冬に太陽光発電の生産量が落ちるのを見ると、施設管理者なら誰でも投資に疑問を抱くだろう。システムが不調なのか、それともこれが新しい現実なのか。
はっきりさせておきたいのは、季節的な落ち込みは、日が短くなり、太陽の角度が低くなることによって起こる、まったく普通のことだということだ。しかし、「普通」だからといって無力なわけではない。冬のパフォーマンスを最大化するには、5つのポイントがある： パネルをクリアに保ち、角度を最適化し、システムの健全性を監視し、エネルギー使用量を管理し、蓄電池を最大限に活用する。
15年以上にわたって産業界のクライアントを支援し、この難題を解決してきた経験を持つ私が、専門家の裏づけのある実践的なステップを紹介する。
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ソーラー発電はなぜ冬に落ち込むのか？
どのように」の前に、「なぜ」を理解する必要がある。それは1つのことだけでなく、さまざまな要因が絡み合って冬の赤字を生み出しているのだ。
- 太陽の角度（太陽角）： 懐中電灯で考えるのが一番簡単だろう。夏、太陽は頭上の高い位置にあり、パネルに直接、集中的に光を当てる。冬は、太陽は水平線の低い位置にある。同じビームがより広い範囲に広がり、地球の大気を通過する必要があるため、ビームは弱くなる。この入射角度の低下は、率直に言って、発電量低下の最大の要因である。
- 日照時間の短縮（フォトペリオド）： これは単純なことだが、その影響は大きい。日の出が遅くなり、日の入りが早くなるため、システムが発電できる1日の時間が短くなる。アメリカ北部やヨーロッパで商業運転を行う場合、6月の1日と比べて5～6時間の生産時間を失うことになる。
- 天候のトリプル・スレット 冬の天候は明らかにいくつかの難題をもたらす。
- 雲に覆われている： 雲が多いということは、「太陽放射照度」（専門用語で、ある地域に当たる太陽エネルギーの量）が少ないということだ。
- 雪と霜： これは最も直接的な生産キラーだ。薄くて均一な雪の層でさえ、暗幕のように機能し、アウトプットを基本的にゼロに落とす。
しかし、ここで多くの人を驚かせる直感に反する部分がある： 寒さはソーラーパネルの効率を高める。 ソーラーパネルは半導体である。ほとんどの電子機器と同様、熱はエネルギー損失の一形態であるため、気温が低いほどよく機能する。冬のカラッと晴れた日は、夏の暑い日よりも高い効率で太陽光を電気に変換することができます。私たちの仕事は、そのような機会を増やすことです。
冬の太陽光発電を促進する5つの実行可能な方法
1.パネルを清潔に保つ（安全に！）。
アレイに積もった雪は絵になるだけではなく、コストにつながる障害となる。先ほど取り上げたように、軽く舞うだけでも生産は完全にストップしてしまう。
最初の仕事は撤去だが、安全がすべてだ。これは個人的なリスクの話ではなく、企業にとっては法的責任であり、OSHAへの配慮でもある。率直に言おう： 凍結した屋根の上に、訓練を受けていない人を絶対に乗せないこと。
- 安全な除去方法： アクセスしやすい地上設置型アレイやフラットルーフ・システムには、柄が長く頭の柔らかいスノー・レーキが最適です。ソーラーパネル専用に作られたモデルを探そう。頭が柔らかいことが重要だ。硬いプラスチック製のシャベルを使うと、パネルの反射防止コーティングに微細な傷がつき、時間の経過とともにその性能が永久に劣化してしまいます。
- プロを呼ぶタイミング 勾配のある屋根、重い氷、または大規模な商業用アレイの場合は、専門のソーラー・メンテナンス会社に連絡してください。彼らは適切な安全装備と経験を持っています。
現場からのアドバイス 私の経験では、うっすらと積もった雪は、太陽がパネルの暗い表面に当たると、勝手に溶けたり、滑り落ちたりすることが多い。予報が晴れで、積雪が軽微であれば、チームを派遣する前に1日待つことで費用を節約できることが多い。これは判断の分かれ目だ。
2.冬の太陽に向けてパネルの傾斜角度を最適化する
このアイデアは、パネルをより急傾斜させ、より直射日光に向けることで、冬の低い日差しを打ち消すことだ。
- グランドマウント＆アジャスタブルラック用： ここが運用上の本当の利点です。多くの業務用グラウンドマウントやバラストシステムは、まさにこの理由で調整可能なチルトレッグを使用しています。私たちの経験則では あなたのサイトの緯度に15度を足す.シカゴ（緯度～42°）の施設では、冬の傾斜を約57°にすることを目指すべきである。この簡単な調整で、冬季の生産量を5-15%増加させることができる。
- 固定式ルーフマウント用： パネルが固定チルトラック上にある場合、これは明らかにオプションではありません。しかし、将来のプロジェクトでは考慮すべき重要な要素です。新しいアレイを設計する場合、チルト調整可能なシステムを指定することで、年間エネルギー収量と財務モデルに明確で予測可能な影響を与えることができます。
3.システムヘルス＆バッテリーチェックアップの実施
性能はパネルだけの問題ではなく、システム全体が連動していなければならない。そして、冬はそのすべての構成部品に独特のストレスがかかります。
- インバーターをチェックしてください： セントラル・インバータでもストリング・インバータでも、換気扇やヒートシンクに積雪やゴミがないことを確認してください。インバーターは冬でもオーバーヒートすることがあり、出力が低下したりシャットダウンしたりします。ディスプレイにアクティブな故障コードが表示されていないか確認してください。
- 配線を点検する： 電線管や配線を手早く点検することで、氷の堰き止めによる損傷や、暖かい隠れ場所を探している生き物を見つけることができる。
- バッテリーの最適化： あなたの施設が 商用ESS (エネルギー貯蔵システム）の設定を見直すには、冬は絶好の機会だ。
- モードを確認する： バッテリー・マネージメント・システム（BMS）には、"ウィンター "または "ストーム "モードがあるかもしれません。これらの設定は通常、バッテリーがバックアップ電源として充電を維持することを優先するように指示します。
- 予備能力の調整： BMSの設定で、最低充電状態（SoC）を調整することができます。冬には、このリザーブを下げて（例えば20%から15%へ）、夕方まで蓄えた最後のエネルギーを開放することもできます。しかし、日々の実用性と長期的な資産の健全性とのバランスを取ることが重要です。 サイクル寿命.
4.エネルギー消費を昼間にシフトする
これは間違いなく、最も効果的でコストゼロの戦略です。目的は簡単で、施設のエネルギー需要を、通常冬の午前10時から午後2時までの太陽光発電のピーク時に合わせることだ。
この練習、 ロードシフトつまり、最もエネルギーを消費するプロセスを、日照時間のピーク時に稼働させるということだ。夕方に第2シフトを入れる代わりに、その作業を昼間に行うことは可能でしょうか？電気フォークリフトやその他の電気機器の充電スケジュールを組むことは可能でしょうか？ 産業機械 この窓のために？この時間帯に施設の一部を予熱するだけでも、送電網からかなりの負荷をシフトさせることができる。
システムのモニタリング・プラットフォームを使って、施設独自の「ソーラー・スイート・スポット」を見つけ、それに合わせた運用を行う。
5.蓄電池システムの活用または導入
結局のところ、バッテリーは冬のソーラー問題を解決する究極のツールなのだ。発電するときと使うときを切り離すことができるのだ。
- どのように機能するか A ナトリウムイオンまたはLiFePO4バッテリーパック は、真昼のピーク時に発電した限られたエネルギーを蓄えます。太陽が沈み、施設の照明や空調負荷が上昇すると、BMSは自動的にバッテリーを放電し、オペレーションに電力を供給します。これにより、グリッドから高価なピーク時間帯の電力を引き出す必要性が大幅に削減されます。
- 冬の産業利益：
- 自己消費を最大化する： これにより、太陽光発電のkWhを小銭稼ぎで輸出するのではなく、その場で確実に使用することができる。
- 事業継続性を提供する： 冬の暴風雨による停電時にも、重要な業務を継続することができます。
- ピーク・シェービングを解き放つ： 商業用光熱費の50%を占めることもあるデマンドチャージを積極的に管理することができる。
選択肢を検討する調達担当者にとって、電池の化学的性質は重要なポイントである。LiFePO4が高いエネルギー密度を持つ主力製品として確立している一方で、新興の ナトリウムイオン電池パック テクノロジーは、定置型ストレージにとって説得力のある利点を提供する。その優れた 極端な温度性能 複雑な熱管理もなく、豊富な素材を使用していることが注目を集めたのには理由がある。
よくあるご質問
冬の曇りの日にパネルから現実的にどれだけの電力を期待できるのか？
曇りの多い日では、生産量は晴天時の10～25%程度になると予想される。これは大きな落ち込みだが、最近のパネルは拡散した環境光を取り込むのにかなり長けているため、それでも施設の負荷の一部を相殺することができる。
業務用のソーラーパネルは積雪に耐えられるのですか？
確かにそうだ。メーカーは業務用パネルの耐積雪性能を5400Pa（パスカル）とテストしている。これは、1平方フィートあたり約112ポンド（約1.6kg）に耐えられることを意味し、ほとんどすべての冬の嵐に十分すぎるほど耐えられる。
もし私たちの施設が1週間除雪できない場所にあったら？
もし頻繁に大雪が降るようであれば、設計エンジニアはそれを考慮してシステムを設計しなければなりません。傾斜角度が急であれば、雪を自然に流すことができます。さらに重要なことは、財務モデルが、冬の「生産ゼロ」日を考慮に入れていることです。うまく設計されたシステムは、以下のような収益性を持っています。 年次 このような冬の低迷期は十分に想定しており、そのための措置も講じている。
結論
では、すべてをまとめてみよう。冬の生産量は夏よりも常に低くなる。しかし、だからといって、1年の4分の1の期間、投資に対するリターンが低いことを受け入れる必要はない。
パネルの透明度を保つ、傾斜を最適化する、システムの健全性をチェックする、負荷をシフトする、蓄電池を利用する、といった専門家のヒントに従うことで、自然と戦おうとしているのではありません。あなたの太陽光発電資産が一年中最大限の価値を発揮できるように、自然と賢く協力するのです。
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