【LVYUAN】徹底解説！ソーラー発電システムの仕組み【太陽光発電1】

太陽光発電システムの仕組み

この記事では、太陽光発電システムの構造や必要な設備、さらには機器の詳細について説明させていただきます。電気料金が高騰している今、お得なこの機会にぜひ太陽光発電システム導入をご検討ください！ㅤ

太陽光発電システムに必要な機器と配線図

機械の種類によって、幾つの配線図がありますが、下記は一般的太陽光システムに必要な機械となります。

基本的な設備＞＞

1、太陽光パネル（ソーラーパネル）
2、チャージコントローラー
3、バッテリー（多種類）
4、インバーター
5、各部分の接続ケーブル
ソーラーパネル⇒チャージコントローラー（CVまたはH－CVケーブル）
チャージコントローラー⇒バッテリー（VFFケーブル、KVまたはKIVケーブル）
バッテリー⇒インバーター（KIVまたはH－KIVケーブル）

代替可能部分＞＞

チャージコントローラー＋インバーター＝オフグリッドインバーター

チャージコントローラー＋インバーター＋バッテリー＝ハイブリッド蓄電システム

太陽光パネルについて

太陽光パネル（ソーラーパネル）は、クリーンで再生可能なエネルギー源であり、環境に優しく、長期的にコストを削減することができます。家庭用の太陽光発電システムでは、100w～400w程度のパネルを数十枚使用して、1日あたりの発電量は5kWh～20kWh程度となることがあります。昔と比べると太陽光の設備や太陽光パネルを量産できるようになったり、技術開発が進んで高品質の太陽光パネルが販売できるようになったことが価格が下がっている要因と言えます。最近の燃料費・原材料上昇に伴い、今後設備代も上がっていくと予想されますが、近年（今年）はソーラーパネルを手に入れるタイミングです。

バッテリーについて

一般的な太陽光発電システムでは、充放電頻度を高く設計しますので、鉛蓄電池、つまりディープサイクルバッテリーという特別仕様のバッテリーを使用します。リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが最適な蓄電用バッテリーとして主流となっていますが、非常に高価であり、現実的ではありません。代わりに、安価に構築できる鉛蓄電池や固体電池（ゲル電池）が主に採用されています。

チャージコントローラー

チャージコントローラーはソーラーシステムのメインです。チャージコントローラーには、PWM方式やMPPT方式などの種類があります。PWM方式は、パネルの出力電圧を充電池の電圧に合わせて調整する方法であり、MPPT方式は、太陽光パネルから得られる最大電力点を追跡し、その電力を充電池に送ることでより高い効率で充電する方法です。本格的なソーラー発電を始められるのであれば、こちらがオススメです。コスト面ではMPPT制御方式のチャージコントローラーはオススメです。 

チャージコントローラー

インバーター

バッテリーの直流電源（DC12VやDC24V）を家電製品などで使用される交流電源（AC100V）に電圧を変圧する装置です。

電源から出力される波形には様々な種類があり、一般家庭のAC（100V）から出力される波形は、「正弦波（純正弦波）」とよばれるなめらかな規則正しい形状をした波形のことを言い、ほとんどの家電製品で使用することができます。
一方、「修正正弦波（疑似正弦波）」は、「正弦波」を模して作成される波形で、なめらかな波形ではなく角があり階段のような形状をしています。正弦波に似た波形なので一時的に使える家電製品もありますが、多くの電化製品は「正弦波」で使用することを想定して作られているので、突然使えなくなったり、家電製品の種類によっては故障の原因となる場合がございます。
また精密機械やモーターを搭載しているものは、使用が難しい場合があり、使える家電製品に制限がありますので、弊社のオフグリッドインバーターをおすすめします。

2000W正弦波インバーター（青）

2000W正弦波インバーター（緑）

1000W修正波インバーター（赤）

1500W修正波インバーター（黒）

オフグリッドインバーター

オフグリッドインバーターはチャージコントローラーとインバーターが組み合わされたもので、一体化の設計で、スペースの節約や設置の簡便性も著しいです。最新技術を採用し、エネルギーの変換効率の向上、コストの抑制などのメリットがあります。一般なインバーターと比べて、UPSのような使い方も可能で、普段は蓄電し、停電時にバッテリー電源に切り替えも可能です。オフグリッドインバーターは、未来の持続可能なエネルギー供給に必要不可欠な革新的な技術です。

オフグリッドインバーター

3000W

5000W

8000W

10000W

ハイブリッド蓄電システム

ハイブリッド蓄電システムは従来の太陽光システムとは異なり、3つのモジュールが1つのパワーハブに集約され、省スペース、低コスト、簡単なセットアップの3つが実現しました。オフグリッドインバーターの上でリン酸鉄リチウムバッテリー拡張モジュールを組み合わせたモジュールの設計を採用しているのでユーザーが必要とする必要容量のシステムに簡単に組み合わせることができます。

最大15kWhに容量を拡張することができます。 

接続ケーブル類

1、ソーラーパネル間の接続ケーブル

ソーラーパネル間の接続ケーブルは、太陽光発電システムにおいて非常に重要な役割を果たしています。ソーラーパネル間の接続には、通常、直列接続または並列接続が使用されます。ソーラーパネル間の接続には、MC4端子のケーブルが一般的に使用されます。また、2つのソーラーパネルを並列接続するために、Y字型MC4コネクタを使用することで、接続ポイントが減少し、ソーラーシステム配線の簡素化が図られます。

ソーラーパネル用延長線

部品セット

2、ソーラーパネルとチャージコントローラー間の接続ケーブル

一般的に、H-CVケーブルという種類のものを使用します。また、屋外配線の場合には延長ケーブル、防水仕様ケーブルが必要です。ソーラーパネルとチャージコントローラーの間の距離は10メートル以下であることが望ましいとされています。

3、チャージコントローラーとバッテリー間の接続ケーブル

一般的に、KIVケーブルという種類のケーブルを使用しますが、使用するバッテリーの容量やチャージコントローラーの仕様によって、バッテリー端子、必要な電流容量やケーブルの太さが異なるためです。

4、バッテリーとインバーター間の接続ケーブル

陽極と陰極を間違えないようにKIVケーブルなどのケーブルを使用します。

上記のケーブルの選定について、使用している電気製品の電流容量を計算する必要があります。ケーブルの長さが長いほど、内部抵抗が増加するため、太さと長さを決める前、各部の入力電流を確認し、必要な電流容量を計算します。当ページ最下部にケーブルの太さに関する仕様データを掲載してあります。間違えると火災や爆発の危険がありますので、下記の計算をご参考ください。

例えば、1500Wを消費する電子レンジの場合、家庭用電源では、1500W÷100V＝15A　の電流が流れますが、12Vバッテリーでは、1500W÷12V（12vシステム）＝125Aもの電流が流れることになります。

15Aの許容電流では、ごく普通にある「100V用ケーブル」で十分ですが、125Aでは、若干の余裕を考えて30SQ（外形11.5mm）のケーブルを使う必要があるのです。当社のインバーターには7SQ（許容電流値約60A）、16SQ（許容電流値約95A）、25SQ（許容電流値約135A）、電気製品と接続する時をご注意してください。
（感電したらヤバいです！）

最近では、より高い効率性や柔軟性を持つハイブリッドインバーターも登場しており、自家消費の促進や蓄電池の利用に役立っています。ハイブリッド蓄電システムの場合、上記の3、4の接続は不要で、システムの設定の簡素化が図られます。電路のスイッチング制御や過負荷やショートサーキットから回路を保護するために、ブレーカーを追加で購入することをお勧めします。

未来の時代は、太陽光発電が主要なエネルギー源として普及し、持続可能な社会の実現に向けた重要な役割を果たすことが期待されます。エネルギー価格の上昇や資源の枯渇による影響を受けにくく、安定したエネルギー供給を実現できます。技術の進歩により、太陽光発電システムの性能が向上し、コストが低減しているため、ますます普及していくことが期待されます。

LVYUAN社はお客様の使用環境や発電量によって最適なモデルが異なるため、太陽光発電システムの導入やお見積りなどはもちろん、弊社まで現品の確認も可能です。専門の設置チームが最適な設置位置と方向を確認し、効率を最大化します。ご相談やお問い合わせなどだけでも承っております。

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