今後10年間に予想される再生可能エネルギー発電の急増により、急成長している太陽光および風力分野の電力変換機能を含む、多くの重要な目的で使用されるコンデンサの需要が促進されるでしょう。市場調査会社フロスト・アンド・サリバンによれば、再生可能エネルギー源の世界の設置容量は今後10年間で100％以上拡大すると予想されている。総容量は2015年の1,566GWから2025年には3,203GWに増加する。
太陽光発電（PV）が成長を牽引し、この期間の新規容量の33.4％を占める。風力発電はこれに続き、追加容量の32.7パーセントを占めています。水力発電を含む他の分野では成長はやや鈍化するでしょう。
フロスト・アンド・サリバンは、技術の進歩や規模の経済の拡大による価格の急落など、再生可能エネルギーの急増の要因をいくつか挙げた。たとえば、太陽光パネルのコストは2008年から2013年にかけて70% 低下しました。こうした低下により、再生可能エネルギーは化石燃料発電に対してコスト競争力が高まりました。
太陽光発電システムのコンデンサ：太陽光発電インバータ
コンデンサ は太陽光発電市場において重要な役割を果たします。その他の用途としては、太陽電池で生成された直流電力を電力網で使用できる交流電力に変換する装置であるPVインバーターに使用されています。インバーターは通常、電気を蓄える大型のコンデンサを多用します。
IHSによると、世界のPVインバーター市場全体は2014年に66億ドルに達した。急増する国内需要を満たすために中国のサプライヤーが市場に参入しているため、現在、このビジネスは激しい競争にさらされています。
これらのインバーターにとって信頼性は非常に重要です。太陽光発電システムは非常に長期間稼働し続ける必要があり、設置業者の中にはシステムに対して25年間の保証を提供しているところもあります。PVパネルは、その出力の大部分を40年以上維持できます。また、これらのシステムはさまざまな気候の屋外に設置されるため、広い温度範囲で確実に動作する必要があります。
太陽光発電システムにおいて重要な役割を果たすため、PVインバーターは極端な気象条件にも耐え、長期間にわたって稼働し続ける必要があります。過去のインバーターの寿命ははるかに短く、5年程度しか持たないこともありました。ただし、ほとんどの新製品ははるかに長い耐用年数が保証されており、たとえばSolarEdge Technologiesはインバーターに12年間の保証を提供しています。
コンデンサの故障: コンデンサの寿命を延ばすための解決策
コンデンサの故障は、PVインバータの故障の大きな原因です。これらのコンポーネントは、振動、機械的ストレス、最大電圧での連続動作など、さまざまな負荷にさらされます。専門家はまた、非固体電解質をベースにした電解コンデンサは固体電解質を使ったものよりも早く劣化すると指摘しています。これにより、これらのコンデンサとそれを使用するPVインバータの寿命が短くなる可能性があります。この問題を考慮して、インバータ設計者の中には、寿命が長い薄膜コンデンサや セラミックコンデンサなどの他のコンデンサに目を向ける人もいます。
EPCOSは、このような用途に適したパワーコンデンサ (PCC) を提供しています。このコンパクトなパワーコンデンサは、ESR値とESL値が極めて低く、IGBTモジュールに直接取り付けることができます。PCCは堅牢性と小型フォームファクタを備えているため、太陽光発電設備のスペースが限られたインバータに最適です。
太陽光パネルのマイクロインバーター：新世代の製品
PVインバーターにおけるコンデンサーの機会 (および問題) は、マイクロインバーターと呼ばれる新世代の製品で増加するばかりです。PVインバータは従来、複数の太陽光モジュールの出力を組み合わせたストリング構成で動作していました。対照的に、各マイクロインバーターは単一のソーラーモジュールとペアになっています。つまり、単一のモジュールからの出力が減少しても、アレイ全体の出力が不均衡に減少することはありません。
マイクロインバーターをソーラーパネルに直接統合して、ACソーラーモジュールを生成できます。これにより、設置プロセスが簡素化され、材料コストが削減されます。また、ストリングインバータと比較した場合のマイクロインバータのコスト増加を補う以上の効果もあります。市場調査会社IHSによれば、マイクロインバーター分野は急速に拡大すると予想されており、世界の市場収益は2013年の総額3億2900万ドルの3倍以上となる2018年には11億ドルに達する見込みだ。ただし、マイクロインバーターはPVモジュールに直接取り付けられる場合があるため、これらのデバイスの保証期間がソーラーパネル自体と同等 (約25年) であることが必須となります。
マイクロインバーターとプラスチック
現在、一部のマイクロインバータ設計ではポリエステルフィルムコンデンサを採用できるようになりました。1つの設計には、プラスチックの一種であるポリエステル フィルムをベースにしたEPCOSのバルク コンデンサが含まれています。この装置の使用により、生涯にわたる問題を回避できます。 電解コンデンサ。
風力タービンコンデンサ
コンデンサは風力エネルギーにおいてもますます重要な役割を果たしています。近年の風力市場では、ギアボックスを必要としない新世代のタービンが登場している。これらのギアレス風力タービンは、ローターと発電機を直接接続します。ギアレス技術の支持者は、このアプローチにより風力タービンの複雑さが軽減され、メンテナンスの必要性が減ると主張している。これは、遠隔地にあるため修理に多額の費用がかかる洋上タービンにとって特に重要な特性です。
ギアレス風力タービンの発電機には、高いレベルの静電容量、信頼性、耐久性を実現できるコンデンサが必要です。この市場に対応するため、EPCOSはギアレス風力タービンに適したネジ端子アルミ電解コンデンサのラインを提供しています。これらのEPCOSコンデンサは、高静電容量に加え、信頼性、長寿命、温度の要件を満たすように設計されています。コンデンサはエネルギー密度が高く、風力タービン内の限られたスペースに適しています。これらは、風力発電設備の用途に合わせて直列および並列に接続されます。
変化への対応力
再生可能エネルギーへの投資と生産が増加する中、コンデンサメーカーは市場をますます魅力的な機会と見なしている。メーカーは、太陽光発電システムや風力発電システムのニーズに合わせて特別に設計された部品を提供しています。こうした取り組みにより、コンデンサメーカーは再生可能エネルギーの導入を迅速化し、メンテナンスコストを削減し、効率性を高めています。