太陽光パネルのストリングで発電効率が変わる！意味や特徴、設置方法に関するポイントも解説
最終更新日:2023.08.07 太陽光発電
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住宅用太陽光発電に重要な太陽光パネルは、アレイやストリングといった単位で区分されます。特にストリングは発電効率に大きな影響を与える要素なので、太陽光発電を検討しているご家庭にとっても把握しておくべき内容です。
しかし、太陽光発電に関する情報は大量にあり、どのように調べていけばいいかわからず悩んでいる方も多いのではないでしょうか。
そこで今回は、太陽光パネルのストリングに関する意味やパネルの区分、住宅用太陽光発電の設置方法における注意点についてわかりやすく紹介します。家計負担を軽減させるために住宅用太陽光発電を検討している方や太陽光パネルのストリングについて関心を持ち始めた太陽光発電未経験の方などは、参考にしてみてください。
目次
太陽光パネルのストリングはサイズの単位
太陽光パネルにおけるストリングは、パネルサイズに関する単位・呼び方です。
そこでまずは、ストリングを含む太陽光パネルの呼び方について1つずつ確認していきましょう。
太陽光電池の最小単位がセル
太陽光パネルには、複数の太陽電池が搭載されています。
セルは太陽電池1個の呼び方で、10㎝四方のサイズです。セルの厚みは、半導体の種類や構造によって大きく異なります。太陽光パネルに組み込まれている単結晶や多結晶タイプのセルは、150～200um（マイクロメートル）程度の厚さで構成されています。1umは、ミリ単位に直すと0.001mmです。極めて薄い半導体ということがわかります。
他にも薄いセルは、アモルファスシリコン太陽電池や化合物系太陽電池で、数um程度の厚さで構成されているのが特徴です。
さらに有機系太陽電池は、近年研究の進んでいる太陽電池で、折り曲げ可能なタイプも開発されています。
太陽光パネル1枚がモジュール
モジュールは、複数のセルが組み合わされた状態を指していて、太陽光パネル1枚あたりの単位でもあります。
セルは未完成の状態ですが、モジュールは太陽光パネルの製品として完成しています。パネルには、セルの他にも耐久性を保つための補強材、ガラスなどが組み込まれています。
モジュールのサイズは、メーカーやシリーズによって異なるものの、一般的に縦1.5m×横0.9m×厚み3㎝前後で設計されています。重量は1枚につき10～18kgと、メーカーによって大きく変わります。
太陽光パネルを組み合わせた状態がストリング
今回のテーマでもあるストリングは、モジュール＝太陽光パネルを複数接続させた状態を指しています。
1ストリングあたりのパネル枚数は、住宅用太陽光発電で3～8枚程度です。企業の運用する大規模な太陽光発電所では、10枚や14枚で構成されていることもあります。
セルは直列に接続されているので、あるモジュールが故障したり影で発電量0になったりするとストリング全体の発電量も低下もしくは0になってしまいます。
そのため、住宅用太陽光発電を始める時は、監視モニターで毎日異常が発生していないか確認するのも大切です。また、影が発生しやすい環境なのか、設置前に施工販売業者へ現地調査してもらいましょう。
ストリングを複数接続させた状態はアレイ
アレイは、1ストリングを複数接続させた状態です。
1ストリングにつき8枚×3アレイの場合、パネル枚数の合計24枚となります。太陽光パネル1枚あたりの出力は200kW程度なので、出力5kW前後の設備規模で運用することが可能です。
住宅用太陽光発電の一般的な出力は4kWで、パネル枚数に直すと20枚前後必要になります。最近ではコンパクトなサイズで出力の大きな太陽光パネルも販売されているので、狭小地や複雑な形状の住宅でも設置しやすい状況です。
太陽光パネルのストリングに関する設置方法で何が変わる？
太陽光パネルにおけるストリングの意味を把握した方の中には、「施工業者が知っておけばいい知識ということ？」といったように太陽光発電の運用時に必要な知識なのか疑問を抱いている方もいるのではないでしょうか。
確かにストリングの技術的な部分は、施工販売業者側にとって必要な内容です。しかし、ストリングの組み方に関する重要性を把握しておくことで、今後施工販売業者を比較検討する際に役立ちます。
それでは、ストリングの組み方で何が変わるのか、わかりやすく解説していきます。
発電効率が変わる
ストリング同士の組み方が変わると、影や故障発生時の発電効率も大きく変わります。
ストリングを縦もしくは横一直線に並べる方式は、シンプルな設置で施工しやすい反面、影や一部パネルの故障発生時に発電量の低下リスクが大きくなってしまいます。
たとえば、ストリングの端に影がかかってしまうと、全ストリングの発電量0へ陥ってしまいます。
発電量低下リスクを抑えるには、各ストリングの端が一列に並ばないようコの字やUの字など複雑に設置していくのも大切です。仮に1ストリングの端が影の影響を受けても、他のストリングでは発電を継続できます。
太陽光発電の施工販売業者を比較検討する際は、ストリングの並べ方に関するノウハウや技術についてどのような説明を受けられるか確認してみましょう。
パワーコンディショナの種類も変わる
ストリングの並べ方と関連する内容として覚えておくべき部分といえば、パワーコンディショナの種類です。
パワーコンディショナは、太陽光パネルから発電された直流の電力を交流へ変換し、なおかつ各パネルから送電された電力を制御しながら自家消費、売電できる設備を指しています。
中でも集中型パワーコンディショナは大型の設備で、複数のストリングを接続箱とパワーコンディショナ1台でまとめて制御できるのが特徴です。ただし、パワーコンディショナが故障してしまうと、全てのストリングからの電力供給が途絶えてしまいます。
一方、分散型パワーコンディショナは、複数のパワーコンディショナで各ストリングを制御していくタイプの制御方式です。小型のパワーコンディショナを何台も使用するため、管理の手間が増えるものの1台故障しても発電量0を避けられます。
さらにマルチストリング型パワーコンディショナは、集中型パワーコンディショナと同じく1台で全ストリングをコントロールできますし、各ストリングのパネル枚数を揃えなくとも稼働できます。
集中型パワーコンディショナは、各ストリングのパネル枚数を揃えなければ制御できません。（※昇圧による電圧調整機能がないため）
ストリングについて理解しておくと、パワーコンディショナの機能や種類についても比較できるようになります。
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住宅用太陽光発電の設置方法で気を付ける点は？
太陽光パネルのストリングについて把握したあとは、住宅用太陽光発電の設置方法についても確認していきましょう。
そこで最後は、住宅用太陽光発電の施工販売業者を探す際に設置方法という観点から注意すべきポイントを紹介していきます。
パネルの形状を工夫する
自宅の屋根に太陽光パネルを効率よく敷き詰めていくには、ストリングの接続方法に加えてパネルの形状についてノウハウを持った施工販売業者へ相談するのが大切です。
前半で紹介したように太陽光パネルのストリングは、接続方法を変えることで影による影響を最小限に抑えられます。しかし、ストリングのみの対策では、発電効率を伸ばすことが難しいところです。
そのため、住宅用太陽光発電を導入する際は、屋根の形状やサイズに合った太陽光パネルを提供してくれる施工販売業者を検討しましょう。
太陽光パネルの基本形状は長方形です。しかし、メーカーによっては、台形や三角形、正方形、サイズの異なる長方形など、屋根の面積や形状に合わせたタイプを販売しています。
寄棟などの長方形のみでは効率よく設置できない場合は、三角形や台形などの太陽光パネルを調達および設置可能な業者へ相談するのがおすすめです。
太陽光パネルの設置角度を調整
太陽光パネルの設置角度や方角についてノウハウを持つ施工販売業者は、検討すべき業者の1つといえます。
太陽光パネルの発電効率は、太陽から降り注がれる光との角度や方角によっても変わります。
発電効率のいい設置方角は南になります。南の次は東や西で、発電量の少ない方角は北です。
設置角度については、緯度の高い地域に住んでいれば設置角度を高くしていき、緯度の低い地域に住んでいれば設置角度を低くした方が一定の発電効率を保てます。なお、一般的な設置角度は30度です。
風や雪の影響に合わせた太陽光パネルを導入
積雪量の多い地域や風の強い地域に住んでいる場合は、耐久性の高い太陽光パネルを検討するのがおすすめです。
たとえば、ネクストエナジー・アンド・リソース株式会で製造されているNER120M375D-MCHは、積雪荷重8,000Pa、風圧荷重4,000Paと既存のパネルより耐久性の高い仕様です。
一般的な太陽光パネルの積雪荷重は5,400Pa程度、風圧2,400Pa程度なので、1.5倍程度異なります。
太陽光パネルのストリングを含めてノウハウを持った施工販売業者へ相談しよう！
太陽光パネルにおけるストリングは、複数のパネルを直列に接続させたもので、1セットあたり1ストリングと呼びます。また、ストリングの組み合わせによって影が発生した際の影響を抑えられるため、ストリングを含めた高い技術を持つ施工販売業者へ相談するのが大切です。
住宅用太陽光発電を初めて設置する方や電気代負担を抑えるために太陽光発電を設置すべきか悩んでいる方は、今回の記事を参考に住宅用太陽光発電を検討してみてはいかがでしょうか。
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