで比をとって見ました。下のグラフです。

何となく傾向が見られますね。

昨年の1月まで少しずつメガソーラーの出力が低下していたのが2月に復活し、それからまた少しずつ低下しているようです。出力の低下は年に1%以上の速さなので、こがパネルの劣化としたら、少し速すぎるような気がします。また、出力の回復という現象も劣化としては妙な気がします。周辺の状況の変化や電圧抑制、電圧の調整などが絡んでいるかもしれません。

どうも我が家の方が安定しているようです。もともとこの比較は我が家の屋根発電の評価をするために始めたものですが、逆にメガソーラーのモニタリングをしているようになってしまいました。尤も、比を見ているだけではメガソーラーと我が家とどちらが変動しているのかは判りませんが・・・。

もう少し様子を見たいと思います。

ところで公共施設の太陽光発電もFITの恩恵を受けているのでしょうか？　税金で作ったものがFITで民間から投資を回収するのは妙な気もします。再生可能エネルギーへの投資を促進するのに官民関係ないということなのでしょうが、官はせめて所沢市のようにデータを一般公開するなどサービスを充実して欲しいですね。データ公開も再生可能エネルギー普及促進にとても役に立つと思いますので。

公共施設の太陽光発電でデータ公開しているところは多いのですが、使い勝手が悪かったり、途中でデータ公開が止まっていたりするところが多いので、もう少し改善して欲しいなぁという印象を持っています。

養命酒は鶴ヶ島にあった事業所跡地に2013年に2MWの太陽光発電所を作りました。ここは土、日、火、木には担当者がいて、予約なしに訪問しても見学できるとHPに書いてあります。今日は天気も良くサーモビュアー像をとるのには好都合、さっそくサーモカメラを持って行ってきました。

養命酒は単に発電所を作るだけでなく、地元や大学と協力して災害対策や教育などの機能も兼ねて運営しているようです。その関係で地元のボランティアが見学対応を行っています。しかしボランティアで対応できる範囲は限られているので、パネルの近くには行けず、サーモカメラを使って観察というのはほとんどできませんでした。

ただ、太陽光発電による電気自動車の充電設備が併設されていて、そこも柵で仕切られてはいましたが近くまで行けたので、サーモビュアーで見てみました。

設置されている太陽電池は三菱電機製。さすがに日本のメーカーのものは設置2年ぐらいでは問題はありません。サーモビュアー像はきれいでしたし、目視でスネイルトレイルは発見できませんでした。残念ながら、なぜかサーモビュアーのメモリーの調子が悪く、画像を記録できませんでした。

この養命酒の施設のように、メガソーラーなどで見学できるところは他にもいくつかあるようですが、団体で行くと説明者がついて構内にまで入らせてくれるようですが、一人での活動ではなかなかうまく行きません。

今私は北杜にあるメガソーラーの見学をしたいと思っています。北杜の施設は設置後10年近くたつので、先月の産総研の報告にあったような問題が生じているのではないかと思っています。その辺りをサーモビュアーでチェックできないかなというのが私の興味です。ここは定期見学に一人でも参加できるようなので。

さて、うまく行くかどうか・・・。

もしご興味のある方がおられましたら、コメント、メッセージなどでお知らせください。

団体見学できないか検討してみます。

よろしくお願いします。

しかし、正確に言うと、この発電所の保守を移管している会社で予め「ソラメンテ」も使っていました。この辺りの話について少し補足しておきます。ポイントは二つあります。一つは半年前の点検の時のもので、もう一つは今回のものです。

• まず半年前の話から・・・。

半年前の検査の時は「ソラメンテ」でのチェックから始めました。そこで抵抗値が高いなと思われるストリングがありました（太陽光発電の動作チェック３）。そのストリングの各モジュールをサーモビュアーで見て温度の異常が見つかった訳なので、初めからサーモビュアーだけの検査で異常モジュールを発見した訳ではありませんでした。（但し「ソラメンテ」で示された抵抗値22Ωは、私が勝手に高いと判断しただけで、ソラメンテメーカーの判断値からは十分低い値でした。ふつうに検査していたら見逃していたかもしれません。）

• 今回の検査

今回は前回の経験から異常なモジュールの場所が判っていましたので初めからサーモビュアーでの検査を行いました。しかし、この検査は保守を移管している会社と一緒に行ったので、彼らは予め「ソラメンテ」で全部のストリングの検査をしていました。その時、半年前に抵抗値が高く測定されたストリングの抵抗値は12Ωと、前回よりかなり低く、また他のストリングの抵抗値(11 – 12 Ω)と同程度でした。もし前回の検査なしに今回の検査を「ソラメンテ」だけで行っていたらモジュール異常を見逃していたかもしれません。

さて・・・・、

私が今太陽光発電所の検査に取り組んでいる目的の一つに、何とか経済的に効率的に発電所の検査をする方法を見出したいというものがあります。近年ではいろいろな検査機器が提供されるようになってきましたが、まだ結構高いと言えるでしょう。経済的に効率的にというのはなかなか難しそうです。

いろいろ考えてサーモビュアーとIVカーブトレーサを購入しました。実際に発電所を運営している人が購入しても負担にならない程度のコストで調達することを目指していましたが、いずれも15万円ほどするのでとても経済的とは言えないかも知れません。それでも、サーモビュアーもIVカーブトレーサもぎりぎりまでスペックを落とした低価格品を購入しました。

使い方としては、まずサーモビュアーで異常らしきモジュールがないか見て、怪しいものをIVカーブトレーサで調べるということになります。

このためには、サーモビュアーで異常らしきモジュールを発見できなければなりませんでしたが、今回は「ソラメンテ」の力も借りているので、まだ私が目論んだ手法として使えるかは確認できていないなと思っています。「ソラメンテ」と一緒に使えばかなり確実に問題を発見できそうですが、「ソラメンテ」は高い割に機能が低い（太陽光発電の動作チェック７）のであまり使いたくありません。何とかサーモビュアーとIVカーブトレーサで頑張りたいなと思っています。

チャンスがあれば、いろいろな発電所に行って経験を蓄積し、良いやり方を工夫していきたいなと思っています。

その時も異常があるかと思い、このストリングのIV特性を測定しましたが、ストリング単位で異常は判らず、もっと細かいモジュール単位で評価する必要があるかと思いました。しかし、そこまで測定するのは難しかったのであきらめていました。

今回はモジュール単位でIVを測定するための道具を準備して（小道具2の続き）再挑戦しました。

さて、まず今回のサーモビュアー像です。

やはり温度分布はあるのですが、前回と温度の高い（白く映っている）セルの位置が違っています。妙ですが、なぜだかわかりません。とにかく温度の高いセルがあることは確かです。ちなみに、他のモジュールでこのように温度分布が見られるものはありませんでした。

このモジュールのIV特性を測ってみました。

電流が微妙に歪んでいるのがお判りでしょうか（赤丸の部分）。以前にこのブログで書きましたが（太陽光発電のチェック１２、太陽光発電の動作チェック１３）、モジュールの中に電流の小さなセルがあるとホットスポットになる可能性があります。ただ、電流が少し少ない程度ですと、ホットスポットと言うほどの温度異常にはなりませんし、また、IV特性の変化も僅かでしょう。

現実問題を考えると、IV特性に僅かな変化しか与えないということは、出力－つまり発電量にほとんど影響を与えないということになります。「問題ないではないか」と言われそうです。一般的に、メーカーがモジュールを交換する条件も、出力が5%、10%低下した時ということになっています。サーモビュアーの像がおかしいとか、IVが少し歪んでいるだけでメーカーと交渉しても、モジュールの交換は難しいでしょう。

で、このモジュールを良く見てみるとスネイルトレイルも発見されました。

しかし、スネイルトレイルのあるセルはサーモビュアーでの白いセルとは違うセルでした。スネイルトレイルと温度異常とは必ずしも一致するわけではありません。

このモジュールについて、温度異常のセルを問題とすべきか、スネイルトレイルを問題とすべきか良く分からなくなってしまいました。

情けないなぁ・・・。いずれにせよ、取りあえずはこのままで様子を見ることにします。

ここにある分譲発電所の内、私が購入した分で、他にも少しスネイルトレイルは少し発見されましたが、他の分譲分の中にもスネイルトレイルは発見されました。中には一つのモジュールのうちの半分ほどセルがスネイルトレイルになっていたり、アレイの半分ほどのモジュールにスネイルトレイルがあったりするものがありました。

そのような発電所も今のところ出力に大きな影響は見られないようです。

しかし、5年後、10年後は大丈夫なのでしょうか。

20年持ってくれると良いのですが・・・。

不安材料があることは確かで、普段からリモートモニタリンなどグを行って監視することは必要です。また、怪しい時には簡単にコストをかけずにIV特性測定など詳細調査を行える体制を作っておくことも望まれると思います。

行ってみると外から見られるようなコーナーが開放してあるのですが、普段は無人でパネルは柵で囲まれていて、柵の中には入れませんでした。10人以上の団体で、あらかじめ市に申し込んでおけば市の職員がきて柵の中まで入れるようですが。

近くまで行けるかと思ってサーモビュアーを撮るつもりで行ったのですが、あまり役に立ちませんでした。取りあえずサーモビュアー画像を撮りましたので、載せておきます。

これぐらい像が小さいとパネル単位ぐらいでの温度分布しか判らないですね。ここは建設されて1年しかたっていないので、パネル単位での温度分布が生じるような異常はないだろうと思っていました。ただ、パネル作製の時のセルのバラつきから来るセル単位の加熱ぐらいならあるかと思ったのですが、柵からパネルまでは10mぐらいあり、それぐらい離れているとちょっと判別不能でした。

今回は発電所の評価とともに、実際の測定をすることでサーモビュアーの使い勝手をもう少し知りたかったのですが、今回は「10mぐらい離れると、細かいことはわからない」という当たり前のことぐらいしか判りませんでした。

ただ、この発電所は私がこれまで見ている限り、発電状況は非常に良好で（設備利用率で15.2%）セル単位での異常は無いのではという気がしています。ちなみにパネルはシャープ製、設置角度は写真を見ても判るでしょうが10度です。

ここの発電状況は良いのでしょう。

私としては、多少トラブルのありそうなところでサーモビュアーを使ってみた方が面白いと変な期待しているのですが。

プローブを自作した理由は次の通りです。

1. 付属のプローブはワニ口だけで、またそのワニ口が使いにくい。
2. ワニ口で挟めない端子が結構ある。
3. モジュールだけの測定の時は太陽電池用コネクタへの対応が必要。

まずIVカーブトレーサーについてですが、・・・

購入したPROVA1011にはプローブが長いものと短いもの2種類がついていました。下の写真は短い方のプローブと本体です。

４線式の測定なのでプラス2本、マイナス2本のケーブルのコネクタを測定器に差し込むようになっています。更に、ワニ口部分もコネクタ方式で取り外しできるようになっています。どちらも同じコネクタで、少し形が異なってはいますがバナナプラグと互換性があります。

一見、便利なように思えますが、このコネクタの受け口がオス型（つまりバナナプラグ）になっているため、普通のプローブとはオス同士になり接続できません。従って、まず、オス／メスの変換アダプタを作り普通のバナナ型プラグを接続できるようにしたいなと思いました。

受け口側のオス型コネクタはホールの中にあるので、そのホールに入るようにバナナプラグのメス型コネクタを改造し、その先にメス方コネクタを付けました（下写真）。

このアダプタがあれば、いろいろなプローブをバナナプラグで接続することができます。

そこで、下の写真ように、普通のプローブ、ワニ口、太陽光用コネクタの3通りのプローブを作成しました。

写真の上が普通のテスターに使うようなプローブ、下の左がワニ口、下の右が太陽電池コネクタ用です。

最近の太陽電池はコネクタ接続になっていて、昔のように端子ボックスを開けて接続する形にはなっていません。従ってモジュール単位で測定するにはコネクタを外してそこから測定することになります。このためプローブとして太陽電池コネクタの付いているものも必要と考え用意しました。

太陽光用のコネクタはどちらがプラスかわからなかったので、取りあえずプラス・マイナス両方の形に対応するようにしました。ネットでY分岐のケーブルが売っていたので、それを利用しています。

他の材料は秋葉原で調達しました。

ワニ口は測定器付属のものは口が少ししか開かず使いにくかったので、もう少し使いやすいものを見繕って購入しました。

———-

これで取りあえずIVカーブトレーサー用の小道具は揃いました。後は実地あるのみです。

今のところ自分の太陽光発電所以外に知り合いのところでも試してもらえるところがありそうです。

しかし、闇雲に実地するのもあまり賢明とは思えず、少し戦略を練ってみることにします。