太陽光発電の過積載とは?
最適な過積載率やピークカット率などシミュレーション

メガソーラープロジェクトに限らず住宅用においても「過積載(積み増し)」という手法が一般的になってきています。これは簡単に言うと、パワーコンディショナーの容量に対して、ソーラーパネルの容量を大きくすることを意味します。トラックに荷を積みすぎて規定違反となる「過積載」と言葉自体が一緒なのでネガティブなイメージをお持ちの方もいらっしゃるかもしれませんが、太陽光発電事業などにおいてはメリットも少なくない過積載は経済産業省が推奨するほど一般的になってきています。

過積載のメリットとデメリット

「パワコンそのままで発電量120%」といった広告で過積載について初めてお知りになった方もいらっしゃるかもしれません。先の言葉だけ聞くと「そんなウマい話、裏があるに違いない」と身構えてしまいそうですが、話の真相が「パワコンそのまま(パネルは125%増量)で発電量120%」と分かれば何でもない話です。そもそもなぜ過積載をするのが良いのでしょうか。

初期費用を抑え、パワコンの稼働率を上げられる

太陽光発電に関わる初期費用のうちパワーコンディショナ(パワコン)が占めるのは10〜15%程度です。さらに耐用年数が20〜30年の太陽光発電に比べて、パワーコンディショナは10〜20年と短いので、20〜30年のうちに一度買い換えることを考えると必要総コストの20〜30%をパワコンが占めると考える事ができます。一方でパネルとパワコンの容量を合わせたとしてパワコンのフルパワーが発揮されている時間帯はほんの数時間に過ぎず、太陽が照っていてもパワコンが容量を持て余している時間は4300時間以上にものぼります。

こうした状況を見ると、パネル4kWにパワコン4kWという合わせ方は、実はパワコン側からすると非常にもったいないということが分かります。過積載をしてパワコンの容量を落とせば初期費用を減らせるメリットがあり、多少の過積載率であれはこの初期費用のメリットが発電量の損失を上回るのが通常です。

パワコンの保証については要確認!

パネルの出力が大きすぎてパワコンは壊れないの?と思うかもしれませんが、もちろんパワコンの入力電圧の範囲内で行うのが第一条件です。一方パワコンの許容範囲内であってもパネルメーカーの方で保証範囲を定めている場合があるので注意が必要です。

過積載に関してはメーカーの対応が時制に合わせて変わってきている傾向がありますが、パネルメーカーはパワコンメーカーに比べて保守的な保証制度を設定していることが多いです。例えばパワコンメーカーでは製品によっては保証範囲内で170%の過積載ができるような製品が一般的になってきています。ところが同じパワコンをパネルメーカーが太陽光発電システムとしてパネルと一緒に提供する場合、パネルの容量がパワコンを120%以上超えないような設置プランを公式な保証範囲内としているパネルメーカーがほとんどです。パネルメーカーの場合出力保証を付けるのが通常ですが、小さい容量のパワコンでピークカットされた出力分は保証範囲に入れるわけにはいかないので、その辺りを上手に交渉してくれるような販売店を見つける必要があります。

後付けで過積載には罰則がつく

特に産業用で気をつけたいのが後付けによる過積載です。既に設備認定を終えた後で認定された容量を大きく変える場合は売電単価が下がったり、2MW以上の大規模プロジェクトを落札した場合は落札権を没収されたのち、さらに二次保証金を支払うことを命じられます。

なぜこのようなルールを定めたのかというと、既に稼働しているもしくは設備認定が終わっているプロジェクトに、パワコンをそのまま使いながらパネルを増設するといった"抜け穴"を使ったビジネスが増えてきたことに対応するのが主な目的だと考えられます。設備認定はパワコンとパネルのどちらか容量の少ない方を登録するので、パワコンをそのままにしてパネルだけ多めに接続すれば認定内容を変えずに発電量(=売電量)を増やせることになります。例えば42円の単価で売電できるような案件が認定された時期と比べてパネル価格は30%以上も下がっており(参照)、この価格差を利用したパネル積み増しビジネスは割りが良いように見えます。ただ買取価格はその年のパネルの価格に対応して設定される事から、こうした後付けは倫理的とは言えません。

注意したいのが、今年度に設備認定を受け、特に故意な先延ばしをせず事業を進めていたとしても、スペースや予算に余裕ができたからもう少しパネルを増やそう、となるとルール違反に値するという点です。具体的には3%もしくは3kW以上パネルを増やす、もしくは20%以上減らすといった変更に対して上述の罰則が適用されることになります。3%、3kWとなるとかなり限られた増設になるので、もし設備認定の時点でパネルの容量を確定しにくい、などといった場合は多めに認定を取っておき、20%を超えない範囲でパネルを減らす方が計画しやすいかもしれません。

実際に過積載を利用したメガソーラーの事例

太陽光発電の過積載設置が市民権を得た過程には各地の事業者による野心的なプロジェクトがありました。以下では比較的早い段階で過積載設置の可能性について実証した太陽光発電事業の実例をいくつかご案内します。

雪国でも採算性を上げるために選んだ過積載

新潟県で昭和シェルが手掛けたプロジェクトでは、約7MWの出力のパネルに対し、6MWのパワーコンディショナーを使用しています。

パワコンに対して1.17倍のパネルと過積載率はそれほど高くはありませんが、昭和シェルの子会社でもあるソーラーフロンティアのパネルは設置後数年は出力に対して5〜10%近く多い発電量が得られることが多いです。新潟のように年間日射量が比較的少なく不利な環境では少しでも採算性を上げることが重要となるので、過積載のような手法が検討されることが多いようです。

影がかかることも見越して過積載

全国一設備利用率(容量あたりの発電量)が少ない秋田県の廃棄物処理場に建設されたメガソーラーは、1.5MWのパワーコンディショナ―に対して2.2MWのパネルを使い、1.47倍とかなり高い過積載率を採用しています。影がわざとかかるようなレイアウトにしたことなども考えるとこの割合が一番採算性が高かったようです。過積載率と採算性に関しては、お住まいの地域の日射条件やその時の売電単価などで最適な割合が変わってきます。次の項ではシミュレーション例を使いながら過積載のバランスについて追求していきます。

過積載のベストバランスな「過積載率」は?

実際に住宅用でパネル5kWにパワコン4.5kWなどちょっとした過積載設置は常識の範囲で行われてきましたが、近年はパワーコンディショナに対してソーラーパネルが150%、200%といったものも見られるようになり、「スーパー過積載」などといった言葉まで聞かれるようになってきています。

一方、晴天の多い地域で200%もの過積載をするのは機会損失の方が大きくなるので、実際どれくらいの過積載率にするのかは年間の発電パターンを細かくシミュレーションして算出する必要があります。

時間別の日射量を調べよう

過積載によってロスになる可能性がある発電量の割合を計算するには、お住まいの環境における日射量をできるだけ正確に知る必要があります。これには、NEDOが無償で提供しているデータベースを使うのが良いです。以下ではデータの取り方や計算方法をご案内しています。

時間別日射量と発電量の調べ方

  1. NEDOの日射量データベースにアクセス
  2. 年間時別日射量データベース(METPV-11)を選択
  3. 「エリア」「地点」を選択し、グラフを表示
  4. 左上オレンジのボックス「表示データ選択」で「斜面日射量」を選択し、下の青いボックス「日射量データ表示種類」設置する向きや角度を設定
  5. 下の紫のボタン「一年分のデータをダウンロード」を押したら出てくるポップアップで任意の形式を選択し、データが取得する
  6. 取得できたファイルには24時間365日、全8760時間分の日射量データがJ(ジュール)表示で掲載されているので、これをkWh(3.6MJは1kWh)に直す。これに任意のシステム損失係数を掛けたものが、その時間に得られる大体の発電量に相当する

過積載率とピークカット率シミュレーション

上述の方法で取得した発電量シミュレーションデータを使い、過積載率とピークカット率を計算したものが以下の表です。(データは埼玉県所沢市、南向きに傾斜25度の設置環境におけるもの)

過積載率 ピークカット電力量
(パネル1kWあたりの年間)
ピークカット率
(ロス率)
ロス金額
143% 15kWh 1.2% ¥4,200
169% 72kWh 5.9% ¥20,160
200% 137kWh 11.2% ¥38,360

表では、ピークカットされた電力分をパワーコンディショナの標準稼働年数である10年間に渡ってロスし続けた場合に、どれくらいの金銭的なロスになるのかを計算しています。電力単価は平成29年の住宅用太陽光発電の売電単価に相当する28円で計算しています。ここでロスする金額(×パネル容量kW)が、パワコンの容量をダウンサイズすることで浮く金額を下回っていれば、過積載によって採算が合う可能性が高いと言えます。

例え5.5kWのパネルに対して5.5kWのパワコンを27万円、4kWのパワコンを21万円という選択肢があった場合、過積載率137.5%であれば10年間の売電ロス金額は5,000円以内だと予想されるため、4kWを選ぶ方が5.5万円以上お得になる事になります。

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