屋外太陽光発電システム診断:なぜ世界の主流はIRで95%、ELはわずか5%なのか?

太陽光発電システムの屋外検査プロセスにおいて、**IR(赤外線サーモグラフィ)とEL(エレクトロルミネッセンス)**は、モジュール診断における重要な技術です。しかし、両者の違いについて十分に理解されていないケースも少なくありません。 世界的な調査によると、IR の利用率は 90~98% に達する一方、EL は 2~5%程度にとどまっています。この差は、使用条件、検査効率、コスト、技術的ハードル、そして国際規格における位置付けの違いによって生じています。

使用条件:

赤外線(サーマルイメージング)使用率 ≈ 90 ~98%

  • 日中に実施可能であり、システムを停止する必要がないため、発電損失が発生しません。
  • ドローンプラットフォームと組み合わせることで、大規模エリアを迅速かつ安全にスキャンすることができます。
  • ホットスポット、PID、ダイオード故障、遮蔽、ストリング異常、配線不良など、現場で発生する大部分の欠陥を検出することが可能であり、世界の太陽光発電O&Mにおける主流のツールとなっています。
  • 地域別統計によると、欧米は100%に近く、日本は95~98%、台湾は90~95%である。

EL(エレクトロルミネッセンス)の使用率 ≈ 2~5%

  • 夜間または低照度環境での作業が必要です。
  • 配線や電流の印加が必要で、作業リスクがあり時間もかかります。
  • 屋外での検査効率は非常に低い。
  • コストは IRの約10~30倍 です。
  • 主に、保証トラブル、事故調査、CODサンプリング検査、マイクロクラックの詳細調査に使用されます。

効率の違い

4MWの太陽光発電システムを例にすると(IEA PVPS Task 13 の文献データに基づく)

  • IR(ドローンによる検査):5~10時間(最も迅速)。
  • IR(ハンドヘルド):15~20時間。
  • EL(ドローンによる検査):20~40時間。
  • EL(地上作業):100~150時間(最も時間がかかる)。
  • ELの作業時間は IRの4~10倍以上 に及び、コストもより高くなります。

技術的要件

  • IRは定期巡検に適しており、迅速で低コストであり、AIや専門家による分析と組み合わせることで幅広い欠陥タイプを網羅できます。
  • ELは高精度な診断に適しており、マイクロクラックや潜在的な亀裂の検出、また保証トラブル時に必要となる画像証拠の取得に用いられます。ただし、その信頼性は実験室での単一モジュール試験には及びません。
  • 大規模な発電所(10~100MW)では、すべてのモジュールに対してEL検査を実施することは、経済性および運用面の両方においてほぼ現実的ではありません。
  • IR=主流の定期巡検ツール; EL=小規模範囲の精密検査に用いられる専門ツールで、操作難易度が高く、主に保証トラブル時に使用されます。

コスト比較

  • IR:1倍(昼間に撮影可能で、迅速かつ高いカバー率)。
  • EL:10~30倍(夜間作業、配線が必要で、人手が多く生産性が低い)。
  • 大規模な発電所では、IRを選択することがほぼ唯一の現実的な選択肢です。

主な違い

  • 国際的なO&M基準によると、約95%の欠陥はIRによって迅速に検出可能であり、ELは主にマイクロクラックの検出や保証トラブル時の調査に使用されます。
  • IRは広範囲の熱欠陥スキャンに適しており、ELは特定の目的において限定的に使用されます。
  • ELはコストが高く検査効率も低いため、定期巡検ツールとしてIRの代替にはなりません。

国際規格

  • IEC TS 62446-3:2017 — Photovoltaic systems – Thermal imaging:屋外太陽光発電システムにおける赤外線サーモグラフィ検査の正式な標準手順を規定しています。
  • IEA PVPS Task 13 — Review on Infrared and Electroluminescence Imaging for PV Field Applications:IRは広範囲を迅速にスキャンする用途に適しており、ELは低照度環境を必要とし、操作の技術的ハードルが高いことが示されています。
  • C. Buerhop ほか、IEA PVPS Report (2020):屋外環境におけるIRとELの使用について、検査効率、適用上の制約、および画像品質の違いを比較しています。
  • Recent EL Field Studies(2024~2025):屋外でのEL検査はコストが高く、生産性が低く、専門技術者を必要とするため、商業ベースでの全数検査の実施は困難であることが示されています。

総合結論

  • IRは**屋外検査作業の約95%**を占めており、高い効率性と経済性を持ち、主要な欠陥の大部分を検出することが可能です。
  • ELは約5%の補助的な診断ツールとして使用され、主に高精度解析や法的証拠が求められる場合に用いられます。
  • 国際的な太陽光発電O&M基準では、「IRを主、ELを補助」とするアプローチが一般的に採用されており、ELは定期巡検ではなく、プロジェクト単位での特定用途に位置付けられています。

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