太陽光発電システムの構成要素

ソーラーパネル

太陽光発電システムの主な部分はソーラーパネルです。市場には様々な種類のソーラーパネルが存在します。ソーラーパネルはまた光起電力パネルとも呼ばれています。ソーラーパネルまたはソーラーモジュールは基本的にシリーズおよび並列接続された太陽電池の配列です。

ソーラーセルに生じる電位差は約0.5ボルトであり、標準的な12ボルトのバッテリーを充電するためには、所定数のセルを直列に接続して14〜18ボルトを達成する必要があります。ソーラーパネルは接続されてソーラーアレイを作ります。複数のパネルは直列と並列に接続されて、より高い電流と電圧を達成します。

バッテリー

グリッドタイ型太陽光発電システムでは、ソーラーモジュールは直接インバータに接続され、負荷自体には直接接続されません。ソーラーパネルから集められる電力は一定ではなく、太陽光の強度によって変動します。これがソーラーモジュールやパネルが電気設備に直接電力を供給しない理由です。代わりに、出力が外部グリッド供給と同期化されたインバータに供給されます。

インバータはソーラーシステムからの出力電力の電圧レベルと周波数を管理し、常にグリッド電力レベルと一致させます。ソーラーパネルと外部グリッド電力供給システムの両方から電力を得ることで、電圧レベルと電力品質が一定に保たれます。スタンドアロンまたはグリッドフォールバックシステムはグリッドに接続されていないため、システム内の電力レベルの変動は直接電気設備の性能に影響を与えます。

したがって、システムの電圧レベルと電力供給率を維持する手段が必要です。このシステムに並列に接続されたバッテリーバンクがそれを管理します。ここでバッテリーは太陽光発電によって充電され、このバッテリーは直接またはインバータを通じて負荷に電力を供給します。このようにして、太陽光の強度の変動による電力品質の変動を避けることができ、代わりに中断のない均一な電力供給が維持されます。

通常、ディープサイクル鉛蓄電池がこの目的に使用されます。これらのバッテリーは、サービス中に何度も充電と放電ができるように設計されています。市場で利用可能なバッテリーセットは通常、6ボルトまたは12ボルトです。そのため、このようなバッテリーを直列および並列に接続して、バッテリーシステムの電圧と電流評価を高めることができます。

コントローラー

鉛蓄電池を過充電または過放電することは望ましくありません。どちらもバッテリーシステムを大きく損傷させる可能性があります。これらの両方の状況を避けるために、システムにコントローラーを接続して、バッテリーへの電流の流れを制御する必要があります。

インバータ

ソーラーパネルで生成される電気はDCであることは明らかです。一方、グリッド供給から得られる電気はACです。したがって、グリッドおよびソーラーシステムから一般的な機器を動作させるためには、インバータを設置してソーラーシステムのDCをグリッド供給と同じレベルのACに変換する必要があります。

オフグリッドシステムでは、インバータはバッテリーターミナルに直接接続され、バッテリーからのDCがまずACに変換されてから機器に供給されます。グリッドタイシステムでは、ソーラーパネルは直接インバータに接続され、このインバータは同じ電圧と周波数の電力をグリッドに供給します。

現代のグリッドタイシステムでは、各ソーラーモジュールは個々のマイクロインバータを介してグリッドに接続され、各個々のソーラーパネルから高電圧交流を得られます。

スタンドアロン太陽光システムの構成部品

上記はスタンドアロン太陽光電気システムの基本ブロック図です。ここでは、ソーラーパネルで生成された電力は最初にソーラーコントローラーに供給され、それがバッテリーバンクを充電するか、またはノートパソコンやLED照明システムなどの低電圧DC機器に直接供給されます。通常、バッテリーはソーラーコントローラーから供給されますが、ソーラーパネルからの電力供給が不足している場合、ソーラーコントローラーに電力を供給することもあります。

このようにして、ソーラーコントローラーに直接接続された低電圧機器への供給が均一に続けられます。このスキームでは、バッテリーバンクの端子はインバータにも接続されています。インバータはバッテリーバンクに蓄えられたDC電力を高電圧ACに変換し、洗濯機、大型テレビ、キッチン家電など、より大きな電気機器を動作させます。

グリッドタイ太陽光システムの構成部品

グリッドタイソーラーシステムには、単一のマクロ中央インバータを使用するものと、複数のマイクロインバータを使用するものの2種類があります。前者のタイプのソーラーシステムでは、ソーラーパネルとグリッド供給は共通の中央インバータ（グリッドタイインバータ）に接続されます。

ここでのインバータはソーラーパネルのDCをグリッドレベルのACに変換し、グリッドおよび消費者の配電盤に供給します。グリッドタイインバータはまた、グリッドから供給される電力を監視します。

グリッドで停電が検知された場合、ソーラーシステムのスイッチングシステムをアクチュエートしてグリッドから切断し、停電中にソーラー電力がグリッドに戻らないようにします。グリッド供給線には、グリッドへのエネルギー輸出とグリッドからのエネルギー輸入を記録するエネルギーメーターが接続されています。

すでに述べたように、複数のマイクロインバータを使用する別のタイプのグリッドタイシステムがあります。ここでは、各個々のソーラーモジュールに1つのマイクロインバータが接続されています。このシステムの基本ブロック図は以前のものと非常に似ていますが、マイクロインバータが接続されて必要な高AC電圧を生成します。

前のケースでは、ソーラーパネルの低直流電圧が最初に交流電圧に変換され、その後インバータ自身の変圧作用によって高交流電圧に変換されますが、この場合は個々のマイクロインバータの交流出力電圧が加算されて高交流電圧を生成します。