今年も太陽光パネルの出力低下が見つかる

9年目に突入する2023年も太陽光パネルの故障から始まります。

パワコンの１台で発電量が約32%ほど低下していることに気づきました。 早速、過去の発電量の記録を遡って確認してみると、発電量の低下は2022年１２月３０日から発生していました。

この発電量の落ち方はパワコンの３系統あるうちの１系統が完全にお亡くなりになっているかなと思い、天気が続いている時期もあってすぐに業者に対応を依頼。

年始にもかかわらずすぐに対応してもらいました。

不良パネル3枚の交換で同日に発電量は復旧しました。

１系統はパネル17枚なので、系統全体に影響を与える故障だったのでしょう。

ご対応どうもありがとうございました。

 

毎年見つかる故障パネル

毎年見つかる故障パネル

また不良パネルが見つかりました。

気づいたのは監視システムでパワコンの１台に異常低下が見られたからです。

Emporia energyの監視システム

総出力を１００％とすると、７番目のパワコン（PCS７）だけが９％と表示されております。本来であれば全てのパワコンで均一に１４％ほどになるのが正常な姿。

これは各パワコンにぶら下がる太陽光パネルの枚数がほぼ同数であるため、すぐに出力の異常低下であることが分かります。

 

Emporia スマートホームエネルギーモニター

最近安価で高機能な太陽光監視システムを見つけました。

Emporiaスマートホームエネルギーモニターというもので、普通にアマゾン経由で手に入ります。

レビューが非常によく価格も２万円弱というところだったので、評価用として購入してみることにしました。

      

ソーラーシェアリングの修繕作業

7年を経過するとあちこち見た目にも劣化具合が見て取れるようになります。

特に単管パイプのジョイント部分は錆び付いていて茶色に変色していました。

ここは亜鉛メッキされていなかったのかとも気付くわけですが、そんなこと言ってももう遅い。

錆びついた箇所は全て交換したい気持ちになりましたが、到底自分一人で行える作業ではなく・・・施工してもらった業者に依頼するにしても相当な費用が見込まれるので、交換以外の方法で対応することに。

錆ついたクランプ

ソーラーシェアリングの経年劣化？

２０１４年１１月から稼働し始め丸７年が過ぎました。

これまで色々なトラブルに見舞われましたが、施工業者さんのサポートをいただきながらもなんとかやってきているという感じです。

メーカー不良ということで、太陽光パネルの故障は散々発生しもう２０年以上分は経験してきましたが、その他の機構についても、７年も経つのだからそろそろどこか壊れ始めてもおかしくはないと思い始めてます。

久しぶりに太陽光発電所をじっくりと見る機会があったので、いつも見ている発電量だけでなく直接３５４枚の太陽光パネルや単管機構などを現地で眺めてみました。

クランプが外れている

あれ？！・・・クランプが留め具が外れていることに気づきました。

単管が交わるところで本来はクランプにより単管が交差しているのですが、よく見ると単管と単管が直接接触しています。

単管の上に単管が直接乗ってしまっている

ここのソーラーシェアリングでは、南北に太陽光パネルが回転させるため、交差する単管を受けるクランプで単管が回転できるようになっています。

雷でパワコンのブレーカーが落ちる

パワコンが雷で停止

最近天気が悪く雷の日が続いていたなあと思っていたら、野立ての方の発電所でパワコンが一台停止しているのが見つかりました。

３番目のパワコンの出力が
０となっていた

この発電所はパワコンとセットとなっている監視システムが標準でついていて、手軽にスマホで状況を確認できるため、比較的すぐに異常を発見することができました。

すぐに現地で状況を確認したいと思いましたが、仕事をしているのでなかなかそういうわけにも行かなかったのですが、、、、そう言ってると収入が減ってしまうこともあって、なんとか仕事を調整し翌日現地へ行くことにしました。

 

ソラコム のVPG(Virtual Private Gateway)というサービスを使ってみた

直接LANケーブルで接続しての確認

太陽光施工業者さんから、とあるお客様の敷地内にある監視端末にアクセスして設定や状態を確認したいけど何か良い方法はないかと相談を受けました。

監視端末があるのに、リモートアクセス環境がない・・・

どのようにアクセスしているのか聞いてみると監視端末まで足を運び有線LANケーブルをノートPCに繋いでいるということ。

お客様の敷地内に行き、建物の配置図をみると事務所から監視システムまで距離があった。

発電状況を確認するためにわざわざ事務所からノートPCを持っていくのは確かに億劫だと思う。

建物配置図

太陽光発電所で防犯用のドアセンサーの取り付け

太陽光発電所での盗難

懇意にしていただいている太陽光発電施工会社の社長さんから盗難について話を聞きました。

社長さんによると、これまで通算で１５件も太陽光発電所で盗難被害にあっているということでした。

主に盗難されるのは太陽光パネルではなく、電線（集電箱と電電柱、集電箱とパワコン間）がターゲットになるとのこと。

メーカの型番やシリアル番号が記載されている太陽光パネルは、電線と比べて現金化が難しいためだそうです。

犯行の手口や防ぐ方法はないかについて話を聞いているうちにだんだん思ってきました。

いくらフェンス、照明、施錠、防犯カメラが設備されていたとしても犯行を防ぐことは難しいのかなと。

完璧に防ぐ手立てはないけど、費用度外視であれば発電所に古屋をたてて、そこで人が２４時間文字通り”監視”すれば相当な抑止効果はあるんだろうけど。

大規模な発電所でもそのようなことは一般的ではない（ただしリモート監視はしているケースが多い）ので、現実的には、監視カメラを置くに止まっているところがほとんど。

 

パワコン#6で発電出力低下

パワコンの出力低下

このところ問題がないなと思っていたら、7台あるパワコンのうち1台で明らかな発電量の低下が見つかった。 

ピンクの線がパワコン#6の発電を示す

早速施工業者に調査していただいたところ、パワコン#6に入っている３系統のうち１系統が完全に死んでしまっているという話。１系統に太陽光パネルが１７枚。１つのパワコンに３系統なので、大体３割強の発電量が失われていることになる。

グラフの数値とも辻褄が合う。

太陽光発電監視システムの誤報

パワコン#6の出力低下

先月2020年12月中旬くらいから、7台あるパワコンの内の1台のパワコン#6で突然出力が低下し始めました。

同数の太陽光パネルが接続されている他のパワコンの出力が大体5500Wであるのに、パワコン#6では3755Wとなっており30%の低下と無視できないものになっていました。

int6(パワコン#6)で30%低下

これまでの経緯から、パワコン#6に接続されている相当数の太陽光パネルで異常もしくは故障が発生していると思いました。

 

太陽光パネルの不具合

太陽光パネルの不具合

毎日発電量のグラフを見ていると異常に気付けるものです。

注意深く見るまでもなく、ピンクのラインが目立っているのがわかります。

このグラフ線はパワコンごとの出力です。

各々のパワコンに接続されている太陽光パネル出力は同じなので、基本的には同一線上に集まるのが好ましいはずです。

知人の太陽光発電所で発電量の確認

売電収入が少ない

知人から先々月くらいから彼が所有している太陽光発電所の売電収入が少ない気がすると話がありました。

この知人は発電量の監視をする仕組みは導入しておりませんでした。かといって定期的に発電量のチェックをしているわけでも無いのですが、多分感覚で”少ない”と感じたのでしょう。

自分もそうですが、何年か太陽光発電で売電収入を得ていると大体の時期や天候の状況から、今月はこのくらいかなと何となく想像できるようになります。

特に少ない時はすぐに気付きます（笑）

IoTaWattで発電状況を確認

彼の太陽光発電所は私が住むつくば市から車で１時間３０分くらいの場所にあり、またスペアとしてIoTaWattがあったので、これを利用して使用状況を確認してあげることにしました。

発電所は５０k W以下の低圧と聞いていましたので、それなら自分の発電所用に設定がしてあるIoTaWattを持っていけばそのまま使えるな、と考えました。

現地に行ってみるとまず驚いたのが太陽光パネル表面についてる土埃でした。かなりひどい状況でした。発電所は少し傾斜のある場所に設置されており、北側に木や竹などが生えていて日当たりも良いと言える場所ではありませんでした。

表面に土埃が付着している太陽光パネル

自分だったらすぐに掃除したい気持ちにはなりましたが、そんな余裕もないので早速IoTaWattで発電量を計測してみることに。

すると・・・8台のパワコンの中で一台だけ発電量が0のものが見つかりました。

一つだけ０Wattsが・・・

曇りの日であまり発電量が多くない時間帯と天候でしたが、ほぼ同じ環境にある発電所内でパワコン1台だけが０ Wattsを示すのはさすがにおかしいです。

発電量が落ちていたことの一因が発見できたので、知人のこのことを報告しておきました。知人は、発電所を施工した業者に対応を依頼するということでした。

しかし、これはまだ発電量低下要因の一つにすぎないかもしれません。


もしかすると発電量低下の最大の要因はパネル表面の汚れかもしれません。


導入した当時の発電量のデータがあれば良いですが、この発電所は発電量を記録しておくようなシステムを導入していなかったので比較するデータもありません。

少なくとも残り１５年は健全に稼働させる必要があると思いますので、知人には監視システムの導入をおすすめしておきました。

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監視サーバーをPVOutputへ変更してみた

PVOutputへの変更

昨年１月に監視データを表示するサーバーを変更したのですが、また今回移動することにしました。

サーバーの引越しは最初のイギリスのemoncmsから数えて３度目になります。

今回の引越し先はPVOutputという世界中の太陽光発電データを集めた監視、グラフによる比較分析などをフリーで提供しているサービスになります。

フリーというところがポイントです。

太陽光発電所を登録した人や団体が公開していれば、誰でも発電状況を見ることができます。

私が利用しているデータ取得端末IoTaWattの最近のリリースでは、データのアップロード先の選択肢にこのPVOutputが選択肢として表示されるようになりました。

ちゃんと動いてくれるかという心配はあまりしていないですが、一応IoTaWattは２箇所同時にデータアップロードが可能ですので、これまで現行のGrafana/InfluxDBへのデータアップロードもしばらく継続することにしました。

PVOutputの設定

全体の流れです。

① PVOutputでユーザー登録、監視したい太陽光発電所の登録を行う

② PVOutputでAPI Keyと対象となる発電所のSystem Idを取得する

③ IoTaWattの設定で②で取得したAPI Keyを入力し出力したいパワコンのデータを入力

④ PVOutputで監視対象の発電所でグラフ表示のためのパラメーターを設定

CentOS/Grafana/InfluxDBで構築した時と比べて非常にシンプルです。

PVOutputの登録作業   -- ①②

登録では特に注意すべきようなことはないのですが、２つ以上監視したいという場合には、Donation Statusとなることが必要で 、具体的には寄付をしなくてはいけません。

Donationは最低15オーストラリアドルからです。

15ドルは今だと日本円にして1,200円くらい。

これで１年間このDonation Statusを維持できるそうです。

Donation Statusとなり残り有効日数残が表示される
361日

これで監視対象を２つ以上登録することできるようになりました。

表示されているAPI KeyとSystem Idとコピーしておく。

初めは表示されないので、New Keyというボタンを押下するとKeyが生成されます。

IoTaWatt側の設定  --③

取得したAPI KeyとSystem Id設定します。

アップロードしたいデータもここで定義しておきます。

今回は全体の発電量以外に６つまで登録できるので、パワコン毎の出力を入れておきました。パワコンが多い場合は、気になる物だけ指定するでも良いですし、２、３台を１つにまとめて出力するパターンを作って比較するでも良いです。

正しく設定が反映されているか確認しなくてはいけません。

 

PVoutputのサービスが"Running.."となっていることを確認します。

スクリーンショットはありませんが、IoTaWattのMessage logでも、pvoutへデータがpostされていることを確認しておきます。

PVOutputでグラフ表示  --④

全体の発電量を見るだけならこのExtended Dataの設定は不要ですが、パワコン毎のデータが欲しいので設定しています。

まだIoTaWattのデータがグラフのどこと連携しているのか分かっていないところもありますが、自分の場合このように設定すると一応は欲しいグラフになってはくれています。

IoTaWattで extended_1(v7)にはinput_1のデータすなわちパワコン#1からの発電量を入れて送っています。

グラフのv7がパワコン#1のデータと理解しています。

あとはPVOutputで表示されるのを待つだけです。

データのインターバルは5分が最短です。

IoTaWattからは確か１分間隔まで調整できましたが、監視目的は故障かどうかを知ることなので、そんな精度は要りません。

こんな感じで発電と発電量を見ることができます。

またパワコン毎の出力も表示でき、時間軸も日、週、月、年と選択できます。

同じ出力、同じパネル枚数であれば故障時にも気付くことができます。

まだ試していないのですが、このPVOutputにはアラート機能も備わっております。

その他現地の天気、売電金額、目標発電量なども設定できより細かな分析が可能になっている感じです。

もう少し調べてみたいと思います。

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集電箱の移設工事を行いました

集電箱の移設工事

先月集電箱の移設工事を行いました。

集電箱とは、太陽光発電で作られた電気配線が終端している箱のことです。パワコンから来たケーブルがブレーカーに入り、ここで1本になり東電に電気が送られていきます。

移設された集電箱

移設をすることになった理由は、集電箱が雨で冠水する可能性があったからです。

太陽光パネルの修理

度重なる太陽光パネルの不良

パワコン毎の発電量を見るようになってから異常に気づけるようになったと思います。

それだけ問題が多いということに他なりませんが(-｡-;

２０１４年の発電所稼働以来これまでに４０枚以上のパネルが交換や修理となっております。合計３５４枚あるので残りの３００枚についても今後不良が出る可能性は十分あるでしょう。

残念ながら、パネルの製造メーカーは既に倒産しており、有効なはずのメーカー保証もあてにはできない状態です。

売電期間残り１５年あるので、何とかしていかないといけないわけです。


壊れ方によっては自分たちでも治すことができる。



そんな話をソラカルの松岡さんから聞き、今回その方法を見せていただくことなりました。

幸い？にして、これまでに出た不良パネルの原因は、ほぼジャンクションボックスと呼ばれるパネル背面に取り付けられたボックス内部のハンダ付け不良によるもの、ということでした。

その場合、ボックス内部で不良となった箇所をハンダ付けし直してやれば良いということです。

ハンダ付けなら自分にもできるかな。

そう思いましたが、私は素人ですので、黙って松岡さんの作業を見学させてもらいました。

太陽光パネルの交換方法

まず初めにどのパワコンの出力が低下しているか監視システムであらかじめ確認しておきます。

パワコンの特定ができたら、次はパネルを特定していきます。

パワコンに接続されているパネルをサーマルカメラで一枚一枚チェックしていきます。

FLIRのサーマルカメラ

このカメラを通して異常パネルを見ると赤に近いオレンジに見えます。見ている箇所の温度が高くなればなるほど色は濃い暖色になっていきます。

Grafanaによる太陽光発電データの表示

先月に太陽光発電データの送信先をイギリスのサーバーから日本のサーバーに変更した話を書きました。

そこから今日はサーバーの表示方法を改善したという話です。

発電所で取得した発電量のデータは、InfluxDBという時系列データを扱うことを得意とするソフトを介し、Grafanaというソフトで表示されます。

いずれもオープンソースと言われるソフトになります。
※オープンソースについてはこちら

このInfluxDBはイギリス製だそうで、IoTaWattがイギリス発ということも関係しているのかもれません。


表示方は、通常ユーザー向けと管理者向けの２つのビューを用意しました。

実際の画面

残念ながらデモ画面は用意しておりませんでのスクリーンショットになります。

ユーザー向けのビューはこんな感じです。

最低限の項目を並列して表示されます

今現在どれくらい発電しているか、今日1日はどのくらい発電したかや売電額などの項目を並べて表示してあります。

太陽光発電システムのデータ送信先の切り替え

9月に太陽光監視システムの切り替えについて書きました。
パワコン毎に発電量が見れるようになったことや画面の使い易さや費用などの面で改善しました。


ただ、サーバーがイギリスにあるためか処理の返答が非常に遅いと感じていました。人間、何かの不満が改善されると次の不満が出てくるものですね。


IoTaWattでは発電量のデータの向け先を２つ選べます。
一つはemoncms。もう一つは任意のサーバー。


ということで、新たに日本にサーバーを立てることにしました。

日々の通信量ってどのくらい？

太陽光発電の監視システムをIoTaWattに切り替えてからというもの、一日の通信量を気にしてみていました。


通信回線はソラコムのAir SIMを使用しており、データ量に応じて月額料金が変動するため少し心配していました。
最初は分からないので、おおよそ通信データ量を上り下り合わせて月に５０MBで見積もってみました。この数値にはあまり根拠はありません(-_-;)

ソラコムのコンソール画面

１時間ごと通信量を参照できる

流れるデータはグラフ表示のためのテキストで映像や音声などないため一日のデータは１MBくらいで収まってくれると思っていました。

太陽光監視システムの切り替え

２０１４年から使い続けてきた太陽光監視システムを別のシステムに切り替えることにしました。契約している監視会社エナジーソリューションへは既に連絡していて、今年の１１月末を持ってこのサービスを停止することにしました。



知らなかったのですが、太陽光監視サービスにも”２年縛り”があり、携帯電話の契約のように２年ごとの更新となっていました。



携帯電話のビジネスモデルはいろいろと学んでおくと後々ためになるかもしれないと感じました。


エナジーソリューションをやめて新しく使うことにしたのは以前このブログにも書いたOpenEnergyMonitorのIoTaWattという製品です。

移行する時に悩んだのが既存のシステムを再利用するかどうかです。

システム構成図

再利用することになったのはサン電子のH100

太陽光パネルの不具合

定期点検で見つかった不具合

私たちの太陽光発電所は２０１４年１１月から稼働を開始しました。

構成については詳しくはこちらにあるとおりで、３５４枚ある太陽光パネルを７台のパワコンに接続されて毎日発電してくれています。


ところが今年６月に施工業者により行われた定期点検で異常が見つかりました。

今回の点検で見つかった
不具合の可能性がある太陽光パネル

え、また！？っていうのが正直な感想です。