太陽光発電にはシリコンカーバイドが必要

著者: Ali Husain - 05-14-2021

太陽光発電は、電力問題を解決するための重要なピースになりつつある。ほとんどの人が、この10年間で太陽光発電のコストが82％も低下したことを、今ではよく知っています。しかし、太陽光発電の設置場所や土地の共同利用（その場所を他の用途に利用すること）における多くの革新的な技術が、太陽光発電の経済的な成功例を増やしています。一番わかりやすいのは建物の上です。大きな平らな屋根を持つ多くの小売店や倉庫では、経済的な判断からソーラーパネルを設置しています。

共同利用のコンセプトに一工夫加えたのが、ソーラーパネルを浮かべるというアイデアです。このデザインでは、貴重な土地を占有しないように、ソーラーパネルを水域に設置し、水がパネルの温度を保ち、太陽電池の変換効率を高めます。揚水発電の貯水池にパネルを浮かべ、パネルからエネルギーを供給して貯水するという案もあります。

もうひとつの例は「アグロボルタニクス」と呼ばれるもので、パネルを最大限のスペースに設置して、下の土地を農業用に使えるようにするアイデアです。ソーラーパネルは、機材を下に入れるのに十分な高さに設置され、植物に十分な光が当たるように十分なスペースが確保されています。実際、植物は部分的な日陰の恩恵を受け、土壌はより多くの水分を保持し、水を節約できます。さらに、湿度が上がることでパネルの温度が下がり、もちろん太陽光からクリーンなエネルギーを生成できます。

どのような場所にソーラーファームを設置するにしても、グリッドに接続するためのパワーエレクトロニクス・コンバータが必要です。コンバータは、オプションの電圧ブーストステージ（昇圧段）と、グリッドと同期して DC 電力をAC にに変換するインバータで構成されています。この変換の効率がプロジェクトの経済性に直接影響します。シリコンカーバイド（SiC）は、グリッドタイの効率向上、冷却システムの縮小、システム全体のコスト削減を実現する次世代のパワースイッチ技術です。

太陽光発電用コンバータの重要なトレンドは、インバータへの入力電圧を最大 1500V まで上げることです。これにより、同じ電力を得るために必要な電流を減らすことができ、電力を運ぶためのケーブルのサイズを小さくすることができます。

もうひとつのトレンドは、大型の集中型インバータから、メンテナンスが容易な小型の分散型インバータへの移行です。このトポロジーは、1台のインバータが故障してもファーム全体が停止することはないため、堅牢性も高くなります。標準化された分散型インバータでは、設計者は一定の重量とサイズの中で電力を最大化しようとします。