自宅や投資不動産に太陽光発電を設置する際に必要となるのが、パワーコンディショナー(パワコン)です。太陽光発電で作った直流電力を家庭で使う交流電力に変換するだけでなく、発電の効率化や売電にも大きな役割を果たしています。災害や停電時の非常用電力としての機能も期待できるパワコンについて、詳しく解説します。
パワコンはパネルとセット
自宅や事務所、投資用マンションなどに太陽光パネルを設置する際、セットで必要になるのがパワコンです。まずは太陽光パネルとパワコンで構成される太陽光発電システムから見ていきましょう。
太陽光発電の仕組み
太陽光パネルはｎ型半導体とp型半導体という2種類の半導体を貼り合わせた小さな太陽電池をたくさん集めてできています。
半導体に光が当たると電気が発生する仕組みを利用して発電しています。光が当たるとｎ型半導体にマイナスの電気を帯びた電子、p型半導体にはプラスの電気を帯びた正孔が集まり、プラス極とマイナス極を形成する性質を利用しているのです。しかし、生まれた電気をそのまま家庭で使うことはできません。
パワコンが交流に変換
電気の流れ方には直流と交流があります。直流は電気が導線内を流れるとき、常に一方通行で、大きさ（電流）や勢い（電圧）に変化がありません。懐中電灯など直流用の電気製品が電池を決められた向きで入れるようになっているのはこのためです。太陽光パネルで生まれた電気もこの直流になります。
これに対し、交流は流れる向きや電流・電圧が周期的に変化します。コンセントはプラグをどちら向きにさしても電気が使えます。家庭などにあるコンセントからの電気がすべて交流だからです。太陽光パネルで生まれた直流の電気を交流に変換するのが、パワコンの役割なのです。
変換以外にも多様なパワコンの機能
パワコンが担う役割は直流の電気を交流に変換するだけでありません。太陽光発電の司令塔ともいえるさまざまな機能を備えています。
発電効率最大へ自動調節
太陽光発電最大のデメリットは、日照時間や天候で発電量が変化することです。特に曇りの日は電圧と電流の変動が激しく、発電量が不安定になります。パワコンはこれを制御して、より多くの電気を安定供給できるようにする機能を持っています。
その機能が最大電力点追従制御（MPPT）です。電圧と電流の変動があったときに、パワコンが発電量を最大にする電圧と電流の組み合わせを自動で探し、調整しているのです。
売電に必要な出力電圧調整
電力会社と売電契約を結んでいれば、余剰電力が電線に流れ、送電されます。この際、電気事業法では太陽光発電の電線と公共の電線の接続点で電圧を95～107ボルトと定めています。
接続点の電圧が上限に近づくと、電圧調整するのもパワコンの仕事です。パワコン内に組み込まれた電圧制御機能が、電圧が上限に近づいたことを察知して作動しているのです。売電に欠かせない機能といえます。
系統電力保護機能を装備
電力会社の電線は周波数や電圧を一定に保って供給しています。しかし、太陽光発電を連系し、太陽光発電に何らかのトラブルが発生すれば、周囲に悪影響を及ぼすことが想定できます。パワコンはこれを防ぐため、異常時に出力を遮断し、電力会社の系統電力を保護する機能を持っているのです。
逆に電力会社側でトラブルがあり、停電した際にも、影響を受けないよう遮断してくれます。その結果、停電時でも安定して電気を使うことができます。
気になる費用は？
パワコンの設置にはどれくらいの費用がかかるのでしょうか。経済産業省の資料などから気になる実態を調べてみました。
設置費用は1台20万円前後
パワコンの価格はピンからキリまであり、設置費用は太陽光パネルと一体で算出されています。このため、一概に何円といいにくいのですが、経済産業省が業界団体の太陽光発電協会にヒアリングして2020年にまとめた資料では、平均価格が1キロワット当たり4万円強です。5キロワットで約22万円になる計算です。
翌2021年にまとめた資料によると、パワコンの交換費用は5キロワットのもので22万4,000円程度が一般的な相場でした。価格は少しずつ下がってきているだけに、経済産業省の資料から類推すると、現在の設置費用は5キロワットでおおむね1台20万円前後と考えて良さそうです。
寿命は10～15年
太陽光パネルは30年以上使用されている例がありますが、パワコンの寿命はもっと短く、10～15年といわれてきました。エアコンや冷蔵庫、パソコンなど一般の家電製品よりは長持ちします。
これに対し、経済産業省の資料では20年間で1回交換されていると記載されています。最近は20年保証をつけるメーカーも出てきましたから、適切なメンテナンスをすればこれまでより長持ちしそうです。
メンテナンスで長持ちを
パワコンの内部には多数の部品が装備され、常時稼働している部分が少なくありません。このため、経年劣化が避けられないのは、他の電気製品と同じです。
不備に気づかずに使い続ければ、寿命を短くすることになりかねません。最悪の場合、故障で使えなくなって電気を使用できなくなる可能性があります。長持ちさせるためには、定期的な点検とフィルターの清掃など適切なメンテナンスが必要です。湿度が高い場所に設置すれば、劣化のリスクが高まりますから、避けるようにしましょう。
パワコン選びの注意点
パワコンは太陽光発電システムの中でトラブルが多いとされる機器です。導入時にどのような点に気を使えばいいのでしょうか、注意点をまとめてみました。
変換効率の高さに注目
最初に注意すべき点は変換効率の高さです。変換効率とは直流から交流に変換するときのエネルギー効率を示したもので、変換ロスが大きいと効率が低くなり、利用できる電力が少なくなります。
最大出力時の変換効率が高いものの、低出力時は低かったり、低出力時から高出力時まで平均的な変換効率を維持したりするなど、メーカーによって特性が異なりますが、最も重視すべきポイントといえます。
最大定格出力をチェック
パワコンが出力できる最大電力値を最大定格出力と呼びます。これもパワコン導入の際に重要なポイントになります。
太陽光パネルの定格出力がパワコンの最大定格出力を上回ると、上回った分は使用可能な電気に変換できません。太陽光パネルの定格出力と見比べ、製品を選ぶ必要があるわけです。
パワコンは太陽光発電の中枢
太陽光パネルで作った電気を売電、自家消費できるのはパワコンがあるからです。パワコンはいわば、太陽光発電システムの中枢といえます。そのため、太陽光発電システムを導入する際は、太陽光パネルだけでなくパワコンの性能も重視することが大切です。また、パネルの能力をフル活用するために、こまめにメンテナンスして長持ちさせましょう。
参考：
- 太陽光発電について（2021年12月）| 経済産業省
- 太陽光発電について | 経済産業省（2020年11月）
- 減価償却資産の耐用年数等に関する省令 | 旧大蔵省
- 耐用年数（建物/建物付属設備）| 国税庁
要約文：
太陽光発電を設置した際に必ず付いてくるパワーコンディショナーは、太陽光パネルで生み出した直流電力を家庭で使える交流電力に切り替えるとともに、発電の効率化や売電に大きな役割を果たしています。パワーコンディショナーの機能と選び方を見ていきましょう。
