カリフォルニア、日本、トルコの一部など、揺れが起こりやすい地域の太陽光発電所を歩いたことがある人なら、パネルの間を蛇行する黒と赤の太いケーブルに気づいたかもしれない。これらは単なるランダムなワイヤーではありません。彼らはソーラーケーブル黒と赤、太陽光発電 (PV) システムの定番であり、設置業者、エンジニア、さらには住宅所有者からもよく聞かれる質問です。「これらのケーブルは地面が動いても持ちこたえることができますか?」 10 年以上これらのケーブルに携わってきたサプライヤーとして、私は地震が太陽光発電設備のあらゆる部分をテストする様子をこの目で見てきましたが、その答えは「はい」か「いいえ」のように単純ではありません。それは、ケーブルがどのように構築、設置され、地震帯特有の応力にどのように適合するかによって決まります。
まず、地震が太陽光ケーブルにとって重要な理由を詳しく見てみましょう。地盤が変動すると、太陽光発電システムは 2 つの大きな課題に直面します。それは、機械的ストレス (パネルの揺れ、ラックのねじれ、ケーブルの引っ張られ、伸び、挟み込みによるもの) と環境摩耗 (地震時にシールや接続が破損するとさらに悪化します) です。黒と赤のソーラー ケーブルの色分けは、見た目のためだけではありません。通常、赤はパネルからインバーターに DC 電力を運び、黒は負のリターンとして機能するため、その役割は重要です。どちらかに障害が発生すると、アレイ全体がダウンする可能性があります。これは、電力がすでに不足している地震後の大きな問題です。
まずは、ソーラーケーブルの耐震性の基礎から見ていきましょう。当社が販売するケーブルを含め、ほとんどの高品質 PV ケーブルは、ひび割れすることなく曲げることができる柔軟な素材で作られています。ただし、すべての黒と赤のケーブルが同じというわけではありません。たとえば、私たちのLSZH 太陽光発電ケーブル低煙ゼロハロゲン断熱材を採用しており、冬に地震が多い地域では寒くても丈夫で柔軟です。これは重要です。地面が揺れると、硬いケーブルだとコネクターで折れてしまいますが、柔軟なケーブルなら動きを吸収できます。当社では、最大マグニチュード 7.0 の地震を模倣する実験室シミュレーターでケーブルをテストし、絶縁体に損傷を与えることなくケーブルを数千回曲げます。これは地震地帯にとって重要な特徴です。
しかし、柔軟性だけでは十分ではありません。地震はまた、時間の経過とともに継続的でダイナミックな動きを引き起こします。大きな地震の後の小さな揺れであっても、ケーブルに繰り返しストレスがかかる可能性があります。だからこそ私たちの太陽光発電ソーラーケーブルラインには追加の補強が含まれています。銅導体には、腐食（時間の経過とともにワイヤーが弱くなる）に耐える錫メッキコーティングが施されており、ソーラーパネルは一年中屋外にあるため、紫外線に耐えるように作られています。紫外線にさらされて亀裂が入り始めたケーブルは、地震応力が加わるとより早く破損します。私たちの耐紫外線太陽光発電ケーブルこのバージョンは、紫外線によるダメージと機械的ストレスが密接に関係していることが多いため、日光や地震が頻繁に発生する地域にはさらに適しています。
待ってください。なぜここで色 (黒と赤) が重要になるのかと考えているかもしれません。色自体ではなく、2 本のケーブルがどのようにペアになっているかが重要です。一般的な PV セットアップでは、黒と赤のケーブルがペアとしてパネルとインバーターの間に配線され、多くの場合、トレンチ内または取り付けラックに沿って敷設されます。地面が移動すると、これらのペアが互いに擦れたり、ラックの鋭い端に擦れたりする可能性があります。ペアの適合性が低い場合、つまり、一方のケーブルの絶縁体が厚く、もう一方のケーブルの絶縁体が薄いと、不均一に摩耗します。そのため、当社では黒と赤のケーブルを組み合わせて販売し、ほつれなく一緒に動くことがテストされています。地震地帯の設置業者からは、黒と赤のケーブルを組み合わせることで、不一致の標準ケーブルを使用した場合と比べて、地震後の修理時間が 30% 短縮されたとの報告を受けています。
もちろん、どんなに優れたケーブルでも取り付けが間違っていれば役に立ちません。地震地帯では、ケーブル自体と同じくらい、黒と赤のケーブルをどのように配線するかが重要です。私たちは 2 つのルールをお勧めします。1 つは、すべてのケーブルに余分な「たるみ」を残すこと、つまり必要な長さよりも約 10 ～ 15% 長くすることです。地面が動くと、ケーブルがしっかりと引っ張られずに、そのたるみによってケーブルが移動します。 2 番目に、硬い導管の代わりに柔軟なケーブル グランドを使用します。ボルトで固定された電線管は曲がらないため、内部のケーブルが切れてしまいます。当社のインストーラーは、よくペアリングします。ソーラーパネル用太陽光発電ケーブル柔軟なグランドを備えており、振動中に接続を安全に保ちます。
私はこれが実際に行われるのを見てきました。数年前、南カリフォルニア（地震の多い地域）の太陽光発電所では、マグニチュード 5.8 の地震の際に当社の黒と赤のケーブルが設置されました。地震後の検査では、余分なたるみ、柔軟な接続、黒と赤のペアのケーブルという当社のガイドラインに従っていたため、ケーブル障害はゼロでした。一般的な黒と赤のケーブル (当社の適合セットではない) を使用していた近くの農場では、12 個の接続に失敗しました。ほとんどが赤いケーブルで、地面が動いたときに金属ラックに挟まれました。それが、地震応力のために構築されたケーブルと、単なる標準的な PV ワイヤの違いです。
ただし、ここで注意してください。壊れないケーブルはありません。非常に頻繁にマグニチュードの高い地震が発生する地域 (環太平洋火山帯の一部など) にいる場合は、さらに一歩進んだほうがよいでしょう。当社では、アラミド繊維コアを使用した黒と赤のケーブルの強化バージョンを提供しています。これは、伸びを防ぐ内蔵サポートのように機能します。厚めですが、激しい動きにも対応できるように設計されています。また、設置業者と協力して、鋭い曲がりや応力点を避けるケーブル配線を設計します。これは、地震のエネルギーの一部を吸収するコンクリートではなく、砂利などの柔らかい表面に沿ってケーブルを配線することを意味する場合もあります。
もう 1 つの要素は、耐震基準への準拠です。カリフォルニア州の建築基準など、一部の地域では、太陽光発電コンポーネントが特定の耐震性能基準を満たすことが求められています。私たちのソーラーケーブル黒と赤この製品ラインは UL 4703 認証を取得しています。これは、地震地帯にとって重要な機械的ストレス、極端な温度、耐紫外線性についてテストされていることを意味します。その認定は単なるラベルではありません。これは地面が動いてもケーブルが持ちこたえる証拠です。一般的な黒と赤のケーブルは耐震特有の試験を省略していることが多いため、これらの地域でケーブルを購入する場合は必ずその認定を確認してください。
長期的なパフォーマンスについてはどうですか?地震は一度だけ起こるわけではなく、余震は何か月、あるいは何年も続くこともあります。当社のケーブルは疲労に耐えるように作られているため、繰り返し動かしてもひび割れたり破損したりすることはありません。日本では、2011 年の東北地方太平洋沖地震とその余震にも耐えた施設があり、黒と赤のケーブルはまだ機能しています。それは幸運ではありません。それは、導体からジャケットに至るまで、ケーブルのあらゆる部分が長期にわたる動的ストレスに対処できるように設計されているからです。
さて、よくある誤解に対処しましょう。赤（パワーを運ぶ）は地震で故障しやすいと考える人もいます。実際には、黒と赤のケーブルはどちらも同じストレスを受けるため、重要なのは、同じ仕様に基づいて構築されているということです。当社の黒と赤のケーブルは、絶縁体の厚さと柔軟性が同じであるため、同じように動きます。たとえば、赤いワイヤーの絶縁体が薄い安価なケーブルを購入すると、色に関係なく、最初に故障します。だからこそ、両方の色を組み合わせてテストするサプライヤーから購入するのが得策です。
したがって、元の質問に答えると、はい、ソーラー ケーブルの黒と赤は、地震が頻繁に発生する地域でも使用できますが、それは適切なタイプのケーブルであり、正しく設置され、地震応力に耐えるように構築されている場合に限ります。高地震地帯の設置業者またはプロジェクト マネージャーの場合は、柔軟性、LSZH または強化ジャケット、および UL 4703 認証を備えたケーブルを探してください。当社の黒と赤の PV ケーブル製品ラインは、これらの条件向けに特別に設計されており、揺れに耐えられる配線の設計を支援する技術サポートと組み合わせられています。
地震が発生しやすい地域で太陽光発電プロジェクトに取り組んでおり、ケーブルが適切に機能していることを確認したい場合は、当社までご連絡ください。当社は、標準的な黒と赤のセットから強化された耐紫外線オプションまで、地震地帯での何百ものプロジェクトが適切なケーブルを選択できるよう支援してきました。地震が起こるまで待たずに、最も必要なときに太陽光発電システムを稼働し続けるためのケーブルに投資しましょう。
参考文献
- アンダーライターズラボラトリー。 （2022年）。太陽光発電ケーブルの安全性に関する UL 4703 規格。イリノイ州ノースブルック: UL LLC.
- 国際規範評議会。 （2021年）。一世帯住宅および二世帯住宅のための国際住宅コード。ワシントン DC: 国際コード評議会。
- カリフォルニア州エネルギー委員会。 （2020年）。系統接続された太陽光発電システムの耐震ガイドライン。カリフォルニア州サクラメント: カリフォルニア州エネルギー委員会。
- 全国電気製造者協会。 （2019年）。動的地震環境における PV ケーブルの性能。バージニア州アーリントン: NEMA。
- 太陽エネルギー産業協会（2021年）。耐震性のある太陽光発電設置のベストプラクティス。ワシントン DC: SEIA。