両面受光型太陽光発電（PV）技術の台頭は、モジュールの裏面で反射光を捉えることで最大30%のエネルギー収量を増加させ、太陽光発電業界に革命をもたらしました。しかし、この「ボーナス」エネルギーには、重要なエンジニアリング上の課題が伴います。 電流増加. 電気エンジニアやシステム設計者にとって、裏面照射の変動性は、標準的な過電流保護のサイジングルールがしばしば不十分であることを意味します。.
ヒューズのサイズを表面の標準試験条件（STC）定格のみに基づいて決定すると、ピークアルベドイベント中に不要なトリップ、機器の疲労、および潜在的な火災の危険を冒すことになります。電気保護機器の大手メーカーであるVIOX Electricは、両面受光型アレイのヒューズを適切にサイジングするには、米国電気工事規程（NEC）と反射照度の物理学の両方を理解する必要があることを理解しています。.
両面受光型電流増加の物理学
従来の単面受光型モジュールとは異なり、両面受光型パネルは、透明なバックシートまたは二重ガラス設計を備えており、光が裏面から太陽電池に到達することを可能にします。裏面は総出力に貢献しますが、回路保護にとっては、短絡電流（I_{sc}）に直接貢献することがより重要です。.
生成される追加電流の量は、 アルベド （反射率）、パネルの下の表面、および設置高さに大きく依存します。白い商業用屋根（高アルベド）の上のパネルは、アスファルトまたは草の上のパネルよりも大幅に多くの電流を生成します。.
両面受光係数とゲインファクター
保護を正しくサイジングするには、このゲインを定量化する必要があります。.
- 両面受光係数：裏面の効率と表面の効率の比率（通常、最新のPERCまたはTOPConセルでは70〜80%）。.
- 両面受光ゲインファクター（BGF）：動作中の電流の実際の増加率。メーカーは「基準」ゲインを記載している場合がありますが、実際のBGFは通常、 10%から15%, の範囲であり、最適化された条件（雪や白い膜など）では最大25〜30%までスパイクします。.
エンジニアはこの追加電流を無視することはできません。ヒューズは、 合計結合I_{sc} を劣化させることなく処理でき、同時にワイヤとモジュールを故障から保護する必要があります。.
NEC 690.8および1.56ルール：両面受光型への適用
米国電気工事規程（NEC）は、PV回路のサイジングのフレームワークを提供しますが、両面受光型モジュールは、第690.8条に複雑さを追加します。.
標準的なサイジングは、「1.56ルール」に従います。
I_{fuse} \ge I_{sc} \times 1.25 \text{ (照度係数)} \times 1.25 \text{ (連続使用係数)}
標準的なサイジングの詳細なガイダンスについては、当社の PVヒューズ遮断サイジングガイド（NEC 1.56ルール）.
を参照してください。ただし、両面受光型モジュールの場合、, I_{sc}は静的な数値ではありません. NEC 690.8（A）（2）では、「最高の3時間電流平均」に基づいて計算できますが、より一般的で安全なエンジニアリングプラクティスは、安全係数を適用する前にベースI_{sc}を調整することです。.
調整された式
コンプライアンスと安全性を確保するために、調整されたI_{sc}を使用します。
I_{sc, adjusted} = I_{sc, front} \times (1 + \text{両面受光ゲイン})
次に、標準的な保護係数を適用します。
\text{最小ヒューズ定格} = I_{sc, adjusted} \times 1.56
表1：両面受光型と単面受光型の電流計算の比較
| パラメータ | 単面受光型モジュール | 両面受光型モジュール（15%ゲイン） |
|---|---|---|
| 定格I_{sc}（表面） | 13.0 A | 13.0 A |
| 裏面ゲイン | 0 A | +1.95 A（13.0 × 0.15） |
| 有効I_{sc} | 13.0 A | 14.95 A |
| NEC乗数 | 1.56 | 1.56 |
| 計算された最小ヒューズ | 20.28 A | 23.32 A |
| 標準ヒューズサイズ | 20A または 25A | 25Aまたは30A |
両面受光ゲインが要件を次の標準ヒューズサイズに押し上げていることに注意してください。.
IEC 60269-6およびgPVヒューズ要件
サイジング計算は不可欠ですが、選択された タイプ ヒューズの種類も同様に重要です。太陽光発電アプリケーションの場合、 gPV に準拠した特性を持つヒューズを使用する必要があります。 IEC 60269-6.
標準的なACヒューズまたは汎用DCヒューズとは異なり、gPVヒューズは、シェーディングまたはミスマッチイベント中にPVストリングで一般的な低い過電流（通常、定格電流の1.35倍から2倍）を遮断するように設計されています。.
両面受光型にとってgPVが重要な理由
両面受光型モジュールは、高アルベドの日中に定格をわずかに上回る電流を長期間維持できます。非gPVヒューズは、この連続的な熱負荷の下で疲労し、早期故障につながる可能性があります。さらに、高いDC電圧（1000Vまたは1500V）には、セラミックgPVヒューズに見られる特定のアーク消弧機能が必要です。.
ヒューズ材料の詳細な比較については、当社の記事 ガラスヒューズ対セラミックヒューズ安全ガイド.
をお読みください。包括的な計算方法
両面受光型システムのヒューズをサイジングするには、次のステップバイステップのエンジニアリングプロセスに従ってください。.
ステップ 1: 基準となる$I_{sc}$を決定する
モジュールのデータシートを参照してください。「両面受光ネームプレート照射照度」または、異なるゲインレベル（例：10%、20%、30%）での$I_{sc}$を示す特定のデータテーブルを探してください。このデータがない場合、保守的なエンジニアは通常、安全を確保するために、 20〜25%のゲインを 計算に使用すると想定します。ただし、サイト固有のアルベドモデリングでそれ以外が証明される場合を除きます。.
ステップ 2: NEC 690.8 の係数を適用する
最小過電流保護デバイス（OCPD）の定格を計算します。.
$$I_{OCPD} = I_{sc, bifacial} \times 1.25 \times 1.25$$
ステップ 3: モジュールの最大直列ヒューズ定格を確認する
重要なのは、選択したヒューズが 超えてはならない モジュールのデータシートに記載されている「最大直列ヒューズ定格」です。これにより、設計ウィンドウが作成されます。
- 下限： 計算された最小OCPDサイズ（不要なトリップを防ぐため）。.
- 上限： モジュールの最大直列ヒューズ定格（モジュールを保護するため）。.
計算値がモジュールの最大定格を超える場合、ヒューズサイズを単純に大きくすることはできません。ストリングの数を増やす（並列接続を減らす）か、モジュールの製造元に更新された認証について問い合わせる必要がある場合があります。.
複数のストリングを組み合わせるシステムの場合、当社のガイドに概説されている並列接続の要件を理解していることを確認してください。 太陽光発電ヒューズの要件：NEC 690.9 並列ストリング.
表2：異なる両面受光モジュール定格のヒューズサイズ選定の例
| モジュール表面$I_{sc}$ | 使用される両面受光ゲイン | 調整された$I_{sc}$ | 最小ヒューズ計算（$I \times 1.56$） | 次の標準ヒューズサイズ |
|---|---|---|---|---|
| 10 A | 10% | 11.0 A | 17.16 A | 20 A |
| 15 A | 15% | 17.25 A | 26.91 A | 30 A |
| 18 A | 20% | 21.6 A | 33.70 A | 35 A または 40 A |
| 20 A | 25% | 25.0 A | 39.00 A | 40 A |
温度ディレーティング：静かなるヒューズキラー
ヒューズは熱デバイスです。過熱すると溶けることで動作します。したがって、高い周囲温度は電流容量に影響を与えます。屋上太陽光発電設備は、多くの場合、60°Cまたは70°Cを超える温度になります。.
両面受光モジュールの場合、追加の電流はヒューズリンク内で追加の熱を生成します（$P = I^2R$）。60°Cに達する接続箱に25A定格のヒューズを取り付けた場合、そのヒューズは実質的に20A以下にディレーティングされる可能性があります。.
両面受光システム用にサイズを決定する場合は、 ヒューズメーカーのデータシートから温度ディレーティング係数（$K_t$） を適用します。
$$I_{fuse, final} = \frac{\text{Calculated Min Current}}{K_t}$$
温度を考慮しないことは、暑い気候でのヒューズ疲労の主な原因です。過酷な環境でのケーブル配線とヒューズの保護の詳細については、 地上設置型太陽光ケーブルヒューズサイズ選定ガイド.
実際の設計上の考慮事項
表3：設置タイプとアルベドによる両面受光ゲイン係数
| 表面素材 | アルベド（%） | 一般的な電流ゲイン | 推奨される安全マージン |
|---|---|---|---|
| 草/土 | 15-20% | 5-7% | 低 |
| コンクリート/砂 | 20-30% | 7-10% | 中 |
| 白色メンブレン屋根 | 60-80% | 15-20% | 高 |
| 雪 | 80-90% | 20-30%+ | 非常に高い |
接続箱の選択
両面受光モジュールからの追加の電流は、接続箱のバスバーと熱管理にも影響を与えます。接続箱を選択する際は、エンクロージャの定格と内部バスバーが、 両面受光 合計電流に合わせてサイズが決定されていることを確認してください。表面側の定格だけではありません。拡張計画については、 太陽光発電接続箱サイズ選定ガイド.
過電流 vs. 短絡
過負荷保護と短絡保護を区別することが重要です。両面受光ゲインは、動作電流を過負荷しきい値に近づけます。調整可能なトリップ設定を備えたブレーカーまたはヒューズを使用すると、固定ヒューズよりも柔軟性が高まる場合があります。保護デバイスの比較については、 PV DC保護の説明：MCB、ヒューズ、およびSPD.
共通の間違いを避ける
- 裏面側のゲインの無視：前面のラベルのみに基づいてサイズを決定するのは、#1エラーです。必ず予想される両面受光によるゲインを追加してください。.
- 安全率の二重計上：一部のエンジニアは、不必要に1.25の係数を2回適用します。次の式に従ってください：$I_{sc, adjusted} \times 1.56$。.
- モジュールの最大直列ヒューズ定格の超過：計算された高電流を優先し、モジュールの安全限界を無視すると、保証が無効になり、火災のリスクが生じる可能性があります。.
- 温度ディレーティングの無視：25°Cで完全にサイズ設定されたヒューズは、屋根の上のコンバイナボックス内では65°Cで故障する可能性があります。.
表4：NEC乗算係数の概要
| ファクター | 価値 | 目的 |
|---|---|---|
| 両面受光ゲイン | 可変（1.10 – 1.30） | 裏面照射を考慮 |
| 高照度（690.8(A)(1)） | 1.25 | 太陽光強度> 1000 W/m²を考慮 |
| 連続負荷（690.8(B)） | 1.25 | 3時間以上のヒューズの加熱/疲労を防止 |
| 合計標準乗数 | 1.56 | 計算のための複合安全率 |
FAQセクション
Q：なぜ両面受光パネルは、単面受光パネルとは異なるヒューズサイズが必要なのですか？
A：両面受光パネルは、両面から電流を生成します。この追加電流により、回路の有効短絡電流（$I_{sc}$）が増加します。表面出力のみに合わせてサイズ設定されたヒューズは、地面反射が高いピークの日光時間帯にトリップする可能性があります。.
Q：プロジェクトに適した両面受光ゲイン係数（BGF）をどのように決定しますか？
A：理想的には、アルベド、ピッチ、高さを考慮したサイト固有のシミュレーションソフトウェア（PVSystなど）を使用します。シミュレーションがない場合は、モジュールの最大定格範囲内であれば、安全装置のサイズ設定には15〜20%のゲインの控えめな見積もりが推奨されることがよくあります。.
Q：計算されたヒューズサイズがモジュールの最大直列ヒューズ定格を超える場合はどうなりますか？
A：モジュールの定格よりも大きいヒューズを取り付けることはできません。ストリング構成を再設計するか（たとえば、並列ストリングの数を減らす）、より高い直列ヒューズ定格のモジュールを選択する必要があります。.
Q：両面受光ソーラーパネルに標準のACヒューズを使用できますか？
A：いいえ。gPV特性を備えたDC（通常は1000Vまたは1500V）定格のヒューズを使用する必要があります。ACヒューズはDCアークを確実に消弧できず、壊滅的な故障を引き起こす可能性があります。.
Q：温度はヒューズの選択にどのように影響しますか？
A：ヒューズは熱デバイスです。周囲温度が高い場合（ソーラーで一般的）、より低い電流でトリップします。正しいヒューズのアンペア数を選択するには、計算された電流をメーカーの温度ディレーティング係数で割る必要があります。.
Q：NEC 690.8で要求される1.56の係数は、両面受光パネルに十分ですか？
A：1.56の係数は、 モジュール電流. に適用されます。両面受光パネルの場合、この係数を 調整された 電流（表面$I_{sc}$ +裏面ゲイン）に適用する必要があります。表面側の$I_{sc}$だけではありません。.
要点
- 両面受光ゲインは実際のアンペア数です：裏面ゲインを、一時的なスパイクとしてではなく、熱と負荷に寄与する連続電流として扱います。.
- 最初に$I_{sc}$を調整する：NEC 1.56の安全率を適用する前に、合計有効$I_{sc}$（表面+裏面）を計算します。.
- ギャップに注意：ヒューズ定格が、誤トリップを防ぐのに十分な高さでありながら、モジュールの最大直列ヒューズ定格を超えないようにしてください。.
- gPVは必須：ヒューズが太陽光発電アプリケーションに関するIEC 60269-6規格を満たしていることを常に確認してください。標準負荷で代用しないでください。.
- アルベドが重要：地面の表面が明るいほど（例：白い屋根、雪）、電流ゲインが高くなります。それに応じてOCPDのサイズを設定してください。.
- 熱に注意：コンバイナボックス内の周囲温度は、ヒューズの容量を大幅に低下させます。疲労破壊を避けるために、ディレーティング係数を適用してください。.
