《機械》〈電気機器〉[R01:問12]太陽光発電システムに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

次の文章は,太陽光発電システムに関する記述である。

太陽光発電システムは,太陽電池アレイ,パワーコンディショナ,これらを接続する接続箱,交流側に設置する交流開閉器などで構成される。

太陽電池アレイは,複数の太陽電池\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)を通常は直列に接続して構成される太陽電池\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)をさらに直並列に接続したものである。パワーコンディショナは,直流を交流に変換する\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)と,連系保護機能を実現する系統連系用保護装置などで構成されている。

太陽電池アレイの出力は,日射強度や太陽電池の温度によって変動する。これらの変動に対し,太陽電池アレイから常に\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)の電力を取り出す制御は,\( \ \mathrm {MPPT}\left( \mathrm {Maximum \ Power \ Point \ Tracking}\right) \ \)制御と呼ばれている。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

\[
\begin{array}{ccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) \\
\hline
(1) & モジュール & セル & 整流器 & 最小 \\
\hline
(2) & ユニット & セル & インバータ & 最大 \\
\hline
(3) & ユニット & モジュール & インバータ & 最小 \\
\hline
(4) & セル & ユニット & 整流器 & 最小 \\
\hline
(5) & セル & モジュール & インバータ & 最大 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

太陽電池に関する問題です。近年の状況からやはり太陽電池に関する問題も増えてきています。電力に出題されてもおかしくない問題なので,きちんと理解しておくと良いと思います。

1.太陽電池の単位
太陽電池の単位は小さいものからセル→モジュール→ストリング→アレーとなっています。ストリング以外は良く使う言葉なので覚えておいた方が良いですね。

①セル
 太陽電池の最小単位で,一辺約\( \ 10 \ \mathrm {cm} \ \)程度の四角形の部分となります。街中で太陽電池システムを見ると分かると思いますが,モジュールの中のさらに分けられている部分です。出力電圧は\(0.5~0.6 \ \mathrm {V}\)程度となっています。

②モジュール
 セルを直並列に接続したもので,製品としてパネルとなって売られている単位となります。現在出力が\( \ 250~270 \ \mathrm {W} \ \)程度のものが主流であると思いますが,年々出力は上がっており,価格も下がっています。

③ストリング
 モジュールを直列接続したものを言います。

④アレー
 ストリングを並列接続したもので,屋根等の家庭用の太陽光発電システムであればアレーを乗せた状態,産業用の太陽光発電システムであればアレーを複数接続したものになります。

【解答】

解答:(5)
(ア)
ワンポイント解説「1.太陽電池の単位」の通り,太陽電池の最小単位をセルと呼びます。

(イ)
ワンポイント解説「1.太陽電池の単位」の通り,セルを直列に接続したものをモジュールと呼びます。

(ウ)
直流を交流に変換するものがインバータ,交流を直流に変換するのが整流器となるので,インバータが正答となります。

(エ)
太陽電池アレイから常に最大の電力を取り出すと最も太陽電池の効率が良くなります。したがって,最大の電力となります。またこの制御を\( \ \mathrm {MPPT} \ \)制御と呼ぶのでこちらが空欄にされても答えられるようにしておきましょう。