太陽光発電研究開発向け高精度二軸追尾式トラッキングシステム

製品概要

太陽光発電の研究開発では、商用発電所向け追尾装置が提供する精度では不十分なほど高い追尾精度が求められます。IEC 61853によるエネルギー評価のために太陽電池モジュールのI-V特性を0.1％の精度で測定する場合、制御された条件下で両面発電モジュールの性能を比較する場合、あるいは基準用セルを用いてピラノメーターを校正する場合などにおいて、追尾誤差はそのまま測定誤差となります。

高精度二軸追尾システムは、以下の要素を組み合わせることで、商用追尾装置の仕様と比べて5倍厳しい±0.1°の追尾精度を実現しています。

各軸に高分解能光学式エンコーダ（傾斜計ではなく）を採用し、絶対角度位置を0.01°の分解能で検出

四象限フォトダイオードアレイを備えた閉ループ型太陽センサーで、太陽円盤の中心をリアルタイムで高精度に追跡。大気の屈折、マウントのたわみ、熱膨張などの影響を即座に補正します

剛性が高く変形が少ない構造：追尾装置の台座およびトルクアセンブリには、風荷重下での構造変形を0.05°未満に抑えるため、大型鋼材が採用されています。なぜなら、構造自体がたわんでしまっては、エンコーダの精度は意味をなさないからです。

温度変化に左右されにくい基礎：隣接する建物スラブから独立したコンクリートピア基礎を採用し、熱膨張による傾斜を防止します。

これは発電所向けの追尾装置ではなく、科学計測機器です。主な導入先は、国立再生可能エネルギー研究機関、大学の太陽光研究センター、太陽電池モジュールメーカーの品質保証（QA）／品質管理（QC）試験場、気象庁の太陽資源測定ステーションなどです。

技術仕様

用途

太陽電池モジュールのI-V特性曲線測定および発電性能評価（IEC 61853）

両面発電モジュールの性能比較試験

ピラノメーターおよび基準セルの校正

国立太陽資源測定ネットワーク

大学および政府機関の太陽エネルギー研究施設

モジュールメーカーによるR&Dおよび品質保証／品質管理の屋外試験場

事例紹介：東アジア国立太陽試験施設

課題：施設では、国際標準に追跡可能な基準モジュール校正のために、年間気温範囲（－15℃～＋40℃）全体で±0.1°の追尾精度を維持できるトラッカーが必要であった。従来の商用トラッカー設置では、鋼製台座の熱膨張により0.3～0.5°の周期的誤差が確認された。

解決策：光学式エンコーダーと太陽センサーによるフィードバック制御を備えた高精度二軸式システム。温度安定化基礎構造および熱変形（たわみ）を抑えるための大型化された台座断面を採用。また、1秒間隔の角度記録に対応するため、Modbus TCPによるデータ出力を施設既存のデータ収集システムと統合した。

結果：独立した測量用经纬儀による12か月間の測定で、±0.08°（RMS）の追尾精度が確認済み。熱膨張に起因する周期誤差はゼロ。本システムは、年1回の再校正のみで4年間運用中。

よくあるご質問

Q．±0.1°の精度はどのように検証されますか？

据付時およびその後の年1回、または重大な保守作業後に、測量級の经纬儀を用いて、1日を通じて複数の時刻におけるトラッカー位置を独立して測定します。指令位置と実測位置との間のRMS誤差を、1日の全追尾期間について算出します。

Q．このシステムは屋外での太陽電池モジュール加速劣化試験に使用できますか？

はい。本トラッカーは、標準的な太陽追尾に加え、固定角度、加速された太陽追尾軌道、曇天を模擬したパターンなど、独自の追尾プロファイルをプログラムで設定可能です。この柔軟性により、多様な研究プロトコルに対応できます。

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主用途：高精度太陽追尾装置（±0.1度）、二軸追尾式PV試験装置、太陽エネルギー研究用追尾装置、PVモジュール校正用追尾装置

副用途：高精度太陽追尾システム、IEC 61853対応太陽追尾装置、太陽基準セル用追尾装置、実験室レベルのPV追尾装置