ソーラーマイクロインバータ: 利点と最適なアプリケーション

サンディエゴの太陽光発電設置業者は、昨年委託した 24 枚のパネルを備えた屋上システムについて話してくれました。{6} 12 枚のパネルが南向き、8 枚が西向き、4 枚が毎日午後 3 時間煙突の影の下に置かれました。ストリング インバーターを使用すると、これら 4 つの影付きパネルにより、アレイ全体の出力が 15 ～ 20% 低下することになります。マイクロインバータを使用すると、影付きのパネルだけがパフォーマンスを下回り、残りの 20 枚はフル稼働で動作しました。このシステムは、ストリング インバーターの見積もりよりも年間 12% 多くのエネルギーを生成しました。 28,000 ドルの設置費用で、その 12% は 25 年間で毎年約 400 ドル以上の電力節約に相当します。

これが太陽光発電用マイクロインバーターの中核となる価値提案です。各パネルを、隣接するパネルの問題の影響を受けない独立した発電所に変えます。

ソーラーマイクロインバーターの仕組み

ソーラー マイクロ インバータは、各ソーラー パネルの後ろに直接取り付けられる小型デバイス - で、通常は文庫本サイズ - です。その 1 枚のパネルで生成された DC (直流) 電気を、電源ですぐに AC (交流) 電気に変換します。

従来のストリング インバータ システムでは、すべてのパネルが直列に配線され、結合された DC 出力が 1 つの大型インバータに供給されます。単一のパネルの性能が低下している場合（シェーディング、汚れ、不一致、または欠陥）、単一車線の高速道路で遅い車が後ろのすべての車を後退させるように、文字列 - 全体を流れる電流が制限されます。-

microinverter はこのボトルネックを解消します。各パネルは独自の DC を個別に AC に変換します。シェーディングされたパネルはそれ自体の出力を失いますが、その隣のパネルには影響がありません。

各マイクロインバータからの AC 出力は、標準の AC 配線を通って電気パネルに流れます。-屋根を横切る高電圧の DC ストリングがなく、単一障害点もなく、1 つのパネルの不良がシステム全体を停止させるクリスマス-イルミネーション-もありません。

ソーラーマイクロインバータの 6 つの主な利点

1. 不完全な条件下でも最大限のエネルギーハーベストを実現

完璧な屋上はありません。木々が生い茂り、煙突が影を落とし、ドーマーがシェードポケットを作り、さまざまな屋根面にあるパネルが 1 日を通してさまざまな角度から太陽光を受けます。マイクロインバータは、各パネルで独立した最大電力点追跡 (MPPT) を実行し、隣接するモジュールが何をしているかに関係なく、すべてのモジュールから最適な電圧と電流を抽出します。

現実世界のデータがこれを裏付けています。{0}業界のテストでは、部分的に日陰のある屋根では、マイクロインバーター システムが同等のストリング インバーター システムよりも 5 ～ 25% 多くのエネルギーを生成することが示されています。日陰のない屋根であっても、パネルの製造公差 (定格出力から ±3 ～ 5%) と温度変動により十分な不一致が生じるため、マイクロインバータは通常、ストリング インバータより 2 ～ 3% 向上します。

2. 優れた安全性 - 屋根に高電圧の DC がありません-

ストリング インバーター システムは、屋上の配線に DC 300 ～ 600 V を供給します。火災や緊急事態が発生した場合、太陽光がパネルに当たる限り電圧は維持されます - 消防士や住宅所有者にとって重大な危険です。

マイクロインバータは低電圧 (パネルあたり 30 ～ 60 V DC) で動作し、すぐに AC に変換します。システムがシャットダウンすると、屋根上のどこにも高電圧 DC が蓄えられなくなります。-これは、追加のシャットダウン デバイスを必要とせずに、本質的に NEC 2017/2020 Rapid Shutdown (RSD) 要件を満たします。

⚡ プロのヒント:NEC 2020 のモジュール レベルの急速シャットダウン（モジュールでの電圧は 30 秒以内に 80 V 未満、30 秒以内に 1 V に低下する必要がある）を強制する管轄区域内の場合、マイクロインバータはデフォルトで準拠します。{1}ストリング インバータ システムでは、同じコードを満たすために追加の MLPE ハードウェア (パワー オプティマイザまたはシャットダウン デバイス) が必要です -。マイクロインバータとの価格差を埋めるには、パネルあたり 30 ～ 60 ドルの追加コストがかかります。

3. パネル-レベルのモニタリング

すべてのマイクロインバーターは、個々のパネルの出力 - の電圧、電流、電力、エネルギー生産量 - をモニタリング プラットフォームにリアルタイムで報告します。 1 つのパネルの出力が 30% 低下した場合、どのパネルがシェーディング、汚れ、セルのひび割れ、またはコネクタの問題であるかを正確に確認して診断できます。

文字列インバーターを使用すると、合計文字列出力が表示されます。生産が低下した場合、何かが間違っていることはわかりますが、どのパネルに問題があるかはわかりません。トラブルシューティングには、テスト機器を備えた現場訪問が必要です。ストリング インバータは、パネル レベルのモニタリングのためにパワー オプティマイザと組み合わせることができますが、コストと複雑さが増大します。{3}

4. 長期保証、より高い信頼性

ほとんどのマイクロインバータには、ソーラー パネルの保証と同等の 25- 年保証が付いています。通常、ストリング インバーターには 12 ～ 15 年の保証が付いています。つまり、システムの 25 年の耐用年数の間に少なくとも 1 回はストリング インバーターを交換することになります (交換費用: 設置費用: 1,000 ～ 2,500 ドル)。

信頼性データはこれを裏付けています。ストリング インバーターの故障率は約 350 台に 1 台であるのに対し、マイクロインバーターの故障率は最初の 2 年間で約 800 台に 1 台です。ユニットあたりの処理電力が低いということは、電子部品の劣化の主な原因である熱ストレスが少ないことを意味します。

5. 容易なシステム拡張

マイクロインバーター システムへのパネルの追加は簡単です。- 新しいパネルを設置し、新しいマイクロインバーターを取り付け、既存の AC 配線に接続します。 DC ストリング電圧の再設計やインバーターの容量制限を心配する必要はありません。-

ストリング インバーターの場合、パネルを追加するとインバーターの入力容量または電圧ウィンドウを超える可能性があり、まったく新しいストリング インバーターが必要になります。このため、特に - の拡張を計画している住宅所有者にとって、マイクロインバータはより良い選択肢となります。エネルギー貯蔵システム家庭の電力消費量が増加し、時間の経過とともにより多くの太陽光発電容量が必要になります。

6. バッテリーストレージとの互換性

最新の太陽光-プラス-蓄電システムは、マイクロインバータと AC{2}} 結合バッテリー システムを組み合わせています。マイクロインバーターはパネル レベルで DC を AC に変換し、別個のバッテリー インバーターがバッテリー バンクの充電と放電を管理します。

このアーキテクチャはブランドに完全な柔軟性を提供します - 太陽光発電と蓄電の両方において 1 つのメーカーのエコシステムに縛られることがありません。 AC{2}}結合アーキテクチャと DC-結合アーキテクチャがストレージ システムの効率とコストにどのような影響を与えるかの詳細な比較については、ガイドを参照してください。バッテリーエネルギー貯蔵システムの仕組み.

マイクロ インバーターとストリング インバーター: 数字

ストリングインバーターがまだ勝てる場合:屋根が日陰がなく、南向きで、すべてのパネルが単一の平面上にある場合、ストリング インバータを使用すると、同様の発電量で 1 ワットあたり 0.10 ～ 0.20 ドル節約できます。{0} 10 kW システムの場合、前払いで 1,000 ～ 2,000 ドルの節約になります。ただし、12 年目に 1 台のストリング インバーター交換 (設置費用 1,500 ドル) を考慮に入れると、生涯コストの差は大幅に縮まります。

ソーラーマイクロインバータの最適なアプリケーション

複雑な住宅の屋上。複数の平面の屋根、ドーマー、天窓、煙突、周囲の木々はすべて、部分的な日陰を作り出します。{0}マイクロインバータは日陰に関連した生産損失を排除し、すべてのパネルの ROI を最大化します。{2}}これはマイクロインバータの最も強力な使用例であり、ストリング インバータと比較して 5 ～ 25% の生産ゲインが最も顕著になります。

混合方向の設置。-南、東、西の屋根面にあるパネルは、一日を通して異なる量の太陽光を受けます。複数の方向にパネルを備えたストリング インバータでは、MPPT ミスマッチ損失が発生します。マイクロインバーターは各方向を独立して処理します。

小型屋上システム (4 kW 未満)。アパートのバルコニーの太陽光発電、小型の屋上システム、またはスターターの設置には、マイクロインバータを使用すると、プラグアンドプレイのシンプルさが実現します。{0}}-一部のモデルは、専門的な構成ツールを使用せずにスマートフォン アプリを介して DIY コミッショニングをサポートしています。

拡張可能なシステム。EV、ヒートポンプなどの追加を計画している住宅所有者住宅用蓄電池将来的には、小型のマイクロインバータ システムから始めて、エネルギー需要の増加に応じてパネルを{0}}ずつ{1}}拡張することができます。

安全性が重要な設備-。山火事が発生しやすい地域にある学校、病院、消防署、建物は、マイクロインバータの固有の急速シャットダウン準拠と、高電圧の DC 屋上配線がないことから恩恵を受けています。{0}{1}

マイクロインバータを選択すべきではない場合

日陰のない大きな商業施設の屋上。障害物がなく、パネルの方向が均一である 100 kW の平らな商用屋根には、ストリング インバーター システムの方が適しています。大規模なコスト削減 (0.10 ～ 0.20 ドル/ワット × 100,000 ワット=10,000 ～ 20,000 ドル) は、マイクロインバータの限界生産利益を上回ります。

極端な温度環境。マイクロインバータは、システム内で最も高温になる屋根- のパネルの後ろに取り付けられています。ほとんどの製品は IP67 定格を備え、最大 65 度で動作しますが、極度の熱が続くとコンデンサの劣化が促進されます。屋根温度が 80 度を超える砂漠気候では、屋根線の下の日陰の場所に設置されたストリング インバータの方が長持ちする可能性があります。

予算に限りがある、シンプルな設置。-完全に日陰のない南向きの屋根があり、予算が限られている場合、ストリング インバータはインバータのコストの 60 ～ 70% でエネルギーの 97 ～ 98% を供給します。{0}

マイクロインバーターと蓄電池を組み合わせる方法

住宅用太陽光発電市場で最も急成長している-セグメントは、太陽光-と-蓄電であり、マイクロインバータは AC カップリングを介して自然に統合されています。トポロジは次のように機能します。

ソーラーパネル → マイクロインバーター → ACバス → 住宅負荷/グリッド/バッテリーインバーター → バッテリー

マイクロインバータとバッテリ インバータは、AC バス上で独立して動作します。どちらも他方を制約しません。任意のバッテリー システムを備えた任意のマイクロインバーター ブランドを選択できます。たとえば、Polinovel LiFePO4 バッテリー バンクを備えた Enphase マイクロインバーター -。

住宅所有者が次のことを評価する場合太陽エネルギーのバッテリー貯蔵により電気代を削減できるマイクロインバーター + AC{1}} 結合バッテリー アーキテクチャは、最も簡単なアップグレード パスを提供します。最初に太陽光発電を設置し、後で TOU 料金や正味メーターの変更が投資に見合ったときにバッテリーを追加します。

バッテリーの保管、設置、長期的な ROI を含むシステムの総コストを理解するには、{0}}その詳細な内訳をご覧ください。バッテリーエネルギー貯蔵システムのコスト.

よくある質問

ソーラーマイクロインバータの寿命はどのくらいですか?

ほとんどのマイクロインバータは 25 年間保証されており、耐用年数は 25 ～ 30+ 年になるように設計されています。主な摩耗部品は電解コンデンサであり、高温では劣化が早くなります。高品質のメーカーは、寿命を延ばすためにフィルムコンデンサを使用するか、電解コンデンサの定格を下げます。

マイクロ インバーターのブランドと異なるパネルのブランドを混在させることはできますか?

はい。マイクロインバータは電気的には不可知性があり、さまざまな DC 入力電圧と電流を受け入れます。-。マイクロインバータの最大入力仕様を、予想される最低温度でのパネルの Voc (開放回路電圧) および Isc (短絡回路電流) と一致させれば、どのブランドの組み合わせでも機能します。-

マイクロインバータは停電時にも動作しますか?

標準のマイクロインバータは、送電網の停止中にシャットダウンします（単独運転防止保護）。{0}ただし、グリッド-形成マイクロインバータ (Enphase IQ8 シリーズなど) はローカル マイクログリッドを作成し、バッテリーの有無にかかわらず-停電時に重要な負荷に電力を供給できます。この機能は、バッテリーエネルギー貯蔵システム拡張バックアップ用。

micro inverter は追加コストを払う価値があるのでしょうか?

日陰の屋根や複雑な屋根では、通常、安価なストリング インバータよりも、絶対に - 5 ～ 25% の生産増加と 25{7}} 保証により、より優れた生涯 ROI が得られます。シンプルで日陰のない屋根では、経済的問題はより近くなりますが、安全性、監視、拡張性の利点は依然として価値をもたらします。 1 台のストリング インバータの交換にかかるコストを 25 年間で考慮に入れると、ほとんどのシナリオで総所有コストのギャップがゼロ近くまで縮小します。{8}

Polinovelのデザインが完了バッテリーエネルギー貯蔵システムAC カップリングを介して、すべての主要なマイクロインバーター プラットフォームと互換性があります。新しいソーラー-プラス-蓄電システムを設置する場合でも、既存のマイクロインバータ アレイにバッテリーを改造する場合でも、弊社のエンジニアリングチームにお問い合わせくださいシステム設計サポートとボリューム価格。