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太陽光発電の小規模な独立システム

太陽光発電の小規模な独立システム

系統連系型太陽光発電システムでは、大掛かりな設備が必要になりますが、利用範囲が狭ければ独立型システムで十分に需要を満たすことができます。

家庭などでは門灯や庭園灯などは昼間発電した電気を貯蓄して使うほうが電気代の節約になります。

そこで今回は小規模な独立型システムについて解説していきます。

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独立型システムの目的

使用する電気機器の消費電力(W:ワット)
電気機器を使用する1日の延べ時間(h:アワー=時間)
すなわち、1日に使用する「合計延べ電力量」を理論数値的に算出して、蓄電側バッテリーの容量や種類をまずは選択します。

ここですぐに問題になるのは、バッテリー容量を決める際に、バッテリーに表示された「12V、100Ah」という数値はあくまでも「理論容量」であり、実際に放電できる電力量については、

バッテリーの容量は鉛バッテリーは70%、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは90%で計算
12V×100Ah=1,200Wh ではなく、

放電容量に応じた「実際容量」を考慮しなければならず、またインバーターを介してAC100V出力を得る場合には、「インバーターの変換損失」(10%~15%程度)+「インバーターの低電圧保護遮断時の放電可能容量率」(約70%)とを合わせて考えなければならないということなのです。※リン酸鉄リチウムイオンバッテリーなら「90%」として計算できます。

ちょっと難しくなりますが、実際に数値に置き換えて検証してみましょう。

消費電力30Wのパソコンを1日延べ6時間動作させたい場合
合計消費電力 30W×6時間=180Wh ですから、実際に必要なバッテリー容量を計算すると、

180Wh÷85%(インバーターの変換損失)÷70%(インバーターの低電圧保護遮断時の放電可能容量率)=約303Wh

となります。

すなわち「303Wh」の理論容量を持っている蓄電バッテリーは、

303Wh÷12V=約25Ah となり、将来的なバッテリーの劣化による容量維持率の低下と、若干の余裕を見て「30Ah」のバッテリーを選択するという結論となります。

実は、この項の解説はこれで終わりではありません。

バッテリー容量の表示は、たとえば「30Ah」と表示されている製品であれば、ソーラー蓄電業界で使用されている種類となるディープサイクル型バッテリーでは、「20時間率容量」として規定表示されています。

「20時間率容量」とは何かと言いますと、「30Ah」という数値は、12Vを連続して20時間出力できたときの消費電力で規定されており、

すなわち、(12V×30Ah)÷20時間=18W の消費電力を使用したときの「全容量」となりますので、

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ステムの無日照動作担保日数

ソーラー蓄電システムの設計では、無日照動作担保日数をあらかじめ想定し、実際には曇天、雨天でも若干の発電量は得られるものの、この若干量を無視して実際に必要な消費電力量に応じたバッテリーの実際容量を算出します。

(※雨天、曇天時の発電量につきましては、「無日照予備的発電量」として、将来的なバッテリー劣化時の容量維持率の低下に備えてここでは算入外とします)

無日照担保日数を想定する必要があるということを説明したイメージ画像

ここで注意しなければならない点は、たとえば商用電源や代替電源(エンジン発電機等)のない場所に設置して「365日24時間連続稼動を担保」する必要がある場合を除き、無日照日数を多く算定してしまうと、想像以上の大きなシステムになってしまうということです。この点は、具体的な説明の必要はないでしょう。

それでは、以下条件で改めて計算してみましょう。

消費電力30Wのパソコンを1日延べ6時間動作させ、無日照担保日数を「3日間」とした場合
合計消費電力 30W×6時間×「3日間」=540Wh ですから、実際に必要なバッテリー容量を計算すると、

540Wh÷85%(インバーターの変換損失が15%として)÷70%(インバーターの低電圧保護遮断時の放電可能容量率)=約910Wh

となります。

すなわち「910Wh」の理論容量を持っている蓄電バッテリーは、

910Wh÷12V=約76Ah となり、将来的なバッテリーの劣化による容量維持率の低下と、若干の余裕を見て「80Ah程度」のバッテリーを選択するという結論となります。

まとめ

 

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

よろしければシェアやコメント等

してくださると幸いです◎




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