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2022年2月23日

産業用太陽光発電向けのフレキシブル、シンプル、信頼性の高いラピッドシャットダウンソリューション Webinar

ラピッドシャットダウンの要件、インバーターの選び方、Tigo Flex MLPEの概要について説明したウェビナーのトランスクリプトです。
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ブログ - 柔軟でシンプル、信頼性の高い商用ソーラー向けラピッドシャットダウンソリューション Webinar

ラピッドシャットダウンの要件

ラピッドシャットダウンは、消防隊員や太陽光発電システムの周辺や近くで作業をしなければならない人の安全を確保するためです。その目的は、人員が高電圧にさらされるのを防ぐことです。

NEC2017のルールでは、実質的にはモジュールレベルを義務付けています。NEC2014の以前のルールでは、ストリングレベルのシャットダウンが殆どでしたが、それは急速になくなりつつあります。

NEC2017の要件

太陽光アレイの境界から1フィート(約30cm)以内とアレイ内には、1つのルールがあります。そして、アレイの境界からインバーターまでは、もう一つのルールがあります。それらは電圧です。

この2つの範囲によって対応する必要があります。なぜなら、ラピッドシャットダウンを実現するには、インバーターとモジュールの回路が連携し合わなければならず、30秒以内に高電圧から低電圧に素早く低下しなければならないからです。

図1 NEC2017の要求事項

NEC2017の要求事項のハイライト

  • そこで、アレイの周囲1フィート(約1.5メートル)の境界内にあるすべての導体の電圧を、30秒以内に80ボルトまで下げなければならないのです。
  • そして、アレイの境界からインバータまで、これらの導体が30秒以内に30ボルト以下になるようにしなければならない。

ですから、30秒というのは決して長い時間ではありません。また、そのように早く電圧を下げるには、インバーターとモジュラーエレクトロニクスが協力し合うことが必要です。ですから、一緒にテストする必要があるのです。そのため、私たちはインバータ・パートナーと密接に協力して、試験を実施し、ULに登録するようにしています。

これらの要件は、すでにほぼすべての州で採用されています。そして、まもなくすべての州で採用されるでしょう。50州すべてが手続き中で、その手続きが完了したかどうかが問題なのです。

どのようなプロジェクトが準拠しなければならないのか?

基本的な経験則では、建物の上や中にあるプロジェクトは(機器が建物の中にある場合)、おそらく準拠しなければならないことになります。しかし、建物とは何でしょうか?建築物を定義するのは少し難しいです。緩やかな定義としては、壁があるものなら何でもいいと思います。壁が4つある必要はなく、壁と屋根があるものは通常、建築物とみなされます。

さて、この例外ですが、ちょっと難しいんです。システムの一部である導線が建物に入り、その建物が太陽光発電以外の用途に使用されている場合、その導線に従わなければなりません。

例えば、カーポートシステムがあり、導線が下に通っていて、それがこの小屋に入り、その小屋はPV機器にだけ使われ、他には何もないとすると、準拠する必要はありません。しかし、そこに熊手を置いたり、小屋に他の種類の機器を置いたり、明らかに他の用途に使われる場合は、遵守しなければなりません。

このシステム(図2参照)は、導線が駐車場を通り、他の機器もある建物(エンクロージャーのようなもの)に入るため、実際に準拠する必要がありました。そのため、このプロジェクトは適合する必要がありました。

図2 急速シャットダウンに対応しなければならないプロジェクトの例

UL 太陽電池用高速シャットダウンシステム(PVRSS)インバータ

そこで、私たちはウェブサイトで多くのインバータをリストアップしていますが、そのリストか少なくともその一部を少し見てみましょう。どういう意味でしょうか。UL PVRSSリストにインバータが表示されている場合、それは何を意味するのでしょうか?

まあ、そのインバーターはTigoとシステムとしてテストされ、ULにリストアップされているということですね。実は、これはよくあることなんです。ULとインバータ・ベンダーの人たちが集まって、メーターとセル・スコープを全部出してきて、テストを行います。パンデミック(世界的大流行)の最中にも実施しており、これは少し難しいことですが、継続しなければなりません。

そして、全員でテストを行います。システムが設計通りに動くか、要件を満たしているかを全員で確認し、すべての承認印が押されるのです。そして、最も重要なのは、もちろんULです。ULはNRTL(Nationally Recognized Testing Laboratory:国家認定試験機関)だからです。

NRTLはULだけではありませんが、圧倒的な存在感で、誰もが聞いたことがあるような存在です。他のほとんどは小規模なプレーヤーで、名前を聞いてもわからないかもしれませんが、他にもあります。

しかし、これはNECが義務づけていることで、急速停止に使用する機器は全国的に認められた試験所でリストアップされなければならないのです。もちろん、TigoがULを選んだのは、ULが最も有名だからです。しかし、それが意味するのは、そうしなければならないということです。つまり、これらのシステムはPVRSS認定を受けているということです。

UL 太陽電池用ラピッドシャットダウン装置

また、ULやその他の研究所が行う機器リストがあります。これはトースターと同じで、トースターの箱にはULラベルが貼られています。トースターやTigo TS4のような個々の機器には機器認証があり、Tigo TS4にも機器認証がありますが、これは別のものです。これは、特定の機器がテストされ、安全であることが確認されたことを意味します。

また、NECはNFPA(National Fire Protection Association)という組織が発行していることも特筆すべき点です。これが、すべての元凶なんですね。火災の安全についてです。もし、このようなことを面倒だと思うようなことがあれば、火災を防ぐためのものであることを忘れないでください。私たちは皆、その流れに乗りたいのです。

図3 PVRSSとPVRSEの定義

ラピッドシャットダウンシステムとはどのようなものか?

図4はその例です。モジュール式の電子機器で、この場合はデュアルユニット、つまり2つのモジュールを1つのデバイスに接続した状態を示しています。

図 4 ラピッドシャットダウン対応例

また、イニシエーターもあります。右下に見えるのは、ラピッドシャットダウンシステム送信機(RSS)で、何度も目にしますが、これはラピッドシャットダウンシステムの略です。

その送信機は、一般的にイニシエーターと呼ばれるものです。この送信機が、急速なシャットダウンのプロセスを開始させるのです。その仕組みは、イニシエーターがキープアライブ信号と呼ばれるものを発信しています。これは基本的に、モジュールの電子回路(TS4)に「すべて順調、電力を作り続けろ、すべて正常だ」と伝えるものです。さて、急速なシャットダウンが起こるのは、AC電源の喪失と呼ばれるものです。つまり、AC電源が切れるということです。ですから、手動でシャットダウンする方法は、送信機の電源を切るだけです。

この送信機は、お客様が設置できるスタンドアローンのものと、インバーターに内蔵されているものがあります。インバータの電源を切れば、トランスミッターの電源も切れます。そうすると、高速シャットダウンが可能になるのです。

というのも、要件に準拠するためだけであれば、非常にシンプルで安価な装置だからです。

PVRSSリスト

図5 スナップショット TigoのPVRSSリスト

図5は、当社のPVRSS認証リストのごく一部を示したものです。全体を見るにはかなり長い間スクロールし続けなければなりませんが、そこに最初の部分が表示されています。左側には、そのリストに反映されているすべてのメーカーのリストが表示されていますね。また、このリストには、どのTS4バージョンがどのインバータと一緒にUL規格に登録されているかも表示されています。

Tigoを使うなら、どのインバーターを使えばいいのかがわかるように、システム設計の際には、まずこのリストをチェックし、見ておくことを強くお勧めします。

また、火災時の安全性については、十分にテストされたインバータを選ぶことが特に重要だと思います。例えば、当社のオプティマイザーや安全製品であるTS4-Sは、MPPTベースのインバーターであれば、ほぼすべてのインバーターに対応可能です。例外もありますが、ごくわずかです。しかし、防災用にはPLCが使われています。PLCを使用する製品では、インバータとの互換性を確認する必要があります。PLCはインバータに問題を引き起こす可能性があるからです。

Tigo Enhanced

図6 Tigo Enhancedのロゴ

TigoもTigo Enhancedという新しいブランドを立ち上げたんですね。新しいといっても、数ヶ月前からあるのですが、皆さんにとっては新しいかもしれませんね。図6にそのロゴがあります。

インバータのデータシートやインバータの資料にこのロゴがあれば、そのインバータはTigoの火災安全性に対応していることを意味します。さて、繰り返しになりますが、これは火災安全のことで、火災安全装置であるTS4-Fのことです。

また、インバータにRSS発信機を内蔵したものも用意されているということです。今、私が「搭載可能」と言ったのには、理由があります。しかし、インバータメーカーに確認する必要があります。中には、トランスミッターを内蔵していることを確認するために、特別なSKUを注文しなければならないものもあります。

もちろん、これらはすべてTigoのPVRSSに対応したUL規格に登録されています。現在、Tigo Enhancedプログラムとロゴを採用しているインバーターは以下の通りです。

図 7 Tigo Enhanced Inverters

TS4 Flex MLPE

図8 Tigoが提供するソーラーフリーダム

TigoのTS4製品群。あらゆるシステムから超小型、超大型まで拡張可能です。各モジュールに必要な機能を追加することができます。Tigoには、全てではありませんが、実際に混在させることができるバージョンもあります。

そのため、例えば、システムの必要な部分だけに最適化を施し、それ以外の部分にはモニタリングとラピッドシャットダウンを施すことができます。

また、最適化を単体でシステムに搭載することも可能です。例えば、あるコーナーにシェーディングがある場合、TS4-Oを5個持っていって、そのコーナーに置けば完了です。最適化だけであれば、他に何も必要ありません。もちろん、高速シャットダウンやモニタリングが必要な場合は、通信機器を入れる必要がありますが、最適化するだけなら、TS4-O単体で十分なんです。

コミュニケーション。ラピッドシャットダウンのためのコミュニケーションについては既にお話しましたが、ラピッドシャットダウンだけでなく、モニタリングなどにも有効なのです。

インバータの選択。つまり、図8は私たちが「ソーラーフリーダム」と呼んでいるものにほかなりません。Tigoは、お客様に多くの自由を提供します。モジュラーレベルの機能を正確にどのように展開するか、必要以上の機能を支払うことも、必要以下の機能を支払うこともない自由を提供するのです。それがすべてです。私たちは、これらのシステムを費用対効果の高いものにしようとしています。

しかしまた、その自由にインバータを選べるということは、自由度が高いということでもあるのです。時折、企業が現れては消えていく。ここ数年、悲しいことに、多くのインバータメーカーが倒産しています。残念なことですが、よくあることです。しかし、重要な製品であるインバータを複数のメーカーから購入できるというのは、ユーザーにとって安心できることです。

ソーラーに関する議論に参加したり、ソーラーに関する質問をしたりするには、Tigo Communityのページをご覧ください。このブログへのコメントを残すには、ここをクリックしてください。

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