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2005.10.03

ケーブル余長と実発電効率

以前、このホームページを通じて既設置者から相談があった。「どうも発電量が少ない」という。発電量なんてものは、きちんと計算しない限り感覚の域を出ないものだからとりあえず写真を送ってもらって一緒に見て見ると、パネルの下に出力ケーブルの余長がぐるぐる巻きになっている。もちろん、傾斜屋根設置では、どの業者だってパネルをアレイから取り外して点検する便宜のために出力端に数十cm~1m程度は余長を取ることがあって、そうでなければむしろ困るのだけれど、工事中の写真ではなんと20m程度も巻いてある。これが5ストリングス。実際の余長は合計128mあったそうな。1ストリングス平均25.6mか。一般PVケーブルの2スケアの抵抗値を0.00882Ω/m、約7Aセル。RI^2から25.6*0.00882*7*7=11.06W。これが5組だから全体で最大約55Wの損失。つまり抵抗だけを考えると意外にたいしたことは無い。(大枚をはたく方には大変なことだけど)

で、果たしてこの配線をまず疑って、ケーブルを短くする工事の後、散見された最高出力はなんと3.9→4.9KWへ。(構成モジュールのJIS定格合計は5.325KW)

それにしても何故1KWも伸びたのか。
ご相談を受けた時期が6月下旬~7月初旬。ちょうど太陽高度が高い時期ではあるが、改修前の観察期間は長く、改修後の観察期間は短いため、販売者施工者への怒りなど感情的なものが数値に与えた影響は無視できるレベルにあると思える。
すると余長による影響は、抵抗分だけではなく、リアクタンス分の働きが大きかったのだろうか。なんとか定量評価したいと思うけど、なかなか難しい。いずれにせよ、この仕方を欠陥ともなんとも思っていなかったこの業者は、ケーブル余長が実発電量に大きく響くことを知ったはず。

余長を適正にした場合と比べて上の知見から最悪時0.79の係数が導出できる。(20余mというのは、メーカーが用意する延長アッセンブリケーブル長さにも近い) 弊社手持ちデーターで製品選定と施工による差が0.59積を取ると0.466。つまり最適設計・最適施工との組み合わせとそうでない場合の実発電量差は倍以上にも及ぶことが容易に想像できる。

ミもフタもない辛い話をしてしまうと、例えば4KWというお名前の太陽光発電設備を導入した場合でも、ある業者では基準比実質4.4KWを納品していて、ある業者では実質2.2KWを納入している場合があるということ。(実は、システム評価のためのパブリックな基準はまだどこにも無い。しょうがないのでJIS110%を軸足に据えるとこんな「感じ」で捉えてみる)
なお、これはイメージだけど、ぜんぜん大げさじゃない。

太陽光発電を設置する方は製品カタログを見てあれやこれやと考える。でも、本当は屋根の方が太陽電池を選ぶし、その製品を「誰が」「どのように」設置するか、まで考えないと何にも意味が無いのだ。

そして工事作業よりこうした設計や施工計画の方が本当はひどく難しく煩雑。だから販売専門業者が物販的に太陽光発電を売るのは、実はまるで無理じゃないだろうか?同じ話ばっかりしていますが、シツコイですか?

※ケーブルアッセンブリの問題。
PVの出力ケーブルは20mあるいは30mあるいは40mのセットとしてメーカーが斡旋している。片端にはモジュールとつなぐコネクタアッセンブリが付いていて、出力端となる反対端はHCVあるいはCVの切断面がそのまま現れている。つまり出力側は丸型端子や棒端子をつけるからそのまま。必要に応じて出力端を切断して縮めて使えっていうことだ。屋根側は、信頼性確保のためにも防水コネクタを使う。メーカーの立場では”無難”といえる。なお、PF等への通線はコネクタ側からは出来ない。コネクタアッセンブリの頭がひっかかるのだ。

ところで、実作業下では、モジュール出力端から接続箱や接続箱内蔵インバーターまでケーブル長を測って通線するのがとても大変。そこで保護管としてのPF長を測ったら、非アッセンブリ側を通線して、余長はそのまま屋根上に残す業者が少なくないことが最近わかってきた。この場合には、どのくらい実発電能力への影響があるのだろうか。5mは残していると思う。単純に上を参考に比例式を解いて、全体比4%の損失か?ストリングス構成や電流を規定するセルサイズによっても異なるし、そう単純ではあるまい。いずれにせよ、意味のない余長は設けずに切断するに限る。でもコネクタ側を切断していたら架台とのリーク(直流地絡)が起きるので注意。

方策1:ストリングス端(モジュール側)と出力CVを現場切断してプルボックス接続する。これは内規適合だし、友人の同業者がチャレンジしていた。でも数年後に見に行くと内部に水が溜まるので良くないと判断した。
方策2:このままメーカーの用意するアッセンブリを使う。ワンモジュール毎の接続を業者に全て撮影させて、メーカーと施主がチェックする。でも工事費が高騰するから現実的ではない。何よりマジメな注意深い業者をオミットすることになる。
方策3:現場用コネクタを作り、メーカーが施工業者に斡旋する。コネクタアッセンブリの作り方が雑だと、管内ジョイントが出てきたり、より線の一部が切れたりして抵抗値が上がる。酷い場合には架台との間でリークする。

私は3が良いと思う。1の方法は現実的ではない。2は想像外の発電量不足がこれからも、しかも、たびたび起こる。気づかない施主が普通だと思う。人を疑えば疑うほど、無用なコストが増える。性悪説から出てくる対策コストは天井知らずだ。犯罪が無ければ、警察も要らないだろうにね。そうすれば税も安くなるはず。そんなアナロジーまで思い浮かぶ。おすすめの3は作業性が良いので作業時間が浮く分、誰もがもう少しマジメにやるだろうという現実的な話。CVを職人側持込にすれば資源の無駄も少ないでしょうね。

10月 3, 2005 太陽光発電の技術 |

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コメント

「パネルの下に出力ケーブルの余長がぐるぐる巻きになっている」

一瞬目を疑ってしまうようなお粗末な事をする輩も中には居ると言う事ですね。

嘆かわしいことです。

しかし、自社の施工した物件で些細であってもそう言った改善可能な点があったなら定期点検時に進んで改善を申し出るようなそんな営業に私はなりたいですね。

投稿: すぎやま | 2005/10/04 12:26:24

素朴な疑問なのですが、直流回路では抵抗=リアクタンスではないのでしょうか?

出力低下の原因(仮説)
1.巻いてあると仮定すると、放熱が出来ないため発熱による抵抗値の激増による電流低下
2.上記により、正しいMPP点が見つけられず左に移動する?
3.パネル背面で巻いてあると仮定すると、渦電流による(電磁石)磁束によって直上セルの温度上昇か磁束による起電力の低下による電流低下?

対策については、「CVを職人側持込~」大賛成です(VVFとかを使う業者が現れないことを祈ります)。

投稿: aosam | 2005/10/04 20:36:24

すぎやまさん、こんばんはです。
もちろん、お粗末な輩を問題にしたくなりますが、ここでは、そもそも扱いの難しいケーブルアッセンブリを見直したいと考えています。ケーブルアッセンブリというのは長さが長いのでとても扱いにくいです。通線が無ければ問題にしませんが。少々恥ずかしくても、点検時に改修を申し出るのは大賛成です。訪販屋さんすら、力のあるメンテ部隊が居るところは、割合、きちんと後で対応しています。まぁ訪販屋さんには自社部隊が居ないのが普通ですが。

aosamさん、まいどです。
パワコンのインバータ前段にはスイッチングによる昇圧(350Vくらい?)がありますので、タンス屋さんがからんでいるのでは無いかと思った次第です。抵抗≒くらいかなぁ。抵抗分だけにしては損失が激増しすぎているような。。。2の、MPP点の迷いと遅れは大いにあると思います。3ですが、ぐるぐる巻きがコイルになっていますので、パワコン内昇圧回路のスイッチングの充電のときにストリングス電流が遅れ位相になるんじゃないかと考えました。メーカーさんに聞いてみようかしら。理由に興味があります。

CVは職人側持込がいいですよね。量販業者はどこもCVクズの山を抱えています。そうでなければ屋根残置です。これはずいぶんおかしな話です。VVは独立を売る業者がネットで無解説で売っているので、DIYに使う人が多いですね。まぁ趣味の独立型は10年も使わないうちに改変したりするからあれでも良いのでしょうか。

投稿: よしどみ | 2005/10/05 0:46:33

出力低下の原因について色々調べてみましたが、よくわかりませんでした。

「電流が遅れ位相」んー、測定してみましたが電圧一定、電流一定の直流ですから、遅れようがないような、、、、、、

「スイッチング」パワコンのタイプにもよると思いますが、PVからの入力に巨大なコンデンサがある場合は、脈流(交流分)はないはず。

5ストリングスのMPP点がめちゃくちゃになって一番低い電圧に固定されたのが原因?
(根拠はありません)

決してケチをつけているのではなく、原因究明に関心があるのです(汗)。

投稿: aosam | 2005/10/07 19:09:51

aosamさん、研究ありがとうございます。
私も原因究明に関心があるのです(汗)
過渡現象を考えると、MPPがあばれる原因にはなるでしょうね。

また、この数日忙しくて更新を怠っています(汗)

投稿: よしどみ | 2005/10/08 2:50:43

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