ソーラーと科学の出会い - 応用研究におけるPVモニタリングの役割

今日のエネルギー事情において、技術革新と応用研究の境界線はますます薄くなっている。具体的な例として、Tigoテクノロジーを採用してモジュール・レベルで高解像度の性能データを収集する2つの実験プロジェクトがある。これらのプロジェクトはEnergy4Climate(E4C)によって推進されており、1つはパリ地域のSIRTA大気観測所（Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmoshpérique）に設置され、もう1つはフランス領ポリネシア大学（UPF）のキャンパスに設置されている。

パリ工科大学のEnergy4Climate Centerには、温室効果ガスの排出削減、エネルギー効率の改善、再生可能エネルギーの導入、関連するエネルギー政策の提案という4つの横断的テーマに取り組む30近い研究室が集まっている。E4Cは、実際の条件下で、方法、管理、モデリングソリューションをテストするためのプラットフォームとデモンストレーターを開発している。E4Cは、^第3次アベニール投資プログラム（ANR-18-EUR-0006-02）の支援を受けており、以下の2つのプロジェクトは、エコール・ポリテクニック財団（TotalEnergiesの資金提供による研究講座「Défis Technologiques pour une Énergie Responsable」または「Technological Challenges for Responsible Energy」）の共同出資によるものである。

プロジェクト#1 - 4つのPV技術がタヒチで試される

この2つのプロジェクトのうち最初のものは、タヒチのUPFキャンパスで実施される。タヒチは熱帯に属し、強風、季節的な降雨量の少なさ、PVモジュールへの埃や汚れの堆積のリスクの高さなど、特に厳しい環境下にある。

このプラントには、モノフェイシャルとバイフェイシャルの両方のPVモジュールが含まれており、同様の環境条件下で性能を比較分析することができる。システムの二面体部分には複数のメーカーのモジュールが統合されており、エネルギー収量、信頼性、さまざまな条件への対応という点で、さまざまな技術や設計を評価することができる。各モジュールの性能（電圧、電力、電流）をモニターし、API経由でE4Cのdatahub分析プラットフォームにデータを送信するために、TigoTS4オプティマイザーが設置された。

その目的は、環境条件が各モジュールタイプに与える影響を正確に分析することである。さらに、高度な環境モニタリングシステムにより、各セクションの照射および温度データが提供されるため、精度の高いクロス分析が可能となる。

プロジェクト#2 - アグリボルタイクスと二面モジュール：フランスにおける農作物と太陽光発電の相乗効果

つ目の設置は、ヨーロッパ有数の大気観測所であるSIRTAに設置され、200以上の機器が大気環境を継続的に監視している。この設備は、INRAEのPôle National de Recherche sur l'Agriphotovoltaïsme（農業太陽光発電のための国立研究センター）に貢献するAgriPV-ERプロジェクトの一部である。このプロジェクトはフランス2030と PEPR TASE（22-PETA-0007）の支援を受けている。

このプロジェクトは、農業と太陽光発電の統合に焦点を当てている。パレゾーのSIRTA観測所内では、アルファルファと小麦の栽培と、作物の上に設置された二面太陽電池を組み合わせた農業用太陽光発電システムが稼働している。気象、土壌、放射線、PVの状態変数をモニターするために、50以上の機器が設置されている。

ここでもTigoTS4オプティマイザーは、植物の成長サイクルとPVシステムのエネルギー性能の相互作用を分析しモデル化するのに不可欠な、モジュールレベルの詳細なデータ収集を可能にする。

この研究で最も興味深い発見のひとつは、アルベド、つまり土壌（この場合は植生）が太陽光を反射する能力の季節変動に関するものだ。穏やかな季節、特に2025年の3月下旬から4月上旬にかけて、アルベドに顕著な増加が見られた。 再生エネルギーこれは、植生の覆いによって生じる不規則なアルベドと、設置された機器によってPVモジュールの一部が遮光されたことが原因である。この時期は植物の成長がピークを迎え、地面が完全に遮光される。葉の色の変化や不均一な分布が不均一な光の反射を生み出し、オプティマイザーの役割は、性能監視だけでなく、ミスマッチの影響を減らしてエネルギー生産量を最大化するためにも、より重要になる。

植物が枯れ始めると色が変わり、アルベドが徐々に減少するため、必然的に二面体モジュールの収量に影響する。一方、冬の間は、短時間の降雪によってアルベドが急上昇するが、天候不順のため全体的な生産量は低下する。

また、この発電所が雨の多い、曇りがちな気候の地域にあるため、雲に覆われて生産量が自然に変動することも注目に値する。Tigoのパワーエレクトロニクスのおかげで、どのような条件下でも最大限のエネルギーが確保されるだけでなく、このような変動も高精度でモニターできるため、複雑で変動しやすい環境条件も、システム効率を最適化する貴重なデータに変えることができる。

科学研究におけるTigoテクノロジーの役割

「Tigo TS4オプティマイザーは、より大規模なシステムの一部として、各モジュールの性能を研究するために必要な値を提供します」と、CentraleSupélecの一部であるGeePs研究所（Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris）のポスドク、Moira Torresは述べた。「これにより、モジュールがさまざまな環境条件にどのように反応するかをよりよく理解し、生産予測を改善することができます。Tigoオプティマイザーから抽出され、Energy Intelligenceプラットフォームで処理・可視化されたデータは、環境データと組み合わされ、既存のモデルの検証だけでなく、新しいモデルの開発にも使用されます。"

結論 - データがイノベーションを促進する

Tigoテクノロジーが提供するデータは、太陽光発電システムの日々の運用をサポートするだけでなく、科学研究の重要なツールにもなります。熱帯気候からヨーロッパの農業景観まで、大きく異なる状況において、モジュールレベルの最適化は、将来の太陽光発電システムの性能を理解し、予測し、改善するために不可欠であることが証明されています。

‍