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パワーコンディショナーとは

パワーコンディショナーとは、家庭発電によって得られた電気を、家庭用の電化製品などで利用できるように変換する装置です。

パワーコンディショナーは海外ではPVインバータ、日本ではパワコンやPower Conditioning Systemを略してPCSと呼ばれます。

蓄電池への蓄電や売電に適した安定した出力を生み出す役割も担っています。

パワーコンディショナーの役割

パワーコンディショナーは電力変換の他に電気の交流変換や発電量を増やすなどの役割を持っています。

その他、系統連系保護も重要な機能です。自宅で使いきれなかった余剰電力の売電や、電力会社から電気を購入する際に電力系統と連携させます。異常発生時に出力を遮断し、家電製品や電気系統の事故防止が目的です。

交流変換と太陽光パネルの出力最大化、電圧や周波数の調整について紹介します。

電気の交流変換

パワーコンディショナーの交流変換は、ソーラーパネルで発電した電力を直流から交流に変換して分電盤に送り、家庭内で利用できる電力にする機能です。

電化製品は交流電力を利用しますが、太陽光発電など家庭発電による電気は直流電力です。使用するための変換が必要ですが100%の変換効率ではありません。

変換効率はメーカーによって異なりますが、性能を評価する際の参考にする数値の1つです。

太陽光パネルの最大化

パワーコンディショナーは、気象条件によって発電量が不安定になるのを避け、発電量を最大化させます。

太陽光発電は電圧と電流が一定の組合せの場合にだけ発電します。MPPT（最大電力点追従制御）システムは日射量や気温の変化により変動する電圧と電流の組み合わせを調整し、最大出力点を見つけ安定した発電を目指します。

発電量自体は大きくできませんが、稼働効率をアップさせます。

電圧や周波数の調節

パワーコンディショナーの系統連系保護機能とMPPTは、過電圧や電圧不足、周波数の上昇や低下を検知して自宅と周辺住宅へのトラブルを防止します。

停電した際、太陽光発電システムから逆潮流が発生して系統側に電気が流れ、復旧作業での事故につながる可能性もあり、系統連系保護機能によって太陽光発電の出力を遮断します。

MPPTは余剰電力を売電する際、建物内の電圧や周波数に異常が発生しないように調整します。

パワーコンディショナーの仕組み

パワーコンディショナーの仕組みは、インバータ部と電圧抑制の装置で成り立っています。

インバータ部は電気を直流から交流に変換する機能で、MPPTもインバータ装置の働きです。

電圧抑制は売電するために電圧を調整する機能で、系統連系保護装置による電圧や周波数の調整、必要に応じて安全に停止させるシステムも含まれます。

インバータ部

インバータ部は直流から交流への変換や周波数の異なる交流から交流へ変換する回路です。

太陽発電は集めた太陽光のプラスとマイナスの電子を移動させて発電しますが、直流は周波数が0です。インバータ部によって周波数を交流の50Hz/60Hzに変換し、分電盤に送ります。

太陽光発電モジュールと分電盤の間にパワーコンディショナーを設置することで、発電した電気を自宅で利用できます。

電圧抑制

電圧抑制は売電するときに逆潮流させるため、電圧を上げる機能です。

電力会社に逆潮流させるためには、電線より電圧を高めて送る必要があります。法律によって規定されている範囲内に上昇させるようにパワーコンディショナーが調整します。

電柱から引き込み線が長い場合や、トランス（変圧器）のついた電柱との間に売電を行う施設があると電圧抑制を利用しても売電できないので、電力会社と相談します。

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パワーコンディショナーを選ぶポイント3つ

パワーコンディショナーを選ぶポイントは、変換効率と大きさ、定格出力です。

この他のポイントは自立運転機能や設置場所です。自立運転機能があると自然災害で停電した場合も、発電を継続し電気を使用できます。設置場所は屋内用と屋外用があり、屋内は運転音の大きさや分電盤近くに設置できるか、屋外は日陰があるかも大切です。

性能や大きさも価格に反映されますが、メーカー保証も合わせて判断します。

変換効率

変換効率が高ければ電流の変換ロスが少ないので、パワーコンディショナーの性能がわかります。

変換効率はほとんどが95%以上です。メーカーによる違いは少ないですが、パワーコンディショナーの性能を評価するためには欠かせない数値です。

国内外の複数のメーカーで比べますが、太陽光発電システムをセット販売している場合もあるので、全体で比較することも大切です。

大きさ

パワーコンディショナーの大きさを確認しないと、設置したい場所に取り付けできない可能性もあります。

屋内用は、浴室など湿度の高い場所は故障の原因になりやすいので避けます。10kw用の家庭用は壁掛けタイプが主流なので、機器のサイズと設置したい場所の広さを確認します。

多くの場合蓄電池もセットです。蓄電池と別々に設置するか一体型を選択するかで必要な広さや設置場所も変わるので、様々なパターンを考えます。

定格出力

定格出力の最大値を確認して、太陽光パネルの出力をオーバーしないように注意します。

パワーコンディショナーの定格出力は出力する容量です。定格出力を越えると使用電力に変換できずムダになります。ただし容量を超えた設定にする「過積載」は、発電量のアップも可能です。

過積載は日射量の少ない日の発電量を増加できるメリットもあるので、晴天が少ない地域は検討をおすすめします。

パワーコンディショナーの故障原因

パワーコンディショナーの故障原因は、経年劣化と外部環境、初期段階の接続不良です。

パワーコンディショナーも電気製品なので、経年劣化や外部環境は故障を誘発します。可動部分の摩擦や熱による影響も無関係ではありません。

初期段階の接続不良は主にケーブルで発生します。設置業者のミスですが、ケーブルの切断や断線、熱による破損が故障の原因です。

パワーコンディショナーの寿命

パワーコンディショナーは10年～15年が利用期間の目安です。

不具合が発生すると発電した電気を変換できなくなるので売電収入が減少し、停電することもあります。パワーコンディショナーは、徐々に出力低下するより突然故障することも多いので、長年使用している場合は注意します。

トラブル発生時には販売店に連絡します。メーカー保証の期間内であれば無償交換や修理もできます。

雨風や紫外線に弱い

屋外型のパワーコンディショナーは、雨風や紫外線の影響で故障することもあります。

雨や露など水分による電気回路のショートは故障の原因になります。ホコリや虫による換気フィルターの目詰まりは、熱がこもって部品の劣化を早めます。紫外線など直射日光による熱も悪影響を与えます。

換気フィルターの目詰まり防止は自分でもできますが、10年を目安に販売店に依頼して点検と必要なメンテナンスを行います。

パワーコンディショナーを理解しよう

パワーコンディショナーは太陽光発電システムの重要な装置です。

発電した電気を家庭で使用できる電気に変換し、常に発電できるように電圧や周波数を調整する役割を担っています。不具合の発生時には系統から遮断してシステムを保護します。

パワーコンディショナーを理解してシステム選びを行い、適切なメンテナンスを心掛けましょう。