屋根の勾配が異なる場合、スマートPV最適化装置により、すべてのモジュールがフル容量で運転可能になります

家庭や企業の中には、太陽光発電システムを設置する際に次のような状況に直面する場合があります。屋根の形状が均一ではなく、同じ屋根でも勾配角度が異なる部分がある場合です。例えば、一部の区域は30°傾いており、他の部分は10°傾いています。このような複雑な屋根構造は、太陽光発電において隠れた「小さなトラブル」を引き起こす可能性があります。

なぜ傾斜角が異なると発電量に影響を与えるのでしょうか。これは太陽電池モジュールの発電原理に由来します。太陽電池モジュールによって生成される電流は、受光する日射強度と直接関係しています。傾斜角は日射吸収量に影響を与える重要な要因です。角度が適切であれば、モジュールは太陽光をより効率よく吸収できます。しかし、角度が緩すぎたり急すぎたりすると、吸収される日射量が減少する可能性があります。

屋根のスペースをできるだけ有効に活用し、傾斜角30°と10°の部分に設置された太陽電池モジュールを直列に接続して1つのストリング（直列回路）を形成したいと仮定します。この場合、問題が生じます。30°に設置されたモジュールは日射量をより多く受光するため、10Aの電流を発生させ、各モジュールは400Wの最大出力（運転電圧40Vで計算：40V × 10A = 400W）を達成できると仮定します。一方、10°に設置されたモジュールは日射量が少ないため、電流は8Aまでしか発生しないとします。

ただし、直列回路には特徴があり、全体回路の電流は「最小電流」によって決まります。言い換えれば、このストリングでは、すべてのモジュールの動作電流が8A（10°のモジュールの電流）に制限されます。これにより、30°のモジュールの発電能力が「ダウングレード」することになります。つまり、元々400Wのモジュールであっても、このときは40V × 8A = 320Wしか出力できません。ストリング内にモジュールを8枚（10°のものが2枚、30°のものが6枚）接続した場合、全体のストリングの総出力は320W × 8 = 2560Wとなり、発電効率が大幅に低下します。

この時点で、スマートPV最適化装置は「救済」の役割を果たすことができます。モジュールに最適化装置を設置することで、各モジュールの運転状態を個別に調整できます。10°のモジュールの電圧は低下させ、それにより8Aの電流を10Aまで増加させることができ、一方、30°のモジュールは元の10Aの電流を維持し、400Wのフルパワー出力を保持することができます。同じストリングで、2つのモジュールが10°、6つのモジュールが30°の場合を例にすると、合計出力は320W × 2 + 400W × 6 = 3040Wとなります。以前の2560Wと比較すると、これは発電ロスの18.75%を回復したものになります。