わずか 6 ステップでオフグリッド ソーラー システムを構築する方法

系統連系、ハイブリッド、オフグリッドの太陽光発電など、さまざまな種類の太陽光発電システムがあります。太陽光発電の 3 つの主なオプションのうち、オフグリッドの太陽光発電は、システムから最も独立しています。

オフグリッド ソーラー システムの設置は、その大きなスペース要件と法外なコストのため、かつては縁遠い概念でした。しかし、過去 10 年間のソーラー技術の進歩により、ソーラー機器はより効率的で安価になり、主流に押し上げられました。オフグリッドのソーラー システムで完全に電力を供給されている RV やカントリー キャビンを見るのは、今ではかなり一般的な光景です。幸いなことに、オフグリッド電力システムをゼロから設計する際には、エネルギーの必要性、ソーラーおよびバッテリー システムのサイズ、必要な追加コンポーネントの決定などをカバーしています。以下を見て、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 つのステップを学びましょう。

オフグリッドソーラーシステムとは?

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スタンドアロンの電力システムです。

● オフグリッド ソーラー システムは、主要な公共施設 (特に配電網) に接続されていません。

●ソーラーパネルで直流電気をつくり、電池で蓄える。

● 蓄えた直流電気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を簡単に説明します。一部の記事や書籍ではこのトピックについて説明していますが、混乱を招くことがあります。主な目標は、DIY オフグリッド ソーラー システム プロジェクトの強力なスタートを切ることです。

典型的なオフグリッド ソーラー システム図

ここでは、典型的なオフグリッド ソーラー システムの配線図をいくつか示します。ちなみに、配線図は、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表したものです。通常、オフグリッドの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、およびバッテリー インバーターが含まれます。

以下に詳述するのは、オフグリッドのソーラー リビングに移行するための 6 つのステップです。

ステップ #1: 必要なエネルギーと最大電力を決定する

多くの人がこのステップを飛ばして、オフグリッドのソーラー プラス ストレージ システムの購入にすぐに進むことがよくありますが、これは、特大のシステムでお金を無駄にしたり、最後に無駄にしたりしないようにするための最も重要なステップの 1 つです。あなたの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い果たします。必要なエネルギーを正確に判断するには、ローン計算機を使用するか、BSLBATT の担当者と直接やり取り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、アイテムの関連仕様を入力します。電力システムで使用するすべてのアイテムを覚えておくように最善を尽くしてください。一見小さな負荷計算の編集が最終的に大きな影響を与える可能性があるためです。

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、アプライアンスまたは機器の個々の電力要件を知ることが不可欠です。すべてのデバイスを、対応する電力要件をワットでリストアップすると役に立ちます。通常、これは情報銘板に表示されています。これは、オフグリッドの太陽光発電システムの容量が不足したり、大きすぎ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?デバイスの個々の負荷要件は何ワットですか?消費電力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) を掛けるだけです。

負荷の対象を決めたら、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、ファンなどの接続されたデバイス) で指定された電力定格をワットでメモします。

各ロードの実行時間を時間単位でメモします

以下の式に従ってエネルギー消費量を計算します（エネルギー損失係数として約 25% を考慮してください）。

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 1 日の消費エネルギーの合計

以下に説明するように、すべての対象アプライアンスの定格とエネルギー消費を書き留めます。

以前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ができます。

計算したすべての AC 負荷に対して上記の手順を実行すると、次のようになります。

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

上記の定格を念頭に置いて太陽光発電システムを設計します。

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、電力と電流のニーズを満たすだけでなく、そのエネルギーをすべて適切に保存する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。このプロセスでは、1 日か 2 日分のストレージが必要なのか、それとも 3 日以上のストレージが必要なのかなど、自問自答してください。風力タービンや発電機などの別の電源を組み込み、曇りの日が続く場合に使用するかどうか。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。多くの場合、バッテリーは高温での保管用に定格されています。これは、低温では十分な電力を供給するバッテリーの能力が低下するためです。したがって、部屋が寒いほど、必要なバッテリーバンクが大きくなります。たとえば、氷点下の気温では、50% 以上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 ただし、氷点下の温度用に特別に設計されたバッテリーを提供するバッテリー会社 .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因は、リチウム電池とは異なり、鉛蓄電池は損傷することなく最大 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 、最大 100% まで安全に放電できます。このために、 リチウム電池は、より深い放電能力を必要とすることが多いオフグリッド電力システムに最適です。 また、放電深度、充電率、効率率を考慮した後、同じ使用可能容量に到達するだけでも、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 から 24V から 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、電力システムが大きくなればなるほど、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、より高い電圧のバッテリー バンクが必要になる可能性が高くなります。システムが小規模で、タブレットなどの小さなアイテムを充電し、RV の 12V DC アプライアンスに電力を供給したい場合は、基本的な 12V バッテリー 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、バッテリーの並列ストリング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でより細くて安価な銅ケーブルを使用することができます。

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 500Ah の毎日の使用を考え出したとします。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 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か分からない場合は、当社までご連絡ください。お客様と協力して、適切なサイズの適切なバッテリーのバンクを見つけて、電力を供給し続けることができます。

ステップ #3: インバーターのサイジング

エネルギー要件を見積もったら、次のタスクは、同じ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電流を交流電流に変換し (家庭に接続されている負荷はほとんど AC 電源で動作するため)、他の保護手段を実行するため、太陽エネルギーの設計において重要な役割を果たします。

かなりの効率のインバーターを考えてみましょう。効率が 85% のインバーターを考えてみました。

負荷によって消費される総電力ワット数は、インバーターの出力 (つまり 380W) と見なされます。

必要な電力のワット数に安全係数として 25% を追加します。

380 * 0.25= 95

必要な総電力ワット数 = 380+95= 475 W

インバータの入力容量定格の計算

入力(VA)=出力(ワット)/効率×100

= 475(ワット) / 85 X 100

= 559VA = 560VA

インバーターに必要な入力電力は 559 VA と推定されます。次に、インバーター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 × 100

= 3191.1 ワット時

さて、インバータの容量が決まれば、次は市販のインバータをチェックします。利用可能な一般的なインバーターには、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 のシステム インバーターを選択できます。通常、1 kW のインバータのシステム電圧は 24 V です。(一般的に 1kW と 2kW は 24V、3kW から 5kW は 48V、6kW から 10kW は 120V) システム電圧を決定するには、必ずインバータ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。負荷計算から 1 日あたりに生成する必要があるエネルギー量がわかったら、「日照時間」とも呼ばれる、収穫できる太陽光の量を考慮する必要があります。「日照時間」の数は、特定の場所で利用可能な太陽が、1 日を通して特定の角度でパネルを照らす時間によって決まります。もちろん、午前 8 時の太陽は午後 1 時ほど明るくないので、朝日が当たる 1 時間は 30 分と数えられますが、正午から午後 1 時までは 1 時間と数えられます。また、赤道近くに住んでいない限り、冬の日照時間は夏と同じではありません。

また、太陽光発電システムのサイズは、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。このようにして、年間の一部で太陽エネルギーが不足しないようにすることができます。

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ソーラーパワーの数を決定したら、バッテリーへのソーラーパワー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、ソーラーからワットを取得し、それをバッテリーバンク電圧で割り、安全のためにさらに 25% を追加することです。

また、充電コントローラーには、最大電力点追従 (MPPT) とパルス幅変調 (PWM) という 2 つの主要な技術が用意されていることにも注意してください。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 アレイとは異なり、直列に配線して一致させることができない場合は、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 のバッテリー バンクと 12V のソーラー 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、および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作成するために、必要なヒューズ、過電流保護デバイス、切断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スキップすると、将来的には確実にコストが高くなります。

また、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があります。屋根と地面に取り付けられたシステムの両方で利用可能なオプションが多数あります。取り付けシステムがパネルと互換性があることを確認するために、サプライヤーに相談してください.

ヒント: ソーラー パネルを取り付ける前に

● 政府の補助金を確認して、ソーラー設備を最大限に活用してください。

● 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。

● 屋上に太陽光を設置する場合は、必要な数の太陽光パネルを設置するための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/建物または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、陰影分析を行う必要があります。

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この記事が、太陽エネルギー システムの設計に関する洞察を提供したことを願っています。

これらの 6 つの手順をすべて完了すると、新しいオフグリッド ソーラー プラス ストレージ システムを設計し、さらに重要なことに、実際に使用することができます。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て、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 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。