台風、洪水、砂嵐、鳥害：ソーラーエッジが台湾の太陽光発電における大規模な課題を克服
広大な地上設置型の大規模太陽光システムを構築し、それを経済的に実現することは、それだけでも難しい。そこに自然からのさらなる脅威が加われば、それは大きな課題となる。
その好例が、台湾の塩田跡地に最近設置された大規模地上設置型PVプラントで、ソーラーエッジの太陽光発電ソリューションが使用されている。
この発電所には、サッカー場78面分の広さに相当する77MWの太陽光アレイが設置されています。 しかし、その規模の大きさだけでなく、立地条件も世界で最も厳しい太陽光環境のひとつです。 毎年、台風や豪雨がこの島を襲い、深刻な洪水を引き起こし、砂やほこり、塩分を含んだ強い海風が吹き荒れます。 雨がやむと、湿地帯には巨大な渡り鳥が群れをなして飛来します。
ソーラーエッジは、これらの非常に困難な状況を克服するために立ち上がりました。
大規模太陽光発電のビッグアイデア
太陽光発電が世界の大半の地域で最も低コストな新電力源となっているため、太陽光発電所はさまざまな規模で建設されています。 太陽光発電設備の中でも特に人気が高まっているのが、大規模な地上設置型太陽光発電所です。
地上設置型太陽光発電所は、一般的に発電量によって分類されます。
- 大規模商業施設：1MW以上
- 中規模産業用：100.1 kW～1 MW
- 小規模産業用：10.1-100 kW
サッカー場78面分の太陽光発電
台湾の再生可能エネルギーに重点的に取り組む投資会社、Shinfox Energyは、再生可能エネルギー発電所の建設およびO&Mサービスを提供するFoxlinkグループの子会社です。Shinfoxは最近、台湾のフィード・イン・タリフ（FIT）奨励プログラムの一環として、台湾政府が所有する広大な土地の20年間のリース契約を締結しました。
この土地は、台南市の郊外にある人気の景勝地、七股山の近くに位置し、面積は55万平方メートル以上です。かつては300年前に建てられた製塩工場の跡地でしたが、現在は77メガワットの再生可能エネルギーを生産する大規模な商業用太陽光発電施設となっています（ケーススタディを参照）。このグリーン電力は、20年間にわたって安定した収益を確保するために、電力会社に販売されます。
モジュールのミスマッチ効果を低減し、より多くのエネルギーを供給
Shinfoxがこのプロジェクトへの融資を決めた際、同社は最大限のエネルギー出力を実現し、運用コストを最小限に抑え、作業員を安全に保つことができる太陽光発電ソリューションを探しました。 通常、モジュール間の不一致率が比較的高いことを考えると、広大な敷地で最大の電力量を供給できる太陽光発電システムを見つけることは、言うほど簡単ではありません。 何万ものモジュールがあれば、潜在的に大きな収益損失につながる可能性がありました。
モジュールミスマッチによる電力ロスを最小限に抑え、エネルギー収量を最大化する実証済みの能力が評価され、ソーラーエッジ社のDCオプティマイゼーションソリューションが採用されました。ソーラーエッジ社のパワーコンデショナとパワーオプティマイザは、MPPT（最大電力点追従制御）を継続的に追跡し、モジュールレベルで電流と電圧を調整します。このモジュールミスマッチ緩和メカニズムにより、性能の低いモジュールが同じストリングの他のモジュールに影響を与えることがなくなり、結果として発電量が増大します。これに対し、従来のセントラル型またはストリング型パワーコンディショナでは、性能の低いモジュールがストリングの他のすべてのモジュールの出力を低下させてしまいます。
ソーラーエッジ社は、台湾の気候や環境に関連するモジュールミスマッチのいくつかの事態に対処しました。
- 部分的な日陰：南シナ海の風によって運ばれる雲、埃、塩分、砂による部分的な日陰は、特に熱帯低気圧の際に発生し、すべてモジュールに蓄積され、時間の経過とともに発電効率を低下させます。また、この発電所が主要な渡り鳥のルート沿いに位置しているため、鳥による頑固で攻撃的な汚れも発生します。
- 温度の不整合：モジュールの表面温度が低いほど、出力は大きくなりますが、出力効率は10～25%も低下する可能性があります。各モジュールの温度は、列上の位置によって異なる場合があります。
- モジュールの不均一な経年劣化：20年間のFIT期間中、通常の摩耗や損耗により、各モジュールは異なる速度で劣化し、不整合による電力損失が増加します。ほとんどのモジュールメーカーは、保証期間中に劣化により各モジュールの出力が最大20%低下すると規定しています。出力の低下によりストリングに不整合が生じ、発電量の不安定化につながる可能性があります。
- 微小亀裂：気温の変化や強風により、モジュールは熱的および機械的ストレスを受け、シリコンウェハーに微小な亀裂が生じることがあり、発電量が減少する可能性があります。
遠隔地からの一目でわかるトラブルシューティングでO&Mコストを削減
ソーラーエッジのモニタリングダッシュボードは、効率的なリモートトラブルシューティングのために、緊急度別に色分けされたアラートを提供します。
モジュールのメンテナンスも、Shinfoxにとって大きな懸念事項でした。長期的に最高の投資収益率を確保する必要があったのです。そのためには、運用コストを最小限に抑える必要がありました。
一般的に、赤外線ドローンカメラは、大規模な太陽光発電施設で、太陽電池モジュールの検査や診断に使用されています。
ソーラーエッジは、これらの高額な費用を省き、O&Mコスト全体で最大50%の削減を達成しました。 どのコンピューターからでもリモートでアクセスできるソーラーエッジのモニタリングプラットフォームは、パワーオプティマイザから詳細なデータを受信します。 パワーオプティマイザーそれぞれ、4つのモジュールとパワーコンディショナーのパフォーマンスを自動的に追跡します。 O&M担当者は、リアルタイム通知を受信することで、不具合のあるモジュールを迅速に特定し、リモートでトラブルシューティングを行うことができます。これにより、現地訪問の回数と時間を削減できます。
シナジー技術を搭載した三相パワーコンディショナンのモジュール設計により、さらなるコスト削減を実現しました。パワーコンディショナーの1台が故障した場合でも、他のユニットには影響がなく、故障したユニットが交換されるまで独立して運転を継続します。これらのユニットは軽量で、持ち上げるのに2人いれば十分であるため、フォークリフトは不要です。
また、ソーラーエッジは、ストリングあたり最大60モジュールをサポートすることで、DCケーブルと接続箱のコストをさらに削減しました。これにより、湿気に関連する絶縁不良の発生率が低下し（これは温暖で湿度の高い気候では一般的です）、BOSの削減率が最大40%増加する可能性があります。
雨季における人々と資産の安全確保
の太陽光発電所の浸水
特に、東アジアの梅雨と台風の季節に洪水を引き起こす激しい暴風雨のため、現場が巨大な貯水池と化すことから、作業員の安全は最優先事項でした。 貯水池は周辺の小川の溢れ出しを制限するのに役立ちますが、膝の高さ以上の洪水は、保守作業員にとって深刻な電気的危険をもたらす可能性があります。
ソーラーエッジの技術は、設計の段階から安全で信頼性の高いものとなっており、厳しい国際安全基準を満たしています。ソーラーエッジのIP65規格適合パワーコンディショナは、幅広い温度範囲で耐水性と耐湿性を備え、アーク障害回路保護に関するUL 1699B規格に準拠しています。
さらに、内蔵のSafeDC™機能により、各モジュールの出力電圧は最大5分以内に1Vの安全電圧レベルまで自動的に低下し、メンテナンスや消火活動に従事する人々をさらに保護します。自動アーク故障検出機能により、アーク障害が検出された場合にはインバーターがシャットダウンし、ケーブルの故障や不適切な接続による火災のリスクを低減します。
大規模太陽光発電所の明るい未来
ネットゼロは、今世紀後半までに地球温暖化を抑制するという国際的に合意された目標です。IPCC（気候変動に関する政府間パネル）は、地球温暖化を1.5℃に抑えるためには、2050年までにCO2排出量をネットゼロにする必要があると結論づけました。
この重要な目標を達成するには早急な行動が必要であり、エネルギー分野では大きな転換が求められます。世界は2022年から2030年にかけて、毎年平均25%以上太陽光発電を増やさなければなりません。大規模な太陽光発電所を建設できる適地が限られていることを考えると、これは非常に困難な課題です。
一つの解決策は、土壌や気象条件が最適ではない地域を大規模な地上設置型太陽光発電所として活用することです。ソーラーエッジ社は台湾での設置に加え、米国、オランダ、ポーランド、日本、トルコ、イスラエルなど世界中で大規模太陽光発電所の設置実績があります。
