ソーラーパネルの接続方法 直列接続と並列接続の違いとメリットデメリット

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電気料金の上昇に対抗するための一つの方法として、ベランダ発電が注目を集めています。電気料金が下がる見込みがない現状で、自分自身で工夫し、電力会社からの電気の使用を減らすことは我々にとって重要な自衛策となります。

一つのソーラーパネルを使用して発電する際には問題は少ないのですが、発電量を増やすためにソーラーパネルを二つ以上使うとき、その接続方法『並列接続と直列接続』が重要な課題となります。効率的なソーラーパネルの設置を実現するためには、並列接続と直列接続の両方を理解することが不可欠です。

本記事では、これらの接続方法の利点と欠点を具体的に解説し、自宅でソーラーパネル発電システムを設置する際の参考になる情報を提供します。

各ポイントについては、図解や写真を添えて、より視覚的に理解を深めていただけるよう心掛けています。 それでも解決策が見つからない場合は、どんな質問でも大歓迎ですので、お気軽にコメント欄で教えてくださいね。

ソーラーパネルの並列接続と直列接続：基本説明

まず最初に知っておくべきことは、ソーラーパネルからの出力は電流と電圧によって決まるということです。そしてこれらは直列接続と並列接続で異なります。

直列接続では電圧が増加し、電流は一定です。これは簡単に言うと、電気の「力」が増えます。一方、並列接続では電流が増加し、電圧は一定です。これは電気の「量」が増えます。これがどのように動作するのか、具体的に見ていきましょう。

ソーラーパネルの並列接続とは？

並列接続とは、具体的には、パネルのプラス端子同士を接続し、さらにマイナス端子同士を接続する方法を指します。

この接続方法の特徴として、システム全体の電圧が各パネルの電圧と同じまま保たれ、一方で電流が合計されるという点が挙げられます。つまり、ソーラーパネルが並列接続されていると、電流の増加によって全体の出力が増加するというメカニズムが働きます。

通常、並列接続は同じ電圧を持つパネル同士で行います。例えば、それぞれが100W（17.6V / 5.9A）の性能を持つソーラーパネルを並列接続した場合、結果として「17.6V / 11.8A」の性能を持つシステムが生まれます。

実際に並列接続するには、ジョイントパーツが必要になります。私は「RENOGY ソーラーパネル並列用Y字型MC4コネクター」を使っています。

※画像はクリックすると大きくなります。

実際に並列接続した状態を見てみましょう。

並列接続では、パネルの各メス端子をジョイントを使用して一つのメスポートに接続し、同様にオス端子も一つのオスポートに接続します。その後、MC4からXT60への変換ケーブルを使用して、最終的な出力をXT60コネクタとして提供します。

ソーラーパネルの直列接続とは？

直列接続とは、具体的に言えば、一つのパネルのプラス端子を別のパネルのマイナス端子に接続する方法を指します。

この接続方法の特徴として、システム全体の電圧が各パネルの電圧の合計となり、それに対して電流は変わらないということが挙げられます。つまり、直列接続されたソーラーパネルでは、電圧の増加によって全体の出力が増える、という仕組みがあるということです。

通常、直列接続は同じ電流を持つパネル同士で行います。例えば、それぞれが100W（17.6V / 5.9A）の性能を持つソーラーパネルを直列接続した場合、結果として「35.2V / 5.9A」という性能を持つシステムが生まれます。

直列接続の場合、追加のパーツは不要です。実際の接続状態を見てみましょう。

まず、ソーラーパネルの一方のオスと他方のメスを接続します。そして、残りのオスとメス端子をMC4からXT60への変換ケーブルに接続し、出力をXT60コネクタとして提供します。

電圧が30Vを超えないように注意が必要(電気事業法施行令第1条)

直列接続や並列接続を行う際、電圧が30Vを超えないように注意が必要です（ただし、電気工事士の資格を持っている方は除きます）。DIYによる太陽光パネル設置が30V未満に制限されているのは、電気事業法の規定によるものです。

電気事業法施行令第1条には、電気工作物から除外される設備の定義が記載されています。その中に「電圧30ボルト未満の電気的設備で、かつ電圧30ボルト以上の電気的設備と電気的に接続されていないもの」（引用：電気事業法施行令）との規定が含まれています。

参照：電気事業法施行令第1条

ソーラーパネルの電圧が30Vを超える場合、MC4ケーブルの接続は電気工事士の資格が必要か？

経済産業省の作成した、電気工事士法について「よくある質問」より。

太陽光発電に利用する各パネル（太陽電池モジュール）から出ている電線同士を差し込み式端子を利用して接続する場合、電気工事士が実施する必要があるのか。

電線に付いている接続端子を介して、端子同士を接続する作業であり、「電気工事士施行規則」第２条第１項第１号イに定める「電線相互を接続する作業」に当たらないため、電気工事士が工事する必要はありません。
なお、差し込み式端子相互の接続ではなく、電線そのものを圧着スリーブ等を使用して接続を行う場合、電線を集合ボックスに接続する場合は、上記施行規則に該当するため、電気工事士が工事する必要があります。

上記の条件で、ソーラーパネルのMC4ケーブルとポータブル電源のMC4ケーブルを接続する場合、電気工事士の資格が必要だと思いますか？

私の解釈では、ソーラーパネルのMC4ケーブルとポータブル電源のMC4ケーブルを接続する際、接続はケーブルの既存の接続端子（つまりMC4コネクタ）を用いて行われると理解します。

この場合、端子同士を接続するだけの作業となるため、「電気工事士施行規則」第２条第１項第１号イに定められている「電線相互を接続する作業」に該当しないと考えられます。したがって、特に電気工事士がこの作業を行う必要はないと思われます。

ただし、もしケーブルそのものを改造する必要があったり、電線を集合ボックスなどに直接接続する場合には、施行規則に該当する作業となりますので、電気工事士の資格が必要となります。

ソーラーパネル 直列と並列の接続方法 違いを動画で確認しよう

このセクションでは、実際にソーラーパネルを2枚使って直列と並列の接続方法をご紹介します。興味のある方は、以下の動画(4分程度)をご覧になってください。

動画を見るのが面倒な方のために簡単に説明いたします。今回は、「レノジー 両面ソーラーパネル 220ワット」を2枚使用します。一枚あたりの出力電圧が18.78ボルト、電流が12.24アンペアのソーラーパネルです。

このパネルを直列接続した場合、合計の出力電圧は37.74ボルトになり、電流は一枚当たりの12.24アンペアが維持されます。一方、並列接続の場合、電圧は一枚当たりの18.78ボルトが維持され、電流は2枚合わせて24.48アンペアとなります。

直列接続するために必要なツールはありません。直列接続は、一つのパネルのオスの端子を他のパネルのメスの端子に接続することで作ります。そして、残ったオス端子とメス端子をポータブル電源に接続するための変換ケーブルに繋げます。

全体としての電圧が増加しますが、電流は一定です。日照が一定で、パネル全体に均一に当たる状況で有効です。

次に、並列接続について見てみましょう。必要なパーツは「並列用MC4コネクター Y字型」です。並列接続では、同じ形の端子をつなげます。つまり、オスの端子をオスの端子に、メスの端子をメスの端子に接続します。その時に並列用コネクターが必要となります。

全体としての電流が増加し、電圧は一定となります。並列接続は、日照が不均一な場合やパネルに影がかかりやすい状況で効果的です。

ソーラーパネルの並列接続と直列接続、それぞれのメリットデメリット

ソーラーパネルの活用に際しては、配線方法として「直列接続」と「並列接続」が主に用いられます。これらは異なる特性を有するため、それぞれの特徴を理解し、目的に応じて選択することが重要です。

直列接続は、特に以下の特性を持っています。

1. 電圧の増加：大型機器の運用に有用です
2. 性能低下のリスク：一枚のパネルに影が落ちると全体の性能が低下します。
3. パネル間で性能差が出ると性能が下がる可能性もあります

一方、並列接続は、次のような特性があります：

1. 電流の増加：影の影響を受けにくいため、安定した電力供給が可能です
2. 高電力供給の難しさ：高電力を必要とする機器への供給が難しいです
3. コスト増：配線に必要なコストが増える可能性があります

直列接続と並列接続、それぞれには利点と欠点があります。たとえば、庭やベランダにソーラーパネルを設置し、自家消費を目指す場合、電気料金を節約するという観点からは並列接続が推奨されます。

並列接続のメリットとデメリット

並列接続の最大の利点は、全体の電流が増加することです。電力を必要とする機器やシステムに十分な電流を供給することが可能となります。さらに、一部のパネルが影に覆われても、全体の性能への影響は少なく、システムの安定性が向上します。

並列接続のデメリットとしては、高電圧が得られないことが挙げられます。また、全体の電流が増えるため、太いケーブルが必要となり、そのコストも増えることとなります。加えて、パネル間での性能差が大きい場合、全体の効率が低下する恐れもあります。

電流の増加による電力の向上や一部のパネルが影に覆われても他のパネルへの影響が少ないという利点がある一方で、電圧の上昇が少なく、配線が複雑になりがちであるというデメリットも理解しておくことが重要です。

並列接続のメリット「低い電圧で動作するため、電圧降下の影響を受けにくい」とは？

「低い電圧で動作するため、電圧降下の影響を受けにくい」とは、並列接続では各ソーラーパネルが同じ電圧で動作し、全体の電圧はそれほど高くならないことを意味しています。電圧降下とは、電線の抵抗によって電圧が低下する現象です。

電線は長くなるほど抵抗が増加し、電圧降下が大きくなります。しかし、並列接続の場合、電圧が低いため、電線の抵抗による電圧降下の影響が比較的小さくなります。これにより、安定した電力供給が得られやすくなります。

直列接続のメリットとデメリット

直列接続の一番の利点は、全体の電圧が増加することです。高い電圧が求められる機器やシステムに対応するのに適しています。さらに、ケーブルの太さを細くすることが可能で、ケーブルのコスト削減にもつながります。

DIYで太陽光パネルを設置できるのが30V未満に限定されている点には注意してください。

直列接続には欠点も存在します。例えば、一つのソーラーパネルが影になると、全体の性能が低下する可能性があります。また、パネル間で性能差が大きい場合、全体の効率が低下する恐れもあります。さらに、故障したソーラーパネルの影響が他のパネルに及ぶこともあり、保守や修理が困難になることもあります。

電圧が増加し、ケーブルの太さを細くできるという利点がある一方で、影や故障の影響が全体に及びやすいという欠点も理解しておくべきです。

直列接続は出力電圧が高くなるとのことですが、どのようなときに適していますか？

直列接続の利点を最大限に活用できる状況は次のとおりです。

まず、電力を長い距離で送る必要があるとき、直列接続は理想的です。高電圧により、電線の抵抗による電力損失が抑えられ、効率的な電力供給が可能となります。

次に、高電圧入力を許容するポータブル電源を使用する場合も、直列接続が優れた選択肢となります。ただし、電圧が高すぎるとデバイスに損傷を与える可能性があるため、常にメーカーの指定範囲内で操作することが重要です。

最後に、複数の同じ電流容量のソーラーパネルを接続する場合、直列接続は適切な選択となります。電流が一定なので、システム全体の性能が維持されます。

ただし、直列接続にはパネル全体の出力が影響を大きく受けるという欠点もあります。そのため、ソーラーパネルの設置場所や環境を慎重に考慮して、最適な接続方法を選ぶことが求められます。

二つの異なるソーラーパネルで直列と並列接続を試してみる

このセクションでは、二つの異なるソーラーパネルを用いて、直列接続と並列接続の実際的な検証を行います。接続方法、必要な部品、そして具体的な発電量等について掘り下げていきます。

今回選んだソーラーパネルは、ALLPOWERS フレキシブル100Wとエコフローのフレキシブル100Wのモデルです。これらのパネルは電圧と電流の点で異なる特性を持っています。そのため、異なるタイプのソーラーパネルを混在させて接続するケースにも応用可能と考えられます。

さらに具体的に比較するために、「ポータブル電源 ALLPOWERS R600」への電力供給を検証し、それぞれの接続方式の違いを観察していきます。

• EcoFlow 100Wソーラーパネル 柔性 据置型
• ALLPOWERS SF100

ALLPOWERSとエコフローのフレキシブル100Wを直列・並列接続した時の理論値

項目	R600の受け入れ	直列時	並列時
電圧	12~60V	42.6V	17.1V
電流	12A	4.17A	10.07A
発電量	300Wまで	約177.4W	約172.2W

並列接続と直列接続で電圧と電流がどのように変化するかについて検証していきます。まず、並列接続と直列接続の基本的な仕組みをおさらいしましょう。

• 直列接続：電流は一定で、電圧が合計されます。
• 並列接続：電圧は一定で、電流が合計されます。

それぞれのパネルについての情報は次の通りです。

アイテム名	電圧	電流
EcoFlow	17.1V	5.9A
ALLPOWERS	25.5V±5%	4.17A±5%

1. 直列接続の場合
   • 電圧: 直列接続では電圧が合計されます。したがって、電圧は25.5V（ALLPOWERS）＋17.1V（EcoFlow）＝42.6Vとなります。
   • 電流: 直列接続では電流は一定なので、最も低い電流を持つパネルに合わせることになります。したがって、電流は4.17A（ALLPOWERS）となります。
   • 発電量（パワー）：P = IV なので、42.6V * 4.17A = 約177.4W
2. 並列接続の場合
   • 電圧: 並列接続では電圧は一定なので、最も低い電圧を持つパネルに合わせることになります。したがって、電圧は17.1V（EcoFlow）となります。
   • 電流: 並列接続では電流が合計されます。したがって、電流は4.17A（ALLPOWERS）＋5.9A（EcoFlow）＝10.07Aとなります。
   • 発電量（パワー）：P = IV なので、17.1V * 10.07A = 約172.2W

したがって、この2つのパネルを直列接続した場合、発電量が若干高くなる可能性があります。ただし、これらの計算は理想的な状況を前提としていることを覚えておいてください。実際の状況では、他の要因（天候、影、パネルの向きや角度など）がパネルの性能に影響を及ぼす可能性があります。

実際の検証結果

それでは、実際に直列接続と並列接続が発電量にどのような影響を及ぼすのか、観察してみましょう。理論上、両者の接続方式は発電量に差をもたらさないとされていますが、実際の結果はどうでしょうか。

検証は気温が30℃で日当たりの良い14時頃に行いました。全ての試験は同一条件下、パネルの位置を変えずに実施しました。

検証のデータをご覧いただくと分かるように、直列接続でも並列接続でも、出力はおおよそ115Wとなりました。

それぞれのパネル単体での発電量を見てみると、ALLPOWERSは約65W、エコフローは約55Wでした。これは、直列接続と並列接続時の発電量とほぼ一致する結果となりました。単体だとALLPOWERS フレキシブルソーラーパネルの方がコンパクトですが、発電量が18%ほど多くなりました。

検証結果から、発電量にはほとんど差が見られなかったことが明らかになりました。しかし、これは全ての状況でどちらの接続方式を選んでも結果が同じになるわけではありません。

例えば、ポータブル電源が高い入力電圧を受け入れる場合、直列接続がより安定した性能を発揮し、電力損失を抑えることが可能です。一方、設置場所が影のある場所である場合は、並列接続が適しています。もし一部のパネルに影が落ちたとしても、全体の出力に影響を及ぼすのは直列接続のみであり、並列接続では影響は限定的です。

今回の受け入れポータブル電源である「ALLPOWERS R600」は電圧60Vまで許容できるので、理論上は直列接続の方が適していると言えます。

ソーラーパネルの並列接続と直列接続 それぞれの影響を受けやすい要因は何ですか？

ソーラーパネルの接続方法を選択する際に考慮すべき要素は三つあります。影の影響、ケーブル長と電力損失、そしてパネル自体の特性と状態です。

まず、影の影響についてです。並列接続の場合、一部のパネルに影がかかったとしても、他のパネルの働きに大きな影響はありません。しかし、直列接続では、一部に影がかかると全体の出力が落ちてしまう可能性があるのです。この原因は、直列接続では全てのパネルの電流が一緒だからで、影が電流を下げると全体に影響を及ぼします。

次に、ケーブル長と電力損失の問題です。並列接続では電流が増え、特に長いケーブルを使う場合、電力損失が大きくなることがあります。それに対して、直列接続では電圧が高まるため、電線の抵抗による電力損失は相対的に抑えられます。

最後に、ソーラーパネル自体の特性と状態の問題があります。並列接続の場合、同じ電圧のパネルを使用することが重要で、パネル間で電流が異なると問題が生じる可能性があります。一方、直列接続では、同じ電流のパネルを使用することが大切で、パネル間で電圧が異なると電圧の不均衡が発生することがあります。

ソーラーパネルを並列接続するときに特に気をつける点を教えてください

ソーラーパネルを並列接続する際には、重要な注意点がいくつかあります。

第一に、同じ電圧のパネルを使用します。異なる電圧のパネルを並列接続すると性能が低下し、損傷する恐れがあります。

次に、バイパスダイオードを使用して全体の出力を確保します。そして、電流が大きい場合は適切なケーブルとコネクタを使用し、電力損失や過熱を防ぎます。

さらに、ソーラーパネルやポータブル電源の保護機能の確認、ポータブル電源の入力電流範囲の確認、そして、ソーラーパネルの適切な取り付けと配線も重要です。

ソーラーパネルを直列接続するときに特に気をつける点を教えてください

ソーラーパネルを直列接続する際には、いくつかの要点を留意する必要があります。

まず、同じ電流のパネルを使用することが必要です。異なる電流のパネルを直列接続すると、システム全体の性能が低下し、パネルに損傷が生じる可能性があります。

また、影響による性能差を最小限に抑えるため、各パネルの環境や位置を調整します。そして、高電圧になるため、適切な絶縁材料を使用し、電気の漏れやショートを防ぎます。

さらに、ソーラーパネルやインバーターの保護機能の確認、システム全体の電圧範囲の確認、そして、パネルの適切な取り付けと配線も重要となります。

システム全体の安全性や保護機能を考慮した場合、並列接続と直列接続のどちらが適していますか？

ソーラーパネルのシステム全体を安全に運用するには、接続方法の選択が重要です。並列接続と直列接続、どちらが適しているかは状況や要件によります。

並列接続には、一定の特性と懸念点があります。電圧が低く保たれるため、触れてしまった際の危険性は低いです。ただし、電流が大きくなるため、ケーブルやコネクタの選択は重要です。適切なものを使うことで、電力損失や過熱を防げます。また、過電流保護も大切で、ヒューズやブレーカーのような過電流保護デバイスがシステムの安全性を向上させます。

一方、直列接続も特異な特性と懸念点があります。電圧が上昇するため、触電の危険性が高まります。そのため、適切な絶縁と保護措置が求められます。電流は一定に保たれ、電線の抵抗による電力損失は比較的少なくなるため、ケーブルの過熱リスクは低いです。過電圧保護も重要で、バリスタやサージプロテクターのような過電圧保護デバイスを使用すれば、システムの安全性が向上します。

自家消費用のソーラーパネルシステムを庭やベランダに設置し、電気料金の節約を目指す場合、以下の要素を考えて接続方法を選びましょう。

1. システムの電圧と電流要件（ポータブル電源の入力範囲との互換性）
2. システムの設置場所（触電リスク、ケーブルの長さ、影の影響など）
3. 保護機能（過電流保護や過電圧保護など）

これらの要素を考慮に入れ、自分の状況に合った接続方法（並列接続または直列接続）を選ぶことで、システムの安全性と効率性を向上させることができます。

ソーラーパネルの異なるタイプや出力を持つパネルを混在させる場合、どのように接続すべきか？

基本的には同一製品でシステムを構築することをおすすめします。さまざまな種類や出力のソーラーパネルを混在させる際には、考慮すべきポイントがいくつかあります。

まず、似た電圧や電流を持つパネルを一つのグループとしてまとめます。この工程はバランスの良いシステムを作るための重要なステップです。グループ化することで、全体の効率を最適化することが可能になります。

次に、それぞれのグループ内でパネルを接続します。電圧が似ているパネルは直列接続が、電流が似ているパネルは並列接続が向いています。これにより、各グループ内で最も効果的な発電が可能となります。

さらに、グループ間でも接続を行います。一般的に、これは並列接続によって行われます。これにより、異なるタイプや出力のパネルを持つグループ間でも、全体としてシステムが安定して動作します。

また、異なる種類や出力のソーラーパネルを接続する際には、MPPT（Maximum Power Point Tracking）コントローラーの使用が推奨されます。このコントローラーは、各パネルの最大電力点を追跡し、発電量を最適化します。これにより、各パネルから最大限のエネルギーを引き出すことができます。

最後に、システムの安全性を確保するために、適切な過電流保護デバイス（例えばヒューズやブレーカー）や過電圧保護デバイス（例えばバリスタやサージプロテクター）の使用が必要です。これらのデバイスはシステムを保護し、安全に運用するために重要です。

以上の考慮点を把握し、適切な接続方法を選択することで、異なるタイプや出力のソーラーパネルを最大限に活用することができます。

120W(18V/6.6A)と200W(18V/11.1A)を持っています。直列接続と並列接続、どちらで接続する方がいいですか？

120W (18V/6.6A) のソーラーパネルと 200W (18V/11.1A) のソーラーパネルを接続する場合、まずポータブル電源の入力電圧と電流の範囲を確認してください。それに基づいて、適切な接続方法を選ぶことが重要です。

1. 直列接続の場合: 合計電圧: 18V + 18V = 36V 合計電流: 6.6A (低い方の電流に制限される)
2. 並列接続の場合: 合計電圧: 18V (電圧は変わらない) 合計電流: 6.6A + 11.1A = 17.7A

直列接続だと、36V×6.6Aなので237.6W。

並列接続だと、18V×17.7Aなので318.6W。

前述の通り、並列接続は影の影響を受けにくく、安定した電力供給が期待できます。ただし、ポータブル電源の入力電圧と電流の範囲が並列接続に適しているかどうかを確認することが重要です。この場合は、同じ電圧 (18V) のソーラーパネルを使用しているため、並列接続の方が適切な選択と思われます。

電流が大きい方が発電量が多いのか？

発電量は電力（ワット）で表されますが、電力は電圧（ボルト）と電流（アンペア）の積で計算されます。

つまり、P = V × I（P: 電力, V: 電圧, I: 電流）です。

したがって、電流が大きいほど、電力も大きくなります。しかし、発電量を最大化するためには、電圧と電流のバランスが重要です。ソーラーパネルが発電する電力は、電圧と電流の両方に依存します。適切な接続方法を選択することで、ソーラーパネルから最大限の電力を引き出すことができます。

ただし、システム全体の性能はソーラーパネルの特性やポータブル電源の仕様、接続方法などによっても影響を受けます。したがって、最適な接続方法を選択することが、発電量を最大化するための鍵となります。

まとめ：並列接続と直列接続の概略

ソーラーパネルの接続方法は、電力生産に大きな影響を与えます。そのため、自分自身で発電システムを構築する際には、並列接続と直列接続のそれぞれの特性を理解することが重要です。以下にその概要を短くまとめてみました。

並列接続はパネルのプラス端子とマイナス端子同士を接続する方法で、システム全体の電圧が一定となり、電流が増加します。影響を受けにくい、パネル追加が容易などの特性を持ちますが、一方で、一つのパネルの故障が他のパネルの動作に影響を及ぼす可能性があります。

直列接続は、一つのパネルのプラス端子を別のパネルのマイナス端子に接続する方式で、システム全体の電圧が増加し、電流は一定となります。しかし、パネルが影に覆われると発電能力が著しく低下する可能性があるほか、新たなパネルの追加が難しくなるというデメリットもあります。

どちらの接続方法を選択すべきかは、自身の状況によります。状況に合わせて適切な接続方法を選択することで、電力の自給自足に一歩近づくことができます。電気料金が上昇し続ける中、自分で工夫して電力会社からの電気使用を減らす手段として、ベランダ発電は有効な選択となります。

解決策が見つからない場合は、どんな質問でも大歓迎ですので、お気軽にコメント欄で教えてくださいね。