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難燃性完全遮光シートの特徴と使用方法

• 火災等の緊急時において、迅速に太陽電池アレイを遮光して、発電を消電し、通常の消火活動をすることができる方法を、提供することを目的とした製品です。
• 軽量なので、火災等の緊急時に屋根の上の太陽光パネルの場所に素早く運ぶことができます。
• 薄いので、重なっても太陽光が入ることがなく、太陽電池モジュールの受光面を遮光して隙間なく覆うことできます。
• 特に夜間、火災の鎮火した後、破損し、または取り外した太陽光パネルは、朝になって光を受けると再び発電する可能性があり、感電や発火の危険性があります。そのため難燃性完全遮光シートで太陽光パネルをすべて覆うことで、再度の発電の危険性を防ぐことができます。

太陽光パネル設置による現状と問題点

近年、2011年3月11日の東日本大震災における、福島原子力発電所の事故により、国策による再生可能エネルギー普及に向けた導入費用の補助金制度や、電力システム改革の第3段階にあたる電力会社を事業別に独立させる「発送電離」の実施の時期が2020年4月に決まりました。電力会社による電力の定額買い取り制度等によって、再生可能エネルギー事業の中で、最も導入が進んでいるのが、太陽光発電（photovltaic)システムであります。

また、それに伴い、太陽光パネル導入が原因とみられる火災が発生し、国内では、2011年に6年間使用した太陽光モジュールが火事になり、消火活動を行っていた消防士が感電する事故が起きています。オーストラリアやヨーロッパなどでも同様の事故が起きています。また、アメリカでは消防士が感電して死亡するという事故が報告されています。

現状、太陽光パネルが破損し出火した場合、太陽光があれば発電し続けるので、感電の危険性、放電による再出火の可能性があります。この様な事態を防ぐ為、太陽光パネルを繋ぐケーブルを切断した後に段ボールやブルーシート、板等で、覆うか、裏返しにする方法しかありません。

太陽光発電モジュールの主な故障、事故原因

• ホットスポットとは、鳥の糞等が、太陽光パネルに、付着すると、その場所が電気抵抗となり、異常に加熱します。そこが、ホットスポットであります。
• 設置業者等による太陽光パネルの誤った配線、オーストラリアでは太陽光パネルの12％が、誤って配線されていて、火災の危険性があると報告されています。
• 屋外設置の過酷な環境により、太陽光パネルの汚れ、連結部分のハンダ付けの錆、また小動物が配線をかじったのが原因で、遮断していた太陽光パネルで発電された電気が、配線から金属屋根へ漏電して火花が落ち葉に着火して、出火。

難燃性完全遮光シートの製造目的

従来、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、単結晶または多結晶のシリコン基板を使用した太陽電池があります。この太陽電池の実用例として、例えば複数の太陽電池セルが直列に接続されて太陽電池モジュールを構成するものがあり、その受光面には一般的に硝子基板が用いられます。太陽電池モジュールを建造物に設置する場合には、火災に対する安全性が要求されます。

例えば、「JIS(TS)C8992-2」、太陽電池モジュールの安全性適合定　第2部：試験に関する要求事項には「火災試験、火災伝播及び飛び火試験」が規定されています。そして太陽光モジュールの6個を1組として2列以上並設するなどした太陽電池アレイが一般住宅の屋根に設置され、太陽光発電が行われています。

この太陽電池では「ホットスポット現象」によって太陽電池モジュールの一つの太陽電池セルが破壊されることがあります。この場合、太陽電池モジュールは複数の太陽電池セルを直列に接続しているので 各太陽電池セルに流れる電流が等しくなっています。そのため「ホットスポット現象」によって発電を行っていない 太陽電池セルに流れ込む電流が大きくなる傾向にあり、この太陽電池セルが火災を起こすことがあります。

この場合、一つのセルに「ホットスポット現象」が起きても、このセルには迂回路が形成され、直列回路は保持されます。そして他の太陽電池セルは発電を続けているため、複数の太陽電池モジュール列からなる太陽電池アレイは、千ボルト以上の 電圧が発生し続ける。このような場合、一箇所の太陽電池セルに火災が起きても漏電や感電の恐れがあるため 太陽電池アレイ全体に放水をすることができず、太陽光発電をしている太陽電池アレイの火災に対する 消火活動は極めて困難でした。

そこで「難燃性完全遮光シート」は太陽電池アレイを全面覆い遮光することができ 太陽電池モジュールの発電量を確実に低減し安全に消火活動を行えることを目的として造られた製品です。

難燃性完全遮光シートによる太陽電池アレイ消電方法の説明

• 図1は太陽電池モジュールを3台並べた場合の太陽電池アレイの等価回路図であり(a)は理想状態を示し、(b)は中央の太陽電池モジュールが発電しない場合をそれぞれ示す。
• 図2は難燃性完全遮光シートによる太陽電池アレイの消電方法の説明図

図1(b)のように発電しない太陽電池モジュールが存在すると、理論上はそのモジュールに負の電圧（－V2′)が発生する。しかし、現実にはそのモジュールに迂回路が形成され、 図1(a)のような理想状態の電流よりもやや弱い電流が流れる結果、図1(b)の太陽電池 モジュール列の総電圧（V1’+V2’+V3′)は図1(a)の太陽電池モジュール列の総電圧(V1+V2+V3) と同等以上の総電圧が発生している。

この場合、太陽電池アレイ全体ないし該当 する太陽電池モジュール列の回路をブレーカー等により遮断することは可能であるが、太陽光が当たっている限り、各太陽電池モジュール（1’および3′)が発電をし続け、図1(b)の 太陽電池モジュール列の総電力は高いままとなります。

他方図2に示すように、右側の太陽電池アレイにある4個の太陽電池モジュールを難燃性完全遮光シートで覆い遮光すれば太陽電池の発電は直ちに消電し、千ボルト以上の高電圧がゼロボルトになります。この時に太陽電池セルを破壊すれば、太陽電池アレイは発熱材料から助熱材料になり、通常の消火活動で火災を消すことができる。

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