PV最適化装置の「最適化マジック」：追加の電力はどこから来るのか？

中で PV システムでは、直列に動作するモジュールは次々と鎖のように連結されています。もし1つのモジュールの性能が低下すれば、システム全体の効率が低下してしまう可能性があります。これはPV業界でいうところの「バケツ効果(bucket effect)」です。システム全体の発電能力は、しばしば最も性能の悪いモジュールによって決まります。 PV この制限を打破するために最適化装置が開発されました。具体的なモデルを使って詳しく説明しましょう。

理想的なシナリオ：最大効率のためにモジュールが連携して動作

6つのモジュールが直列に接続された太陽光発電（PV）ストリングを想定してください。理想的な環境（日陰がなく、均一な経年変化と性能パラメータが一致している）では、すべてのモジュールが同じ光条件下で効率よく動作します。

このとき、各モジュールは安定した10Aの電流（実際の値はモジュールの仕様によって若干異なる場合があります）を出力し、40Vで動作します。電力の公式（電力＝電流×電圧）を使用すると、単一モジュールの出力電力は10A×40V＝400Wとなります。モジュールは直列に接続されているため、ストリング全体で電流は一定に維持されます。したがって、6つのモジュールの合計電力は6×400W＝2400Wとなり、これは理想的な条件下でのこのストリングの最適な性能です。

現実世界の課題：日陰が「弱いリンク」となり、大きな効率損失を引き起こします。

実際には、PVシステムが理想的な状態を維持することはほとんどありません。木々の日陰や建物の影、モジュール表面のほこりの蓄積、または局所的な経年劣化などの問題により、単一のモジュールの性能が低下し、「弱いリンク」となり、システム全体の動作を遅くしてしまうことがあります。

たとえば、あるモジュールが影で覆われた場合、その出力電流は急激に5Aまで低下します。直列回路の性質上（電流はどこでも同じ）、他の5つの正常に動作しているモジュールも強制的に5Aで動作することになります。これにより、各モジュールの電力は5A × 40V = 200Wにまで低下し、全体のストリングの総電力は6 × 200W = 1200Wとなり、理想的な出力の半分にまで落ち込んでしまいます。

これを緩和するため、PVモジュールには通常、「バイパスダイオード」が装備されています。モジュールに異常が生じた場合、このダイオードによってモジュールを「バイパス」（つまり、そのモジュールをスキップ）し、電流を他のモジュールに直接流すことができます。この場合、バイパスされたモジュールは発電を停止しますが、残りの5つのモジュールは10Aで通常運転を再開し、合計出力は5 × 400W = 2000Wとなります。前のシナリオよりは改善されていますが、1つのモジュールの発電量が完全に無駄になるため、システム効率のさらなる改善の余地があります。

最適化ソリューション： PV 最適化器が制約を打破し、電力損失を削減

SUNGOの PV 最適化器のコア機能は、各モジュールが「それぞれベストを尽くせる」ようにすることです。個々のモジュールの問題が全体のシステムに影響を与えないようにします。各モジュールの運転状態をリアルタイムで監視し、電圧と電流を正確に調整することで、問題のあるモジュールでも可能な限り出力を維持し、他のモジュールの性能を引き下げることはありません。

影がかかっている状況に戻ってみましょう。影がかかったモジュールはもともと5A、40Vで、合計200Wの出力です。最適化装置（オプティマイザ）を取り付けた場合、モジュールの電圧は（40Vから20Vに）低下しますが、電流は（5Aから10Aに）増加し、出力は200W（10A × 20V = 200W）に維持されます。他の5つの正常なモジュールは影響を受けず、それぞれ10A、40Vで動作し、400Wの出力を維持します。 PV optimizer installed, the optimizer reduces the module’s voltage (from 40V to 20V) while increasing its current (from 5A to 10A), keeping its power output at 200W (10A × 20V = 200W). The other 5 normal modules remain unaffected, operating at 10A and 40V to maintain 400W each.

最終的に、ストリング全体の出力は200W（影がかかったモジュール）＋ 5 × 400W（正常なモジュール）＝ 2200Wとなります。これはバイパスダイオード方式よりも200W、最適化なしの状態よりも1000W多い出力であり、「弱リンク」による出力損失を大幅に軽減しています。

このような的を絞った調整により、 PV 最適化装置（オプティマイザ）は太陽光発電システムにおける「バケツ効果」を効果的に克服し、各モジュールがそれぞれの条件で最大限の価値を発揮できるようにします。特に屋根や山間部など、複雑で影ができやすい環境に適しており、発電システムの高効率かつ安定した運用を強力に支援します。 PV システム