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太陽光発電システムに必要な機器がそろって発電できる

太陽光発電システムに必要な機器

太陽電池モジュールを使って発電した電気エネルギーを利用したり、電力会社に売電するためにはどのような機器が必要なのでしょうか?

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発電した電気エネルギーを使うためには

太陽電池モジュールで太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換しますが、この変換した電気エネルギーを家庭内で使用したり、電力会社に売電するためには必要な機器を揃える必要があります。

これらの必要な機器をすべてまとめて「太陽光発電システム」と呼び、それぞれの機器が機能することによって初めて太陽の光エネルギーを活用できるようになります。

 

太陽光発電システム構成例

太陽光発電システムに必要な機器は一般的に以下の通りになります。①太陽電池モジュール → ②接続箱 → ③パワーコンディショナー → ④分電盤 → 各部屋のコンセント という流れで電気エネルギーが供給されます。

また余った電気は、④分電盤 → ⑥電力量計(売電用)という流れで電力会社の電柱・電線へと接続されて買い取ってもらう形になります。

太陽光発電システムの機器

①太陽電池モジュール

太陽電池モジュールは太陽の光を電気エネルギーに変える装置で、太陽光発電システムの中で最も大切な装置です。異なるタイプのシリコン(半導体)を張り合わせ、それぞれに電極を通すことにより電流が生まれる構造になっています

太陽電池モジュールは、「太陽電池セル」と呼ばれるタテヨコ約10cmの正方形の太陽電池を直列に並べたものを強化ガラス、アルミフレームや樹脂で保護された1つのユニットの単位です。別名ソーラーパネルとも呼ばれ、太陽電池モジュール単位で販売されていることがほとんどです。

太陽電池モジュールを直列に並べたものを「太陽電池ストリング」、太陽電池ストリングを複数列並べたものを「太陽光アレイ」と呼びます。

太陽電池モジュールの種類

太陽電池モジュールにはさまざまな種類があります。現在最も普及している多結晶型や単結晶型のシリコン系、CISや接合型の化合物系、有機化学型などの有機系の3つに大きく分けられます。

またタイプのよって違う太陽電池モジュールの型が複数あり、発電の変換効率や重さ、コストなどにそれぞれメリットやデメリットがあります。

②接続箱

接続箱とは、太陽電池モジュールで発電した電気エネルギー(直流)を集めるための機器です。太陽電池モジュールを直列につなげた太陽電池ストリングを1つの回線とし、それぞれの回線を逆流防止のダイオードなどを通して1つの接続箱の中に集めます。

1つの回線ごとに接続箱の中の「開閉器」と呼ばれるところへ配線されます。開閉器には分電盤(ブレーカー)のようにON/OFFのスイッチがあるので、電気の流れをチェックしたりメンテナンスの際に使用します。

また落雷による機器故障を防止するための避雷素子なども組み込まれています。商品の中にはパワーコンディショナーと一体型になっている接続箱もあります。

接続箱(接続ユニット)の種類

接続箱は屋外に設置することが一般的で、多くの施工業者は屋根のひさしの下など比較的雨に濡れにくい場所で、かつ、メンテナンスがしやすい外壁に取り着けます。

接続箱には屋外用と屋内用に分けられており、屋外用は防水処理が施されているため少し値段が高くなっています。ただし、接続箱を屋内に設置する場合は太陽電池モジュールからたくさんの配線を屋内へ通さなくてはいけないため、外壁に大きな穴を開けるデメリットがあります。

また産業用と住宅用という名前で接続箱の種類が分けられていることもありますが、産業用は直列につなぐことができる太陽電池モジュールの最大数や開閉器の数が多く、野立ての場合に備えて直射日光にも強い仕様になっているのが特徴です。

③パワーコンディショナー

パワーコンディショナーとは、太陽電池モジュールで発電した直流の電気エネルギーを交流の電気エネルギーに変換するための機器です。直流のままでは住宅内の電気機器を使うことはできないので、交流へ変換することによって発電したエネルギーを使用できるようになります。

また、太陽電池モジュールから送られてくる電気エネルギーの電圧を一定に保つ役割も担っています。太陽電池で作られる電気エネルギーの力は日射量の強弱によって常に変動しており、接続箱を通してまとめられた電気エネルギーも電圧は一定ではありません。

そのため、住宅内で使用できる電圧100Vになるようにパワーコンディショナーが電圧を一定に保つように調整します。パワーコンディショナーの中には電圧を一定にするための昇圧器(ストリングスコンバータ)を内臓しているものもあります。

パワーコンディショナーのもう1つの大きな役割は自立運転機能です。電力会社から供給される電気系統とは別に電気エネルギーを住宅内に供給できるので、停電時でも電気が使えるというメリットがあります。

パワーコンディショナーの種類

パワーコンディショナーは大きく住宅用と産業用に分けられます。住宅用のパワーコンディショナーは10kWまでに対応しており、また屋内に設置するケースも多いことから静音制御機能を持った商品も多くあります。

産業用のパワーコンディショナーはたくさんの太陽電池モジュールを接続できるように500kWまでなど容量の多い仕様になっているのが特徴です。また屋外に設置することもあるので、屋根と外壁がセットになったボックス型などの商品もあります。

④分電盤

分電盤とは、パワーコンディショナーで交流に変換された電気エネルギーを住宅内の各部屋に送ったり、余った電気を電力会社の電力網へ送るための機器です。

住宅用の分電盤では電気を安全に使用するための漏電遮断器(漏電ブレーカー)や配線用遮断器(安全ブレーカー)が取り付けられており、単純に「ブレーカー」とも呼ばれたりします。

以前は玄関や廊下、キッチンの近くの壁に取り付けられていることもありましたが、最近では脱衣所の壁に取り付けられていることも多くなりました。ユニットバスに天井点検口があるため、そこから分電盤の裏側(各部屋に配線されているところ)をメンテナンスができるようにしています。

分電盤(ブレーカー)の種類

分電盤にはいくつか種類がありますが、既存の住宅に太陽光発電システムを設置する場合は、新たに太陽光発電システムに対応している分電盤を設置する必要があります。

分電盤の中に連携用の開閉器があるので、パワーコンディショナーと接続して太陽電池で発電した電気エネルギーを住居内に取り入れたり、余った電気を電力会社に送ります。

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⑤モニター

現在の発電量や消費電力、売電・買電の状況をリアルタイムに確認することができます。

発電状況などに異常があった場合は発電モニターの発電量が落ちるので、日頃からこまめにチェックされることをおすすめします。種類によってはSDカードなどの記憶装置に発電データを取り込み、パソコンなどで発電量の推移をチェックできるものもあります。

発電モニターの種類

発電モニターには、壁掛けタイプ、TVやパソコンに表示できるディスプレイ表示タイプ、LED表示タイプなどがあります。壁掛けタイプは一般的に住宅の中に取り付けられ、現在の発電状況などがリアルタイムで確認できます。

⑥電力量計

電力量計とは電気エネルギーの量を計測するための機器です。太陽光発電システムがない住宅には電力会社から購入した電気エネルギーの量を計測する「買電用電力計(買電メーター)」のみが設置されています。

電力量計は計量法という法律で設置が定められており、電力会社によって検定済みのものを設置しなければいけません。

太陽光発電システムを導入して余った電力を電力会社に売るためにには、「売電用電力計(売電メーター)」を設置しなければいけません。一般的に買電メーターと隣合わせで売電用メーターを設置することが多いです。

電力量計(メーター)の種類

太陽光発電システムを導入する場合は売電用と買電用のメーターを設置しなければいけませんが、基本的な中の構造は同じになっています。電力計に電気が流れるとその量に応じて中の円盤が回転し、表示値が増えていくしくみになっています。

太陽光発電システムで売電する場合の大切なポイントは、「逆回転防止」機能がついた電力計を設置しないといけないことです。

発電量が多い昼間は太陽光発電システムから電力会社側へ電気が流れます。この時に買電用のメーターが逆流してしまうと電力会社から購入した電力量を正確に計測することはできません。

 

 

まとめ

 

太陽電池モジュールで発電した電気エネルギーを使用したり売電するためには、太陽光発電システムに不可欠な機器を揃える必要があります。

各機器がすべて機能することによって電気エネルギーを活用できるようになるのですね。

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!^^

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してくださると幸いです◎




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