太陽光発電のデメリットの1つに、発電量が天候の影響を受けやすい、
ということがありますが、対策の1つに過積載、という技術の採用があります。

今回、過積載であれば、具体的にどのくらい天候の影響を抑制できるのか、考察してみました。

太陽光発電のデメリットについては以下の記事を参考にください
参考記事:土地付き太陽光発電のデメリット 知ることでリスク回避しよう!! 

太陽光パネル

●太陽光発電で過積載とは

過積載とは、簡単にいうと、

太陽光パネルの出力>パワコンの容量

となるように、設計することで、

太陽光の強度がピーク時には
パワコンで発電量は抑制されるけれども、

太陽光が弱いときは、
大出力のパネルにより発電量を確保し、

総合的に発電量を確保するものです。

●太陽光発電の基本構成と従来設計

太陽光発電の基本構成は、以下のようになっています。

太陽光発電構成図

太陽光パネル(モジュール)で発電された電気は直流ですので、
これをパワコンで交流に変換してから
電力会社の電力系統に接続する必要があります。

この太陽光パネル(モジュール)とパワコンの2つが
太陽光発電の重要な基本構成設備なのですが、

従来は、太陽光パネルの出力=パワコンの容量(処理能力)

となるように、システム設計されていました。

●過積載にした場合のシミュレーション

これを

太陽光パネルの出力>パワコンの容量

としてみると、どの程度発電量が増えるかシミュレーションしてみました。

ここでは、モデルを単純化するために、
・1日の太陽光発電量は2次関数的に推移する
・太陽光パネルの出力をパワコン容量の2倍とする
・パワコンの起電圧力(パワコンが動き出すパネルからの最低出力電圧)は無視する
(※これを考慮すると過積載のほうがさらに発電量が大きくなります)

としてシミュレーションしています。

過積載vs従来設計シミュレーション

1日の太陽光発電量を相対的にシミュレーションしました。
上のグラフが従来設計
下のグラフが過積載
1日の発電量は各グラフの棒グラフの総面積となります。

 

従来設計(太陽光パネルの出力=パワコンの容量)

過積載(太陽光パネルの出力=パワコンの容量×2)

に変更することで、1日の発電量は、1.29倍 に増えます。

●過積載による天候の影響の抑制

次に、天候による影響がどうなるかみてみましょう。

仮に、天候が曇天により、
太陽光が30%弱くなった場合をシミュレーションしてみました。

太陽光30%減 過積載シミュレーション

このように、

過積載の場合は、
太陽光強度が30%ダウンしても
発電量は8.4%しかダウンしないことがわかります。

もちろん、従来設計の場合は、
太陽光30%ダウンにより
発電量も30%ダウンします。

太陽光30%減 従来設計シミュレーション

●太陽光発電 過積載vs従来設計の効果比較

効果をまとめると以下の通りです。

過積載発電量相対比較表

過積載による発電量アップ効果は

パネル出力:パワコン容量の比

を大きくするほど、効果も大きくなりますが、
物理的にパネル出力を増やす限界があります。

それは、パワコンには入力電圧の最大定格が定められているからです。
この最大定格電圧を超えない範囲が過積載できる限界といえるでしょう。

 

ちなみに、今回2018年に私が投資を決めた太陽光発電所は

太陽光パネル 出力320w  288枚 =92.16kW
パワコン   容量5.5kW  9台  =49.5kW

で太陽光パネル出力/パワコン容量の比が186%となっています。

●過積載により低圧系統にできるメリットも

過積載によりパネル出力が50kWを超えたとしても。
パワコン容量を10kW以上50kW未満とすることで

システム全体としては10kW~50kW未満の
低圧系統の産業用発電所として申請することができます。

低圧系統は50kWを超える高圧系統に比べて
様々なメリットがあります。
参考記事:太陽光発電の仕組み・構造概要と用途別投資メリット 

●過積載のデメリット

過積載は、当然太陽光パネルの出力を増やすわけですので、
同じ種類のパネルですと、単純に

・パネルの枚数が増える
・その分、必要な設置面積(土地の面積)が増える

というデメリットがあります。

どちらも投資額としては増える方向です。

したがって、システム設計としては
過積載を採用して、
発電量を大きく、天候による影響を少なくする

というメリットと

投資額が増える

というデメリットを考慮に入れて、

投資利回りが最も大きくなるように設計する

ことが、投資として成功させるために必要となります。

●まとめ

以上のように過積載は安定して発電量を増加させる、という大きなメリットがあります。

システムとして
最も投資効率が上がるように設計する

本記事がそのための参考となれば幸いです。

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