太陽電池は太陽光発電システムへの重要な追加物となります。ソーラーパネルが十分なエネルギーを生成できないときに使用できる余剰電力を蓄えるのに役立ち、家に電力を供給する方法の選択肢が増えます。
「太陽電池はどのように機能するのですか?」という質問に対する答えをお探しの場合は、この記事で、太陽電池とは何か、太陽電池の科学、太陽電池が太陽光発電システムでどのように機能するか、および太陽光発電を使用する全体的な利点について説明します。バッテリーの保管場所。
太陽電池とは何ですか?
「太陽電池とは何ですか?」という質問に対する簡単な答えから始めましょう。
太陽電池は、太陽電池パネルによって生成された余剰電力を蓄えるために太陽光発電システムに追加できるデバイスです。
その後、夜間、曇りの日、停電時など、ソーラーパネルが十分な電力を生成しないときに、その蓄えたエネルギーを使用して家の電力を供給することができます。
太陽電池の目的は、生成する太陽エネルギーをより多く利用できるようにすることです。蓄電池がない場合、太陽光発電による余剰電力は送電網に送られることになります。つまり、パネルが最初に生成した電力を最大限に活用せずに、発電して他の人に供給していることになります。
詳細については、こちらをご覧ください。太陽電池ガイド: メリット、特徴、コスト
太陽電池の科学
リチウムイオン電池は、現在市場にある太陽電池の最も一般的な形式です。これはスマートフォンやその他のハイテクバッテリーに使用されているのと同じ技術です。
リチウムイオン電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する前に貯蔵する化学反応を通じて機能します。この反応は、リチウムイオンが自由電子を放出し、それらの電子が負に帯電したアノードから正に帯電したカソードに流れるときに発生します。
この動きは、必要な陽イオンを提供することで反応のバランスをとるバッテリー内の液体であるリチウム塩電解質によって促進および強化されます。この自由電子の流れは、人間が電気を使うために必要な電流を生み出します。
バッテリーから電気を引き出すと、リチウムイオンが電解液を通って正極に戻ります。同時に、電子は外部回路を介して負極から正極に移動し、プラグインされたデバイスに電力を供給します。
家庭用太陽光発電蓄電池は、複数のイオン電池セルと、太陽電池システム全体の性能と安全性を制御する高度な電子機器を組み合わせています。したがって、太陽電池は、電流を生成するプロセス全体を開始する初期入力として太陽の電力を使用する充電式電池として機能します。
蓄電池技術の比較
太陽電池の種類には、リチウムイオン電池と鉛蓄電池という 2 つの一般的な選択肢があります。太陽電池パネル会社は、他の電池よりも多くのエネルギーを蓄え、そのエネルギーを長く保持でき、放電深度がより高いリチウムイオン電池を好みます。
DoD としても知られる放電深度は、バッテリーが使用できる割合であり、バッテリーの総容量に関連します。たとえば、バッテリーの DoD が 95% の場合、再充電が必要になるまでバッテリー容量の最大 95% を安全に使用できます。
リチウムイオン電池
前述したように、電池メーカーは、より高い DoD、信頼性の高い寿命、より多くのエネルギーをより長く保持できる能力、およびよりコンパクトなサイズのため、リチウムイオン電池技術を好みます。ただし、これらの多くの利点があるため、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べて高価でもあります。
鉛蓄電池
鉛蓄電池 (ほとんどの自動車用バッテリーと同じ技術) は何年も前から存在しており、オフグリッド電源オプションの家庭用エネルギー貯蔵システムとして広く使用されてきました。これらは依然としてポケットに優しい価格で市場に出回っていますが、国防総省の低さと寿命の短さにより、その人気は薄れてきています。
AC結合ストレージとDC結合ストレージ
結合とは、ソーラー パネルが蓄電池システムにどのように配線されているかを指し、オプションは直流 (DC) 結合または交流 (AC) 結合のいずれかです。2 つの主な違いは、ソーラー パネルが生成する電気の経路にあります。
太陽電池は DC 電気を生成しますが、その DC 電気を家庭で使用するには、まず AC 電気に変換する必要があります。ただし、太陽電池は DC 電気しか蓄えられないため、太陽電池を太陽光発電システムに接続するにはさまざまな方法があります。
DC結合ストレージ
DC カップリングでは、ソーラー パネルによって生成された DC 電気が充電コントローラーを通って、太陽電池に直接流れます。保管する前に電流の変化はなく、DC から AC への変換は、バッテリーが電力を家庭に送るとき、または送電網に戻すときにのみ発生します。
DC 結合蓄電池は、電気が DC から AC に 1 回だけ変更されるだけで済むため、より効率的です。ただし、DC 結合ストレージは通常、より複雑な設置を必要とするため、初期コストが増加し、全体の設置スケジュールが長くなる可能性があります。
AC結合ストレージ
AC カップリングを使用すると、ソーラー パネルで生成された DC 電気がまずインバーターを通過し、家庭内の電化製品で日常的に使用できる AC 電力に変換されます。その AC 電流を別のインバータに送って、太陽電池に蓄えるために DC 電流に変換することもできます。蓄えられたエネルギーを使用するとき、電気はバッテリーから流れ出てインバーターに戻り、家庭用の交流電力に変換されます。
AC結合蓄電では、電力は3回に分けて反転されます。1回目はソーラーパネルから家に入るとき、2回目は家から蓄電池に移るとき、そして3回目は蓄電池から家に戻るときです。反転するたびに効率が若干低下するため、AC 結合ストレージは DC 結合システムよりもわずかに効率が低くなります。
ソーラーパネルからのエネルギーのみを蓄積するDC結合ストレージとは異なり、AC結合ストレージの大きな利点の1つは、ソーラーパネルとグリッドの両方からエネルギーを蓄積できることです。つまり、ソーラー パネルがバッテリーを完全に充電するのに十分な電力を生成していない場合でも、グリッドからの電力でバッテリーを満たし、バックアップ電力を提供したり、電気料金の裁定取引を利用したりできることを意味します。
また、既存の太陽光発電システムを AC 結合バッテリーストレージにアップグレードすることも簡単です。これは、既存のシステム設計に統合する必要がなく、その上に追加するだけで済むためです。このため、AC 結合バッテリーストレージは、後付け設置のオプションとしてより一般的になっています。
太陽電池と太陽光発電システムの仕組み
プロセス全体は、屋根にあるソーラーパネルが発電することから始まります。ここでは、DC 結合システムで何が起こるかを段階的に説明します。
1. 太陽光がソーラーパネルに当たり、エネルギーが DC 電力に変換されます。
2. 電気はバッテリーに入り、DC 電気として蓄えられます。
3. DC 電気はバッテリーから出てインバーターに入り、家庭で使用できる AC 電気に変換されます。
AC 結合システムではプロセスが若干異なります。
1. 太陽光がソーラーパネルに当たり、エネルギーが DC 電力に変換されます。
2. 電気はインバーターに入り、家庭で使用できる交流電力に変換されます。
3. 過剰な電気は別のインバーターを通って DC 電気に戻り、後で蓄えることができます。
4. 住宅がバッテリーに蓄えられたエネルギーを使用する必要がある場合、その電気は再びインバーターを通って交流電気になる必要があります。
太陽電池とハイブリッド インバーターの連携方法
ハイブリッド インバーターをお持ちの場合は、1 つのデバイスで DC 電気を AC 電気に変換することも、AC 電気を DC 電気に変換することもできます。その結果、太陽光発電 (PV) システムに 2 つのインバーターが必要なくなります。1 つはソーラー パネルからの電気を変換するため (ソーラー インバーター)、もう 1 つは太陽電池からの電気を変換するため (バッテリー インバーター) です。
バッテリーベースのインバーターまたはハイブリッドグリッドタイドインバーターとしても知られるハイブリッドインバーターは、バッテリーインバーターと太陽光インバーターを単一の機器に組み合わせています。太陽電池からの電力とソーラーパネルからの電力の両方のインバーターとして機能するため、同じセットアップ内に 2 つの別々のインバーターを設置する必要がなくなります。
ハイブリッド インバータは、蓄電池の有無にかかわらず動作するため、人気が高まっています。初期設置時にバッテリーレス太陽光発電システムにハイブリッド インバーターを設置できるため、将来的に太陽エネルギー貯蔵を追加するオプションが得られます。
太陽電池蓄電のメリット
ソーラーパネルのバッテリーバックアップを追加することは、太陽光発電システムを最大限に活用するための優れた方法です。家庭用太陽電池蓄電システムの主なメリットは次のとおりです。
余剰電力を蓄電
ソーラー パネル システムは、特に晴れた日、家に誰もいないときに、必要以上の電力を生成することがあります。太陽エネルギーの蓄電池がない場合は、余分なエネルギーが送電網に送られます。に参加すると、純計量プログラム、追加の発電に対してクレジットを獲得できますが、通常、発電した電力の比率は 1:1 ではありません。
バッテリーストレージを使用すると、余剰電力は送電網に送られるのではなく、後で使用できるようにバッテリーに充電されます。発電量が少ない時間帯に蓄えられたエネルギーを使用できるため、電力網への依存度が軽減されます。
停電からの救済を提供します
バッテリーはソーラーパネルによって生成された余剰エネルギーを蓄えることができるため、停電時や送電網が停止したときでも、ご家庭で電力を利用できます。
二酸化炭素排出量を削減します
ソーラーパネルバッテリーストレージを使用すると、ソーラーパネルシステムによって生成されるクリーンエネルギーを最大限に活用して環境に優しい環境を実現できます。そのエネルギーが貯蔵されていない場合、ソーラーパネルがニーズを満たすのに十分な発電を行わない場合、電力網に依存することになります。ただし、ほとんどの送電網の電力は化石燃料を使用して生成されているため、送電網から電力を供給する場合は、汚染されたエネルギーを使用する可能性があります。
日が落ちても電気を供給
日が沈み、ソーラーパネルが発電していない場合、蓄電池がない場合は、グリッドが介入して必要な電力を供給します。太陽電池を使用すると、夜間に太陽光発電をより多く使用できるため、エネルギーの独立性が高まり、電気代を低く抑えることができます。
バックアップ電源のニーズに対する静かなソリューション
太陽光発電バッテリーは、100% ノイズのないバックアップ電力貯蔵オプションです。メンテナンス不要のクリーン エネルギーの恩恵を受けることができ、ガス動力のバックアップ発電機から発生する騒音に対処する必要もありません。
重要なポイント
太陽光発電システムに太陽電池パネルのエネルギー貯蔵装置を追加することを検討している場合、太陽電池がどのように機能するかを理解することが重要です。家庭用の大型の充電式バッテリーのように動作するため、ソーラーパネルが生成する余剰太陽エネルギーを利用でき、太陽エネルギーをいつどのように使用するかをより詳細に制御できます。
リチウムイオン電池は最も一般的なタイプの太陽電池であり、化学反応によってエネルギーを貯蔵し、家庭で使用するための電気エネルギーとして放出します。DC 結合、AC 結合、またはハイブリッド システムのいずれを選択しても、グリッドに依存せずに太陽光発電システムの投資収益率を高めることができます。
投稿時間: 2022 年 7 月 9 日