JP2011086894A

JP2011086894A - 太陽光発電装置の総合評価及び問題解決方法

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Publication number: JP2011086894A
Application number: JP2009254417A
Authority: JP
Inventors: Teruki Shimizu; 輝記清水
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】発明が解決しようとする課題は、太陽光発電で発生する問題や、これからも発生する恐れのある電気的・機械的な技術問題を、解決する方法を提供することであ。
【解決手段】各メーカーの多数のソーラーパネルを配置できる設置部１と、同一条件．・同一環境で発電量の比較及び製品の劣化・強度・耐久性を評価する評価装置２と、発電量を時間単位・日単位・月単位・年単位で表示できる表示装置３と、同敷地内に太陽光発電の概念を説明できる部屋７と、商談する為の部屋５と、各テナントが共同使用できる部屋６と、欠陥工事・欠陥商品問題や、電圧上昇抑制問題や、同一バンク問題等を解決する電力会社８と、製造業者９と、施工業者１０と、大学研究室１１が双方向の通信設備１２を使用して、あらゆる太陽光発電に関する問題を解決するシステムを提供する事を特徴とする太陽発電装置の総合評価及び問題解決方法である。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

太陽光発電分野は、太陽の光エネルギーを太陽電池パネルによって電気エネルギーに変換する発電方式で、再生可能エネルギーの中でも特に、技術開発や製品化が、進んでおり、最も期待される産業分野である。

地表に降り注ぐ太陽エネルギーは１ｍ^２あたり約１ｋＷで、地球全体で考えると、世界の年間消費エネルギーをわずか１時間でまかなうことができるのである。

太陽エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電は、１９５０年代にアメリカで発明されて以来、地球温暖化の原因となる二酸化炭素（ＣＯ２）などを排出しないクリーンなエネルギー源として、地球環境保全の観点からも高い期待が寄せられている。

太陽光発電に用いる太陽電池を、必要な電圧が得られるように多数接続した板のことを太陽電池パネル（ソーラーパネル）という。また、構成素子となる太陽電池の個々を太陽電池セルと言い、この太陽電池セルを必要な個数配列してアルミなどの金属やポリカーボネートなどの樹脂、保護層などで形づくったものを太陽電池モジュールと呼ぶのである。

政府は「低炭素社会づくり行動計画」の中で、太陽光発電の導入量を２０２０年に１０倍、２０３０年に４０倍とする目標を掲げている。これを受けて環境、経済産業、文部科学、国土交通の４省は、２００８年１１月に「太陽光発電の導入拡大のためのアクションプラン」をまとめた。具体的には、１）技術開発の促進や補助金、２）エコアクションポイントの活用などを通じた導入拡大を図るための需要と供給サイドの取り組みの強化、３）制度環境の整備、４）太陽光関連産業の国際展開の支援、などを行うと報じている。

更に、政府は２００８年度の補正予算に「住宅用太陽光発電導入支援対策費補助金」事業を盛り込んだ。住宅へのソーラーパネルなどの設置に対して補助金を交付する内容で、１ｋＷあたりのシステム価格が７０万円以下の太陽光発電システムが対象となり、補助金額は１ｋＷあたり７万円ほどになる見込みである。

発明が解決しようとする課題

２００８年度予算で住宅用の補助金制度が復活して、２００９年に入り経済産業省と電気業界との間で、太陽光発電による電力を約２倍の価格で買い取る制度を導入する合意がなされたのである。

国による補助の復活と新たな買取制度の創設は、わが国における太陽光発電の普及に弾みをつけるものとして期待されている。しかし、国の調査によれば、２００９年で太陽光発電に関する故障やクレーム数は１３％にも及び問題になっている。その一例を挙げると、次のようなものがある。

▲１▼（欠陥工事・欠陥商品問題）
太陽光発電の受注は訪問販売系の会社によるシェアが大きく、設計や工事、トラブルシューティングに疎い営業マンが少なくない。よって、正確な現場見積もりもできないうちに契約が取り交わされることがある。そして、契約金額ではお金が足りない場合、工事業者に負担が係り値切られることで、雑な仕事内容となり、これらの会社と契約すると技術力不足によるトラブルが起こるのである。

▲２▼（電圧上昇抑制問題）
系統連系では発電した電気が余れば電力会社に売り、足りなくなれば電力会社から買う仕組みである。そのため、余った電力を売るには、発電機（パワーコンディショナ）の出力電圧が電力会社の電圧よりも高い必要がある。ところが、地域により電力会社の供給電圧が高すぎて、自宅で余った電気を効率的に売ることができない事例が多々起こっている。

住宅で使う電気は通常１００Ｖであるが、実際には９８Ｖだったり１０４Ｖだったりするのである。例えば、商用電力（電力会社から送られてくる電気）が１００Ｖちょうどで、太陽電池の出力が１０２Ｖなら問題ありません。ところが商用電圧が、１０７Ｖぎりぎりであれば、パワーコンディショナは規定値に収まるように出力を制限して１０７Ｖよりも高い電圧を発生することを抑制する。すると、引き込み線よりもパワーコンディショナが同電圧ないしは低電圧となり電気の移動が起きないので余った電気が売れない事態に陥る、これが「電圧上昇問題」である。

▲３▼（同一バンク問題）
太陽光発電の系統連系は住宅の屋根で発電した電気のうち、足りない分を電力会社から購入し余った分を電力会社に販売（逆潮流）するものである。ところが、住宅用に用いるインバータは特にパワーコンディショナと言う、交流に変換した電気の品質を監視し、適正に保つ機能をもっている（保護協調）この保護協調により、設置宅の電圧がひどく高くなったり、周波数が乱れたり、電力品質の変動で近隣に迷惑をかけることがないようになっているわけである。そして、この保護協調機能のうち、大切なものとして、電力会社の供給が停止したときにインバータを速やかに停止する機能がある。

例えば、倒木で電線が切れた時に、電力会社は事故箇所の電線への電力供給をストップする。しかし一方で、事故箇所に太陽光発電が系統連系されていたり、放置していたり気づかなかったりすれば、事故箇所の修繕に向かう工事人が感電の危機になる。そうした重大な事態を防止するためにパワーコンディショナは系統の停電を検知して速やかにインバータの運転をストップさせる機能を搭載しているのである。しかし、この機能も完全ではないのである。

たとえば、すぐ近所や自宅で複数台のインバータが繋がれていたらどうなるでしょう？（同じ変圧器柱から電力供給を受けている場合の問題）この際に、パワーコンディショナ同士が互いを系統と勘違いして、「系統は停電していない」と判定しつづけインバータがストップしないのである。この事態を恐れて、電力会社は各メーカーや工事店にパワーコンディショナの試験成績書を求めるのである。例えば、Ａ社のパワーコンディショナを新設する際に、近隣の家（同じトランス柱・・・これを同一バンクという）に設置されているＢ社のパワーコンディショナと勘違いが起きないか、を確認するのである。ここまで住宅系統連系が普及してくると、こうした難儀な事態もたびたび起こるようになったのである。

また、同一バンクに系統連系があると次のような問題も起こるのである。系統の供給電圧が高い場合であって、二件の系統連系があると、二件目の系統連系システム設置後から同一バンク内で、電圧上昇問題がおきるのである。何故なら、同一地区内では太陽は同じように照るのでよく発電する。よく晴れた日の同時間には二件ともが多くの売電をする状況になってくると、送電線に送り出す電圧が双方のパワーコンディショナに必要なので、必然的に電圧は上昇するのである。現在ではまだ滅多にない事例であるが、電力会社の設備改修抜きで大規模な系統連系をすすめると起こる問題である。

発明が解決しようとする課題は、太陽光発電で発生する問題や、これからも発生する恐れのある電気的・機械的な技術問題を、素早く解決する方法を提供することであ。

課題を解決するための手段

各メーカーの多数のソーラーパネルを配置できる設置部１と、同一条件．・同一環境で発電量の比較及び製品の劣化・強度・耐久性を評価する評価装置２と、発電量を時間単位・日単位・月単位・年単位で表示できる表示装置３と、同敷地内に太陽光発電の概念を説明できる部屋７と、商談する為の部屋５と、各テナントが共同使用できる部屋６と、欠陥工事・欠陥商品問題や、電圧上昇抑制問題や、同一バンク問題等を解決する電力会社８と、製造業者９と、施工業者１０と、大学研究室１１が双方向の通信設備１２を使用して、あらゆる太陽光発電に関する問題を解決するシステムを提供する事を特徴とする太陽光発電装置の総合評価及び問題解決方法である。

発明の効果

太陽光発電時に起こりうる問題、欠陥工事・欠陥商品問題、電圧上昇抑制問題、同一バンク問題を同時刻にインターネット通信で、協議される事で問題解決速度が早期に解決することで、太陽光発電を利用するユーザーの信用を確立することで、早期に大量に導入されるのである。

発明を実施するための最良の形態は、駐車場と、同一場所・同一環境で太陽発電パネルを設置できる場所と、同敷地内に設けた建物に、太陽光発電の概念を表示できる表示装置や太陽光発電の模型を展示するブースを設け、各テナントが協同使用できる部屋と、各複数の業者が商談する為の部屋と、欠陥工事・欠陥商品問題と、電圧上昇抑制問題と、同一バンク問題を、電力会社と、製造業者と、施工業者と、大学研究室の四者が同時に使用できる通信設備を設けたものである。

以下、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成方法、構成装置、構成内容、構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものでなく、単なる説明例にすぎない。

発明実施例として、３００ｍ^２以上の駐車場と、同一場所・同一環境で、１０社以上の太陽発電パネルを１０００ｍ^２に設置して太陽発電パネルを評価装置２として、短絡電流・開放電圧・曲線因子・最大出力・変換効率・電流電圧特性・分光感度特性・収集効率などの機器を使用して測定する。また、発電量の表示装置３には、まず日射量を計算する、日射強度・積算照射量・全天日射強度方法を使用して、時間単位・日単位・月単位・年単位で表示するものである。

次に、構成装置として、パワーコンディショナには、主幹制御監視装置、直流コンディショナ、インバータ、直流／直流インターフェイス、交流／交流インターフェイス、交流系統インターフェイスなどの一部又はすべてから構成され、太陽電池アレイ出力を所望の電力に変換する機能を備えた装置である。

主幹制御監視装置とは、システム及びインバータの起動・停止制御、蓄電池充放電制御、系統・負荷の電力制御、自動・手動切替、太陽電池アレイ追尾及びデータ収集、データ通信、表示などの一部又はすべてを含み、太陽光発電システム全体の制御、監視機能を備えた装置である。

また、同敷地内に１００ｍ^２以上の建物１３を提供して、太陽光発電の概念を表示できる説明表示機器（ＤＶＤレコダー・液晶表示機器・音声機器）や太陽光発電の模型を展示するブースを設けたものである。

この建物１３には、各テナントが協同使用できる部屋６と、各複数の業者が商談する為の部屋５と、欠陥工事・欠陥商品問題、電圧上昇抑制問題、同一バンク問題等を解決する、協同使用できる部屋６には、電力会社８と、製造業者９と、施工業者１０と、大学研究室１１の四者が同時間に使用できるインターネットを利用して（音声・映像・各種データ）を双方向で送受信できる通信設備１２を設け、新たな問題が発生した場合でも、即座に問題提起して柔軟に対処できる問題解決システムを提供するものである。

この様に、太陽光発電に態様できるシステムを構築することで、ソーラーハウスに必要な充電設備に対応するだけでなく、次期の交通移動車両である電気自動車への充電器機にも対応できるようになり、次世代の環境保護にも対応できる優れた特長がある。

・・太陽発電装置の総合評価及び問題解決方法のブロック図

１・・設置部
２・・評価装置
３・・表示装置
４・・説明表示機器
５・・商談屋
６・・協同使用できる部屋
７・・太陽光発電の概念を説明できる部屋
８・・電力会社
９・・製造業者
１０・・施工業者
１１・・大学研究室
１２・・双方向の通信設備
１３・・建物

Claims

各メーカーの多数のソーラーパネルを配置できる設置部１と、同一条件．・同一環境で発電量の比較及び製品の劣化・強度・耐久性を評価する評価装置２と、発電量を時間単位・日単位・月単位・年単位で表示できる表示装置３と、同敷地内に太陽光発電の概念を説明できる部屋７と、商談する為の部屋５と、各テナントが共同使用できる部屋６と、欠陥工事・欠陥商品問題や、電圧上昇抑制問題や、同一バンク問題等を解決する電力会社８と、製造業者９と、施工業者１０と、大学研究室１１が双方向の通信設備１２を使用して、あらゆる太陽光発電に関する問題を解決するシステムを提供する事を特徴とする太陽光発電装置の総合評価及び問題解決方法。