太陽光発電システムにインバーターが必要な理由

太陽光発電システムには、パネルが集めた直流（DC）電力を交流（AC）に変換するインバーターが必要です。さらに、これらのインバーターは、家庭内で他の複数の機能を果たし、必要なメンテナンス作業も行う必要があります。

インバーターのサイズは、効率的なソーラー・プラス・バッテリー・システムを設計する上で非常に重要な考慮事項です。インバーターが小さいと、直流電源から交流電源への変換時に効率損失が発生し、運転中に効率が低下する可能性があります。

インバーターとは？

インバーターは、直流（DC）の電気を交流（AC）に変換する。直流とは異なり、交流は双方向に流れるため、効果的に機能させるためには適切に流す必要がある。

インバーターは、マイクロプロセッサーを介してスイッチのセットを制御し、ほとんどの家庭用電化製品が動作するよりもはるかに高い周波数（ほとんどの家庭用機器では50～60ヘルツ）でスイッチングを行うことで、全高調波歪み（THD）が3%以下の正弦波に近い波を生成するように動作する。

パワーインバータの効率定格は、消費される総入力電力からスイッチング損失を差し引いて計算され、この数値を直流出力電力定格またはユーロ効率値として公表する。

インバーターは、ソーラーパネルで生産されたエネルギーを家庭や企業で使用できる電気に変換する、ソーラーエネルギーシステムに不可欠なコンポーネントです。伝統的な「ストリング」インバーターは、すべてのソーラーパネルを接続し、すべての直流出力を同時に取り込みます。最近では、より効率的な発電と送電網がダウンした場合のバックアップ電源として、個々のパネルに直接取り付けるマイクロインバーターを選択する人が増えています。

インバーターは直流（DC）電気を交流（AC）電気に変換する。

ソーラーシステムにおいて、インバーターはソーラーパネルからの直流エネルギーを、家電製品や電子機器が利用できる交流電力に変換する。また、停電時に家庭の機器や配線を保護したり、系統停電時に外部送電線への送電を防いだり、系統に接続している場合にネット・エネルギー・クレジット（余剰の太陽光エネルギーを電力会社に送り返すことで電気料金の割引）を発生させたりすることもできる。

インバーターは、多数のトランジスタ（または半導体）を高速でオン・オフすることで動作する。各トランジスタのペアが異なる間隔で開閉すると、電流がそれに対応して上昇・下降し、正弦波として知られる波形が形成される。その結果、波形はなだらかな丘のようになる。

直流電気は一方向にしか流れないのに対し、交流電気は1秒間に数回交互に流れる。インバーターは、直流電圧（通常は12、24、48ボルト）を、60ヘルツで120または240ボルトの標準的な商用交流電圧に変換します。

インバータは、緊急時やピーク時の需要に備えて、変換したエネルギーをバッテリーに蓄えることができる。さらに、インバータは、再生可能エネルギーシステムにおいて、風力タービンや水力発電機の出力を、システム内の他の装置で使用可能な交流電力に変換するために利用されることもある。

インバーターはバッテリーに電気を蓄えることができる。

ソーラーパネルは、太陽光を利用してシリコンウェハーから電子を放出し、電流を作り出します。残念ながら、この直流（DC）はほとんどの家電製品では使用できないため、ソーラーシステムには、家庭で利用できる交流電力に変換するインバーターが必要となる。

インバーターは、ソーラーシステムの運転を助ける複数の機能を果たします。例えば、パネル電圧を監視してモジュールの最大出力電力レベルを設定し、ストリングが高くなりすぎてシステム全体のエネルギー生産量が低下するのを防ぎます。さらに、インバータには、パネルや配線に異常が発生した場合にそれを検知してシャットダウンするシステム障害保護機能があり、いずれかに異常が発生した場合は直ちにシステムをシャットダウンします。

スマート・インバータは、送電網とのもう一つの通信手段を提供する。系統連系ソーラー・システムに接続されたインバーターは、周波数や電圧の標準値からのずれを検知し、さまざまな方法で対応することができる。小さな混乱に耐えるものもあれば、ずれが長く続くと系統から切り離され、完全にシャットダウンされることもある。

その他のインバーターは、必要に応じて無効電力を送電網に供給することで、送電網のバランスをとり、電力会社の業務を簡素化します。さらに、これらのインバーターは、余剰の太陽エネルギーを送電網に戻すことができるため、電気料金のネット・エネルギー・クレジットを通じて節約することができる！

インバーターはグリッドと通信できる。

太陽光発電が広く利用されるようになるにつれ、インバーターが送電網と通信する重要性が飛躍的に高まっている。インバーターは、発電量が消費量を上回った場合、それを送電網に通知し、送電網の信用を得る必要がある。インバーターはまた、他の発電量や需要の変化に応じて出力を変更することができなければならない。

インバーターは、電圧や周波数応答といった他のグリッド・サービスを提供する。グリッド上では、電圧（電荷を押し進める力）と電流（荷電粒子の流れ）は常に変動している。インバーターは、この両者の位相を同期させる機能を備えており、接続された機器が吸収する電力をより「リアル」にします。

同様に、太陽光発電システムと組み合わせた場合、インバーターは、電圧が急上昇または急降下したときに出力を調整することで、バッテリーが系統電圧の変動に対応するのを助け、バッテリーやその他の系統機器を損傷や故障から保護するのに役立つ。

インバーターは、インバーターに直接内蔵された通信機器や付属品として取り付けられた通信機器を介してグリッドに接続することができ、自身の発電量や使用量に関する情報をインターネット・ゲートウェイやモニタリング・ハードウェアに直接送信することで、オーナー、電力会社、グリッド・オートメーション・システムは、インバーター内で起こるすべてのことを把握することができる。