わずか 6 ステップでオフグリッド太陽光システムを構築する方法

太陽光発電システムには、系統連系太陽光発電、ハイブリッド太陽光発電、オフグリッド太陽光発電など、さまざまな種類があります。太陽光発電の 3 つの主要なオプションのうち、オフグリッド太陽光発電は、システムからの独立性が最も優れています。

オフグリッド太陽光発電システムの設置は、大規模なスペースが必要で法外なコストがかかるため、かつては非主流の概念でした。しかし、過去10年間の太陽光発電技術の進歩により、太陽光発電装置はより効率的かつ安価になり、主流に押し上げられました。今では、RV や田舎の小屋がすべてオフグリッドの太陽光発電システムによって電力供給されているのを見るのはかなり一般的な光景です。幸いなことに、エネルギーニーズの決定、太陽光発電システムとバッテリーシステムのサイジング、必要な追加コンポーネントなど、オフグリッド電力システムをゼロから設計する場合は、当社がサポートします。今日の自給自足のライフスタイルを強化するために実行できる 6 つのステップについては、以下をご覧ください。

オフグリッド太陽光発電システムとは何ですか?

オフグリッドソーラーシステムは、太陽エネルギーをリソースとして使用する独立型電力システムです。

● オフグリッド太陽光発電システムは、主要な公共事業（特に電力網）に接続されていません。

●ソーラーパネルから直流電力を生成し、バッテリーを利用して蓄電します。

●蓄えた直流電力をオフグリッドインバーターで交流に変換し、家電製品に電力を供給します。

さらに、オフグリッド太陽光発電システムとは何かについてもわかりやすくご説明いたします。一部の記事や本ではこのトピックについて説明していますが、場合によっては混乱を招く可能性があります。主な目標は、DIY オフグリッド ソーラー システム プロジェクトを強力にスタートできるようにすることです。

典型的なオフグリッド太陽光発電システムの図

ここでは、典型的なオフグリッド太陽光発電システムの配線図をいくつか示します。ちなみに、配線図とは、システムの各コンポーネントがどのように接続されているかを簡単に示したものです。通常、オフグリッド太陽光発電システムには、ソーラーモジュール、DC ケーブル、バッテリー、充電コントローラー、バッテリーインバーターが含まれます。

以下に、オフグリッド太陽光発電生活に向けて進むための 6 つのステップを詳しく説明します。

ステップ #1: 必要なエネルギー量と最大電力を決定する

多くの人はこのステップをスキップして、オフグリッド太陽光発電と蓄電システムの購入に直接進むことがよくありますが、これは、大規模なシステムや最終製品にお金を無駄にしないようにするために実行できる最も重要なステップの 1 つです。エネルギー需要を十分に満たすことができないシステムを使用している場合。エネルギー需要を正確に判断するには、ローン計算ツールを使用するか、BSLBATT の担当者と直接協力する必要があります。エネルギー システムで電力を供給する各電化製品またはアイテム、1 日あたりの使用頻度、およびアイテムの関連仕様を入力します。負荷計算の一見小さな編集が、最終的には大きな影響を与える可能性があるため、電力システムで使用するすべての項目をできるだけ覚えておいてください。

この計算を自分で手動で行いたい場合は、すべての電子機器のラベルまたはパッケージに電気負荷が示されていることに注意してください。この段階では、アプライアンスや機器の個々の電力要件を把握することが重要です。すべてのデバイスと、対応する電力要件をワット単位でリストすると便利です。通常、これは情報銘板に記載されています。これは、オフグリッド太陽光発電システムの容量が不足したり、過剰になったりしないようにするための重要なステップです。

コンポーネントを選択する前に、消費電力を計算する必要があります。アプライアンスを何時間稼働させる予定ですか?デバイスの個別の負荷要件は何ワットですか?電力消費量をワット時で計算するには、質問に答えて、各負荷 (ワット) に実行に必要な時間 (時間) を掛けます。

負荷をターゲットにしたら、次のように各負荷のエネルギー定格を計算します。

負荷 (テレビ、ファンなど、接続されているデバイス) に指定されている定格電力をワット単位でメモします。

各ロードの実行時間を時間単位でメモします。

消費エネルギー量は下式により計算します（エネルギー損失率として約25％を考慮）

エネルギー(ワット時)= 電力(ワット) x 持続時間(時間)

すべての負荷による毎日の消費エネルギーの合計

以下に説明するように、ターゲット アプライアンスのすべての定格とエネルギー消費量を書き留めます。

過去の電気料金を確認することもでき、太陽エネルギー システムの設計に必要なエネルギー消費量として最も高いものを考慮することもできます。

すべての AC 負荷に対して上記の手順を実行することにより、次のように計算されました。

電力 = 380 ワット

計算されたエネルギー = 2170 ワット時

総エネルギー (エネルギー損失係数として 25% を追加) = 2170 *1.25

=2712.5Wh

上記定格を考慮して太陽光発電システムの設計を行います。

ステップ #2: 必要なバッテリーの数を決定する

必要なエネルギー量と最大電流または電力を決定したら、そのエネルギーすべてを適切に保存し、電力と電流のニーズを満たすために必要なバッテリーの数を把握する必要があります。このプロセス中に、1 ～ 2 日分のストレージだけが必要なのか、それとも 3 日以上分のストレージが必要なのかなどを自問してください。曇りの日が続くときに使用するために、風力タービンや発電機などの別の電源を組み込むかどうか。バッテリーを暖かい部屋に保管するか寒い場所に保管するか。バッテリは、低温では十分な電力を供給する能力が低下するため、多くの場合、高温での保管に適しています。したがって、部屋が寒いほど、より大きなバッテリーバンクが必要になります。たとえば、氷点下の気温では、50% 以上多くのバッテリー容量が必要になる場合があります。数が少ないので注意してください 氷点下温度向けに特別に設計されたバッテリーを提供しているバッテリー会社もありますが、 。上記のような要因はすべて、バッテリー バンクのサイズとコストに影響します。

考慮すべき追加の要素は、リチウム電池とは異なり、鉛酸電池は損傷せずに最大 50% までしか放電できないことです。 リン酸鉄リチウム電池 、100パーセントまで安全に放電できます。このため、 リチウム電池は、より深く放電する能力を必要とするオフグリッド電力システムにとって理想的な選択肢です。 また、放電深度、充電率、効率を考慮すると、同じ使用可能容量に達するだけでも、リチウム電池に比べて 2 倍の鉛蓄電池を購入する必要があります。

これらの考慮事項を考慮した後、12V、24V、48V の範囲で必要な電圧のバッテリー バンクを決定する必要があります。一般に、電源システムが大規模になると、並列ストリングの数を最小限に抑え、インバーターとバッテリー バンク間の電流量を減らすために、より高電圧のバッテリー バンクが必要になる可能性が高くなります。小規模なシステムを持っていて、タブレットなどの小さなアイテムを充電したり、RV 内の 12V DC 家電に電力を供給したりできるようにしたい場合は、基本的な 12V バッテリ バンクが適しています。ただし、一度に 2,000 ワットをはるかに超える電力を供給する必要がある場合は、代わりに 24V および 48V システムを検討することをお勧めします。これにより、並列バッテリー列の数を減らすことに加えて、インバーターとバッテリーの間により細くて安価な銅ケーブルを使用できるようになります。

12V バッテリーバンクがニーズに最適であると判断し、ステップ 1 で毎日 500Ah を使用することを思いついたとします。 BSLBATT の 12V バッテリーを見ると、いくつかの選択肢があります。たとえば、次の 5 つを使用できます。 BSLBATT 12V 100Ah B-LFP12-100 バッテリー 、またはそのうちの 2 つ BSLBATT 12V 300Ah B-LFP12-300 バッテリー 。もちろん、どの BSLBATT バッテリーがお客様のニーズに最適であるかわからない場合は、当社までご連絡ください。電力供給を維持するために、適切なサイズの適切なバッテリーのバンクを一緒に探します。

ステップ #3: インバーターのサイズ決定

エネルギー要件を見積もったら、次のタスクは、そのエネルギーに対するインバータ定格を計算することです。

インバーターの選択は、ソーラーパネルから生成された直流を交流に変換し（我が家に接続されている負荷は主にAC電源で動作するため）、その他の保護措置を実行する役割を担うため、太陽光エネルギー設計において重要な役割を果たします。

かなりの効率を持つインバータを検討してください。ここでは 85% の効率を持つインバータを検討しました。

負荷によって消費される合計電力ワット数は、インバーターの出力 (つまり 380W) として考慮されます。

必要な電力ワット数に安全係数として 25% が追加されます。

380 * 0.25= 95

必要な総電力ワット数 = 380+95= 475 W

インバータ入力容量定格の計算

入力(VA) = 出力(ワット) / 効率 X 100

= 475(ワット) / 85 X 100

= 559VA = 560VA

インバータに必要な入力電力は 559 VA と推定されます。ここで、インバータに必要なエネルギー入力を推定する必要があります。

入力エネルギー(ワット時) = 出力(ワット時) / 効率 x 100

= 2712.585 X 100

= 3191.1 ワット時

インバータの容量が決まったら、次は市販されているインバータを確認します。入手可能な一般的なインバータには、12V、24V、48V のシステム電圧が付属しています。

推定エネルギー定格 560VA に従って、1 kW システム インバーターを選択できます。一般に、1 kW インバータのシステム電圧は 24 V です。 (通常、1kW および 2kW – 24V、3kW ～ 5kW – 48V、6kW ～ 10kW – 120V) システム電圧を決定するには、必ずインバーターの仕様データシートを参照する必要があります。

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ステップ #4: 必要なソーラーパネルの数を決定する

あなたの4つの部分 オフグリッド電力システム 計算には、必要なソーラーパネルの数を決定することが含まれます。負荷の計算から 1 日にどれだけのエネルギーを生産する必要があるかがわかったら、収穫に利用できる太陽光の量 (「太陽時間」とも呼ばれます) を考慮に入れる必要があります。 「太陽時間」の数は、特定の場所で利用可能な太陽が、1 日を通して指定された角度でパネルを何時間照らすかによって決まります。もちろん、午前 8 時の太陽は午後 1 時ほど明るくないため、朝日の 1 時間は 30 分として数えられますが、正午から午後 1 時までの時間は 1 時間として数えられます。また、赤道の近くに住んでいない限り、冬には夏と同じくらいの日照時間はありません。

また、太陽光発電システムの規模は、システムを使用する日照量が最も少ない季節に基づいて計算するなど、特定の場所の最悪のシナリオに基づいて決定することをお勧めします。こうすることで、1 年の一部で太陽エネルギーが不足することがなくなります。

ステップ #5: ソーラー充電コントローラーを選択する

必要なバッテリーと太陽光発電の数を決定したら、バッテリーへの太陽光発電の転送を管理する方法が必要になります。必要なソーラー充電コントローラーのサイズを決定するために使用できる非常に大まかな計算は、ソーラーからのワット数を取得し、それをバッテリーバンク電圧で割って、安全のためにさらに 25% を追加することです。

充電コントローラーは、最大電力点追跡 (MPPT) とパルス幅変調 (PWM) という 2 つの主要なタイプのテクノロジーで利用できることにも注意することが重要です。つまり、バッテリーバンクの電圧がソーラーアレイの電圧と一致する場合、PWMソーラー充電コントローラーを使用できます。つまり、24V のバッテリー バンクと 24V のソーラー アレイがあれば、PWM を使用できます。バッテリーバンクの電圧がソーラーアレイと異なり、一致させるために直列に配線できない場合は、MPPT 充電コントローラーを使用する必要があります。たとえば、12V バッテリー バンクと 12V ソーラー アレイがある場合は、MPPT 充電コントローラーを使用する必要があります。

ステップ #6: 保護装置、取り付け、システムのバランス

コンポーネントを保護し、安全で信頼性の高いシステムを構築するために、必要なヒューズ、過電流保護装置、断路器などを取り付けることが常に重要です。これらのコンポーネントを省略すると、将来的には確実にコストが高くなるでしょう。

ソーラーパネルをどのように、どの角度で、どこに取り付けるかを検討する必要もあります。屋根設置システムと地上設置システムの両方で利用できるオプションが数多くあります。設置システムがパネルに適合するかどうかを必ずサプライヤーに相談してください。

ヒント: ソーラーパネルを設置する前に

● 太陽光発電設備を最大限に活用するには、政府の補助金を確認してください。

● グリッドの可用性と場所に応じて、エネルギー要件に適した太陽エネルギー システムのタイプを決定します。

● 屋上に太陽光発電を設置する場合は、必要な数のソーラーパネルを設置できる屋上の容量を確認してください。

● 最適な結果を得るには、設置されたソーラーパネルが近隣の樹木や建物、その他の要因からの影で覆われていないことを確認するために、シェーディング分析を実行する必要があります。

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この記事が太陽エネルギーシステムの設計についての洞察を提供できれば幸いです。

これら 6 つのステップをすべて完了すると、新しいオフグリッド太陽光発電と蓄電システムの設計、さらに重要なことに、実際に使用できるようになります。あなたの場所にソーラーパネルシステムを設置することを計画しているが、まだ疑問がある場合は、心配しないでください。 技術チーム 可能な限り最適なオフグリッド電力システム ソリューションをご案内します。