クラスタ故障とパネルの発熱

クラスタ故障とパネルの発熱

ソラメンテを使うと3種類のクラスタ故障を見つけることができます。

クラスタ断線、クラスタ高抵抗、バイパスダイオードの短絡故障です。サーモグラフィで確認するとこれらの故障部分は発熱しているかのように見えます。

また、発電された電流は故障クラスタのバイパスダイオードを流れるため、ジャンクションボックスが発熱します。写真1はクラスタ断線パネルを裏面から、写真2はジャンクションボックスをそれぞれサーモグラフィで撮影したものです。太陽電池モジュールの1/3、ジャンクションボックスの一部が発熱しているように見えています。

写真1
写真1
写真2

なぜ、そうなるのか?

図1
図1

雲やカゲがなければ太陽からのエネルギーは発電所に一様に降りそそいでいます。正常なクラスタは電流が流れますが、断線のあるクラスタには電流が流れることができません。

IVカーブで考えると、図1のようになります。クラスタ断線のセルの動作点は❶、正常クラスタの動作点は❷の位置にあります。

❶の動作点では発電できずに太陽エネルギーを受けた分だけ発熱するのに対して、❷の動作点にある場合は太陽エネルギーの一部を電気エネルギー(Aの部分)としてPCSへ送り出すことになります。この電気エネルギーの分だけ温度が下がるのです。つまり故障クラスタが発熱したのではなく、「正常クラスタの温度が下がったために、故障クラスタが熱く見える」のです。

ジャンクションボックス内のバイパスダイオードについては、(流れた電流の大きさ)×(順方向電圧Vf)分だけ発熱することになります。例として、8[A]の電流がバイパスダイオードに流れ、Vfが0.5[V]であれば4[W]です。この状態が1分続くと 50[cal]以上の熱量となります。1時間では3000[cal]の発熱量となり、20[℃]、30[cc]の水であれば沸騰するほどの熱量となってしまいます。

もしもこんなことが住宅の屋根の上で起こったら・・・。しかも、毎日が晴天であれば、と考えると怖いですね。

クラスタ故障の発熱は、発熱部が枯葉や他の可燃性の構造物と接触していると、延焼につながる可能性もあります。そのため太陽光パネルのクラスタ故障が発生していないかを定期的に点検することは非常に重要な作業となるのです。

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