太陽光パネルの直列・並列はこう決める　電気編

パネルを何枚まで直列にできるか。つなぎ方を間違えると、晴れた冬の朝にチャージコントローラーが壊れます。しかも日射がいちばん弱い時間帯に壊れるので、原因に気づきにくい。

先に、お手元の構成で確かめてください。

数字を変えると判定もその場で変わります。「安全」以外が出たら、次の章の対処に進んでください。

「危険」が出たらどうするか

直列を 1 枚減らし、減らした枚数で別の列を作って並列につなぎます。直列は電圧が、並列は電流が足し算になるので、並列に逃がせば電圧の上限を踏まずに同じ枚数を使えます。

図1 ― 橙の点が電流。直列は 1 本の流れ、並列は 2 本が合流する。

	直列	並列
電圧	枚数ぶん上がる	1 枚のまま
電流	1 枚のまま	枚数ぶん増える
ケーブルと距離	細い線で遠くまで運べる	太くなる。電圧降下も大きい
影の影響	列の全体が引きずられる	影のない列は生きる
曇天・朝夕	立ち上がりが早い	起動電圧に届きにくい

パネルから小屋まで距離があるなら直列を長めに。時間帯で影が動いたり屋根の向きがばらばらなら、並列に分けたほうが総発電量は安定します。

なぜ冬の朝がいちばん危ないのか

パネルの電圧は気温で動きます。しかも直感と逆で、寒いほど電圧は上がります。夏の暑い盛りではなく、よく晴れた真冬の朝がいちばん高くなります。

図2 ― 3 枚直列なら冬の朝でも窓に収まる。4 枚は上限を突き抜ける（点滅している棒）。

温度補正を省くと、この例では 14V ぶん見落とします。しかも開放電圧が出るのは夜明け直後、コントローラーが動き出す前です。いちばん電圧が高くなる条件が、いちばん無防備な瞬間に重なります。計算にはその土地の過去最低気温（気象庁の観測値の極値）を使ってください。

なお、上限のほかに下限もあります。こちらは夏の暑い日に効いてきます。

項目	意味	例（48V システム）
最大入力電圧	超えると壊れる。保証も効かない	150V
起動電圧	これ以下では動き出さない	バッテリー電圧 ＋ 5V 程度
最低動作電圧	下回ると充電が止まる	約 53V

影は 1 枚で列の全体を止める

電流は、直列につながれた全部を同じ量しか流れません。つまり 1 枚に影がかかると、その 1 枚の電流に全体が引きずられます。

図3 ― 点の速さが電流の大きさ。上段は影で遅く、下段はバイパスダイオードが迂回させて戻る。

バイパスダイオードは最初から入っていますが、それでも 960W が 639W まで落ちます。影は「少し暗くなる」ではなく「その列から 1 枚が丸ごと消える」と考えてください。電柱、アンテナ、冬の低い太陽で伸びる隣家の影。夏至の昼だけ見て決めないこと。

決め方の手順

安全のために

直流は交流と違って、自分で消える瞬間がありません。交流は 1 秒間に 100 回ゼロを通るのでアークが切れます。直流のアークは、繋がったまま燃え続けます。

• 通電中にコネクタを抜かない。必ず先に直流ブレーカーで切る
• 開放電圧の実測は、日射がある時間帯に、テスターの直流電圧レンジで
• MC4 コネクタは必ず専用工具で圧着する。手締めは発熱して溶ける
• ヒューズは並列の列ごとに入れる。1 列の事故で他の列から逆流するのを止める

よくある質問

パネルを増やすとき、直列と並列のどちらを足せばいい？

上のツールに増やしたあとの枚数を入れてみてください。90% 以内に収まるなら直列を伸ばすほうがケーブルが細くて済みます。超えるなら、同じ枚数の直列をもう 1 列作って並列にします。既存の列に 1 枚だけ足すのは避けてください。

中古パネルと新品を混ぜてもいい？

同じ列の中では混ぜないこと。直列は電流が、並列は電圧が揃っていないと弱いほうに引きずられます。混ぜるなら「同じ型番だけで 1 列」を作り、列どうしを並列にしてください。

MPPT ではなく PWM のコントローラーでも同じ考え方？

違います。PWM はパネルの電圧をバッテリー電圧まで落とすだけなので、直列で電圧を上げても捨てられます。直列で組むのは MPPT が前提です。

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迷ったら直列は短く、並列を増やす。電圧の上限を踏むリスクが減り、影にも強くなります。その代わりケーブルは太くなるので、距離とのバランスで決めてください。

次は、ここで決めた電流値からケーブル径とヒューズを選ぶ話に進みます。