オフグリッド太陽光発電システムのサイズを決める方法

オフグリッド太陽光発電システムの設計と規模決定は複雑な作業になる可能性がありますが、適切な手順と考慮事項に従うことで、システムがエネルギーのニーズを効率的に満たすことが保証されます。このガイドでは、オフグリッド太陽光発電システムを正確に規模決定するための重要な手順について説明します。

ステップ1: 電力需要を決定する

オフグリッド太陽光発電システムのサイズを決める最初のステップは、毎日のエネルギー消費量を計算することです。これには、使用する予定のすべての電気機器とその電力定格を特定することが含まれます。次の手順に従います。

1. すべての電気機器をリストします。照明や冷蔵庫からノートパソコンや携帯電話の充電器まで、すべてを含めます。

2. 1 日の使用量の計算: 各デバイスが 1 日に使用される時間数を決定します。

3. エネルギー消費量の計算: 各デバイスの定格電力 (ワット単位) に毎日の使用時間を掛けます。これらの値を合計して、1 日の総エネルギー消費量をワット時 (Wh) 単位で算出します。

   例：

   • LEDライト: 10ワット×5時間=50Wh
   • 冷蔵庫: 150 ワット x 8 時間 = 1200 Wh
   • ノートパソコン: 60 ワット x 4 時間 = 240 Wh
   • 1日の総エネルギー消費量 = 1490 Wh

ステップ2: ソーラーパネルの要件を見積もる

毎日のエネルギー消費量がわかれば、必要なソーラーパネルの数を見積もることができます。これは、お住まいの地域の平均日照時間やソーラーパネルの効率など、いくつかの要因によって決まります。

1. 平均日照時間: お住まいの地域の 1 日あたりの平均ピーク日照時間を調べます。この情報は、パネルが生成できるエネルギー量に影響するため、非常に重要です。

2. ソーラーパネルの定格: 使用する予定のソーラーパネルのワッ​​ト数を決定します。ほとんどの住宅用パネルは 250W から 400W の範囲です。

3. パネル要件を計算する:

   • 式： $\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">パネル数</span></span></span>}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">=</span></span></span>\frac{\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">1日の総エネルギー消費量</span></span></span>}}{\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">平均日照時間</span></span></span>}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">\times </span></span></span>\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">パネルのワット数</span></span></span>}}$パネル数= 平均日照時間×パネルワット数 1日の総エネルギー消費量

   例：

   • 1日の総エネルギー消費量 = 1490 Wh
   • 平均日照時間 = 5時間
   • パネルワット数 = 300W
   • パネル数 = $\frac{\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">1490</span></span></span>}}{\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">5</span></span></span>}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">\times </span></span></span>\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">300</span></span></span>}}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">=</span></span></span>\frac{\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">1490</span></span></span>}}{\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">1500</span></span></span>}}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">\approx </span></span></span>\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">1</span></span></span>}$5 × 300 1490 = 1500 1490 ≈ 1 パネル

   つまり、毎日のエネルギー需要を満たすには、約 5 枚の 300W パネルが必要になります。

ステップ3: バッテリーストレージの計算

特に曇りの日や夜間に継続的な電力供給を確保するには、十分なバッテリー容量が必要です。計算方法は次のとおりです。

1. 自律日数の決定: 必要なエネルギー貯蔵日数を決定します。通常、2 ～ 3 日が適切な開始点です。

2. バッテリー容量を計算する:

   • 式： $\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">バッテリー容量 (Wh)</span></span></span>}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">=</span></span></span>\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">1日の総エネルギー消費量</span></span></span>}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">\times </span></span></span>\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">自治の日々</span></span></span>}$バッテリー容量 (Wh) = 1日の総エネルギー消費量× 自治の日々

   例：

   • 1日の総エネルギー消費量 = 1490 Wh
   • 自治日数 = 2
   • バッテリー容量 = 1490 Wh x 2 = 2980 Wh

3. アンペア時間 (Ah) に変換する: バッテリーは多くの場合、アンペア時間 (Ah) で定格化されます。Wh を Ah に変換するには、バッテリー電圧 (通常は 12V、24V、または 48V) で割ります。

   • 式： $\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">バッテリー容量 (Ah)</span></span></span>}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">=</span></span></span>\frac{\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">バッテリー容量 (Wh)</span></span></span>}}{\text{<span class="math-inline" data-mce-fragment="1"><span class="katex" data-mce-fragment="1"><span class="katex-mathml" data-mce-fragment="1">バッテリー電圧</span></span></span>}}$バッテリー容量 (Ah) = バッテリー電圧 バッテリー容量 (Wh )

   例：

   • バッテリー容量 = 2980Wh
   • バッテリー電圧 = 24V
   • バッテリー容量 = $\frac{\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">2980</span></span></span>}}{\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">24</span></span></span>}}<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">\approx </span></span></span>\mathrm{<span\; class="math-inline"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex"\; data-mce-fragment="1"><span\; class="katex-mathml"\; data-mce-fragment="1">124</span></span></span>}$24 2980 ≈ 124 ああ

ステップ4: インバータのサイズ決定

インバーターは、ソーラーパネルとバッテリーからの DC 電力を家電製品用の AC 電力に変換します。インバーターのサイズの決め方は次のとおりです。

1. 家電製品の合計電力: 同時に稼働する可能性のあるすべての家電製品のワット数を合計します。

2. インバーター定格: 総ワット数を処理でき、電力を大量に消費するデバイスを起動するためのサージ容量を備えたインバーターを選択します。

   例：

   • 家電製品の合計電力 = 2000W
   • 少なくとも 2000W の連続定格とより高いサージ容量を備えたインバーターを選択してください。

ステップ5: 配線と安全上の考慮事項

あらゆる電気設備において、安全性は最も重要です。すべてのコンポーネントが互換性があることを確認し、次のガイドラインに従ってください。

1. 適切な配線: 過熱することなく電流を処理するために適切なサイズのワイヤを使用します。

2. ヒューズとブレーカー: システムを過負荷や短絡から保護するために、ヒューズとブレーカーを取り付けます。

3. 専門家による設置: 電気に関するスキルに自信がない場合は、すべてが安全かつ正しく設置されるように専門家を雇うことを検討してください。

結論

オフグリッド ソーラー システムのサイズを決定するには、エネルギー需要、ソーラー パネルの出力、バッテリー ストレージ、インバーターの容量を慎重に計画して考慮する必要があります。このガイドで説明されている手順に従うことで、オフグリッド ライフスタイルに信頼性が高く持続可能なエネルギーを提供するシステムを設計できます。システムの堅牢性と効率性を維持するために、将来の拡張とエネルギー消費量の増加の可能性を常に考慮してください。