ソーラーパネルインバータの説明 2023 年 6 月

ソーラーパネルは家庭用ソーラーシステムで重要な役割を果たしますが、クリーンエネルギーを生成するにはソーラーインバータなどの他のコンポーネントも必要です。 ソーラーインバーターは、ソーラーパネルで生成されたエネルギーを、家電製品、電子充電器、照明に電力を供給できる電気に変換する電子デバイスです。

この記事では、Guides Home チームが、太陽光発電インバーターの機能、さまざまな種類、太陽光発電システムに最適なインバーターについて説明します。 当社の情報は、最高の太陽光発電企業の分析、業界専門家との議論、トップソーラー製品の市場調査に基づいています。

ソーラーインバーターは、ソーラーパネルによって生成された直流電流 (DC) を、家電製品の動作に必要な交流電流 (AC) に変換します。 インバーターは、AC 電圧を使用する地域の電力網とも同期するため、両方の電源を同時に使用できます。

家電製品は、地域の電力網からの AC 電圧を使用するように設計されており、太陽エネルギーを直接使用して動作することはできません。 ただし、ソーラーインバータは DC から AC への電力変換デバイスであるため、ソーラーパネルアレイと電気配線システムの間にインバータを設置することでこの問題を解決できます。

太陽光にさらされると、太陽電池 (PV) セルはバッテリーと同様に DC 電気を生成します。 ソーラーパネルには、相互に配線された一連の PV セルがあり、これによって個々のパネルの電圧と電力出力が決まります。 ほとんどのセルは約 0.46 ボルト (V) の電力を生成します。つまり、60 セルのソーラー パネルは通常、約 30 V、300 ワットの直流電力を出力できます。

インバーターは、ソーラーパネルの DC 出力をローカル送電網と同じ周波数の AC 電力に変換し、両方の電源を同期させます。 このシステムの仕組みを簡単に説明します。

太陽光発電インバーターは、主に 3 つのタイプに分類できます。

一般的な注意点として、ハイブリッド インバーターはソーラー パネルとバッテリーを同時に処理できます。 ストリングやマイクロインバーターなどの従来のインバーターはハイブリッドではなく、太陽光発電パネルのみを対象としています。 バッテリーストレージを追加するには、別のインバーターが必要になります。

次のセクションでは、長所と短所を含め、各タイプのインバータの概要を説明します。

ストリングインバーターは、家庭用太陽電池アレイ用の最も一般的なタイプのインバーターです。 このセットアップでは、ソーラー パネルを「ストリング」または中央のインバータに接続する直列回路に配線します。 家庭の配線に接続されているインバーターは、パネルの結合出力を AC 電力に変換します。

ストリングインバーターは、すべてのソーラーパネルの電力出力を AC 電力に変換するのに 1 つのデバイスだけが必要なため、設置コストが低くなります。 つまり、各パネルに電力変換装置を設置する必要がありません。 ストリング・インバーターは非常に人気があるため、この機器に精通したベンダーや太陽光発電設置業者をさらに見つけることができます。

ストリングインバーターを使用する主な欠点は、ソーラーパネルを一連の回路に配線する必要があることです。 そのため、1 つのパネルが故障したり障害が発生したりすると、残りのパネルが十分な日光の下で動作している場合でも、そのストリング内のすべてのパネルのパフォーマンスが低下します。

ストリング回路内のソーラーパネルのエネルギー生産プロファイルが異なる場合、ソーラーパネルの性能も低下する可能性があります。 これは通常、パネルが異なる方向を向いており、不均一な太陽光にさらされた場合に発生します。

マイクロインバーター システムには、各ソーラー パネルに直接設置できる小型のインバーターが含まれます。 各パネルの出力が直接AC電力に変換されるため、ストリングインバーターは必要ありません。

マイクロインバータの主な利点は、各太陽電池モジュールに専用の電力変換デバイスを備えていることです。 いずれかのパネルが日陰になったり故障したりしても、残りのソーラー パネル システムには影響がありません。 その結果、マイクロインバーターは太陽光発電システムの全体的なエネルギー出力を増加させます。 また、ストリングインバーターを使用するソーラーパネルとは異なり、PV アレイは不均一な日照の影響を受けないため、さまざまな方向の屋根エリアを利用することもできます。

マイクロインバータにはストリング インバータよりも長い保証期間もあります。 一般に、ストリング インバーターの耐用年数は 10 ～ 12 年と予想されますが、最長 25 年の保証が付いたマイクロインバーターもあります。

マイクロインバータの主な欠点の 1 つは、価格が高いことです。20 枚のパネルを備えた太陽光発電システムを設置する予定の場合は、20 個のマイクロインバータも必要になります。 設置業者はマイクロインバータをソーラーパネルの後ろに配置するため、メンテナンスや交換のためにマイクロインバータにアクセスするのが難しくなります。

エネルギー貯蔵を検討している場合、マイクロインバーターは太陽電池の選択肢を減らすことができます。 バッテリーは DC 電源で充電されますが、マイクロインバーターはソーラー パネルの出力を直接 AC 電源に変換することに注意してください。 つまり、バッテリーの充電および放電プロセスを管理するには、専用のバッテリー インバーターとチャージ コントローラーと呼ばれるデバイスが必要です。

一部のストリング インバーターは、各ソーラー パネルに直接インストールされた電力オプティマイザーを使用します (マイクロインバーターなど)。 オプティマイザーは各 PV モジュールの電圧と電流を調整し、総電力出力を増加させます。

マイクロインバーターとは異なり、オプティマイザーは DC 電力を AC 電力に直接変換しません。 前述したように、ストリング インバータはパネルを DC 直列回路に配線し、結合されたエネルギー出力を交流に変換します。

電力オプティマイザを備えたインバータは、マイクロインバータとストリング インバータの特定の利点を組み合わせています。 オプティマイザーなしで従来のインバーターを使用すると、1 つのパネルに影響を与える問題が回路全体に悪影響を及ぼします。 電力オプティマイザーは、各パネルの電力出力を個別に制御することで、このダイナミックを軽減します。

電力オプティマイザを備えたストリング インバータを使用すると、2 番目のインバータなしで太陽電池を設置できます。 バッテリーはインバーターの DC 側に接続し、システムが太陽光発電を AC 電力に変換する前に充電できます。 ただし、これはインバータが太陽電池に対応している場合に限ります。

最高のパワー オプティマイザーには 25 年間の保証が付いているため、住宅所有者は 20 年以上にわたって交換について心配する必要はありません。

電力オプティマイザーはパネルごとに 1 つ必要になるため、システムのコストが増加します。 パワー オプティマイザーはすべてのモデルと互換性がないため、インバーターのオプションも制限されます。

パワー オプティマイザーには 25 年の保証がありますが、ストリング インバーターに依存しており、通常は 10 ～ 12 年の保証があります。 オプティマイザの耐用年数がまだ 15 年残っている場合でも、最終的にはインバータの交換が必要になります。

ハイブリッド インバーターは、ソーラー パネルとバッテリーの両方で使用できる単なるストリング インバーターです。 従来のインバータは太陽光発電パネルとのみ互換性があり、エネルギー貯蔵を追加するには別個のバッテリ インバータが必要です。 ハイブリッド インバーターは標準のインバーターと同様に動作できますが、バッテリー システムの充電および放電サイクルも管理できます。

ハイブリッド インバータを使用する主な利点は、太陽電池用に 2 台目のインバータを設置する必要がないことです。 ハイブリッド インバータは、ソーラー パネルを設置し、将来的にエネルギー貯蔵を追加する予定がある場合に最適なオプションです。 インバーターはバッテリーの有無にかかわらず動作できるため、エネルギー貯蔵システムをすぐに設置する必要はありません。

ハイブリッドインバータを使用して太陽光パネルと蓄電池を組み合わせることで、停電時のバックアップ電源システムを構築できます。 ただし、インバーター モデルがオフグリッドで動作できることを確認する必要があります。一部のモデルは、停電ではなくグリッド接続動作のみを目的として設計されています。

ハイブリッドインバーターはバッテリーシステム用の充電コントローラーを内蔵しているため、従来のストリングインバーターよりも価格が高くなります。 ハイブリッド インバーターは将来的にエネルギー貯蔵を追加できる柔軟性を備えていますが、すべてのインバーターがすべてのバッテリー モデルと互換性があるわけではありません。 たとえば、Tesla Powerwall は専用の Tesla インバーターでのみ使用でき、別のメーカーのハイブリッド インバーターでは使用できません。 ただし、一部の Enphase バッテリーではサードパーティのインバーターを使用できます。

各タイプのインバータには長所と短所があり、最適なオプションは太陽光発電プロジェクトによって異なります。 ほとんどの太陽光発電設置会社は、あらゆる種類のインバーターに精通しており、太陽光発電アレイに最適なオプションの選択をお手伝いします。 例えば：

ソーラーパワーコンディショナーのコストは、ブランド、設置業者、サイズによって異なります。 Palmetto Solar によると、ほとんどのストリング インバーターの価格は 1,000 ドルから 2,000 ドル、あるいはそれ以上です。 マイクロインバーターの価格は 1,000 ドル以上になる可能性がありますが、パワー オプティマイザーの価格は 50 ドルから 200 ドル以上になります。 ハイブリッド インバーターは少し高価で、市場調査によると価格は 1,000 ドルから 3,000 ドル以上の範囲です。

ただし、太陽光発電システムの一部としてインバーターに支払う価格は、太陽光発電インバーターを個別に購入する場合と比べて異なる場合があります。 また、太陽光発電システムにはインバーターが必要なため、30% の太陽光連邦税額控除を申請できます。

ストリング インバータは、最も一般的なタイプのインバータです。 また、各パネルに個別のユニットを設置するのではなく、中央のインバーターを 1 台だけ設置するだけで済むため、最も手頃な価格でもあります。

充電コントローラーは、太陽電池に供給される電圧と電流を調整し、充電プロセスによって損傷が発生しないようにします。 インバーターは、ソーラーパネルとバッテリーによって生成されたDC電力を、家電製品の電源に必要なAC電力に変換します。 ハイブリッドインバータには充電コントローラが内蔵されており、バッテリと互換性があります。

取り付けるインバーターの種類によって異なります。 各ソーラーパネルにマイクロインバーターを設置することも、パネルを配線してストリングインバーターに接続することもできます。 ストリング インバータの場合は、複数のマイクロインバータに対して、中央ユニットは 1 つだけ必要です。

レオナルド・デヴィッド電気機械エンジニア、MBA、エネルギー コンサルタント、テクニカル ライターです。 エネルギー効率と太陽光発電に関するコンサルティングの経験は、銀行、繊維製造、プラスチック加工、製薬、教育、食品加工、不動産、小売などの分野をカバーしています。 2015 年からはエネルギーとエンジニアリングのトピックに関する記事も執筆しています。

トリ・アディソンは、デジタル マーケティング業界で 5 年以上働いている編集者です。 彼女の経験には、非営利、政府、学術部門におけるコミュニケーションとマーケティングの仕事が含まれます。 本業はジャーナリストで、ニューヨークのハドソンバレーで政治やニュースをカバーするキャリアをスタートさせました。 彼女の仕事には、地方および州の予算、連邦財政規制、医療法に関する報道が含まれていました。