How Many Solar Panels Do I Need to Charge a 48V Lithium Battery?

48V リチウム電池を充電するにはソーラーパネルが何枚必要ですか?

により Emma Larson 2024年9月06日 Reading time: Less than 1 minute
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    Emma Larson
    Emma Larson has over 15 years of industry experience in energy storage solutions. She is passionate about sharing her knowledge of sustainable energy and focuses on optimizing battery performance for golf carts, RVs, solar systems and marine trolling motors.

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    48V リチウム バッテリーに適したソーラー パネルのサイズを選択することは、単に数字を入力するだけの問題ではなく、オフグリッドのキャビンを照らすか、電気自動車を動かすか、IT 機器をスムーズに稼働させ続けるかの違いを意味する可能性があることを、私は苦労して学びました。

    太平洋岸北西部で48V 100Ahのバッテリーを使って過ごした最初の冬は、私にとって大きな警鐘でした。パネルの数が少なすぎると、曇りの日にバッテリーが半分しか充電されていない状態で震えながら過ごすことになるのです。太陽光発電の技術者に相談し、いくつかのヒントを学び、設定を調整することで、これらの煩わしさを回避できました。以下では、バッテリー容量に合わせてソーラーパネルの枚数を調整する方法をご紹介します。

    48V リチウム バッテリーを充電するにはソーラー パネルがいくつ必要ですか?

    太陽光充電が48Vリチウムバッテリーに適切な電力を供給する理由

    キャビンのバッテリーを、かさばる鉛蓄電池から48Vリチウムソーラーバッテリーに切り替えたことは、画期的な出来事でした。軽量で長寿命で、太陽光発電に最適だからです。しかし、この魔法が機能するのは、ソーラーパネルの電圧がバッテリーの公称電圧48V( LiFePO4パックの場合は51.2V )を超えている場合のみです。理想的には、48V充電コントローラーに負担をかけずに電流を流せる60~90VDCに達する必要があります。

    バッテリー容量が基本となります。48V 100Ahバッテリーは4,800Wh、200Ahパックは9,600Whを蓄えます。日照時間は場所によって異なります。私が住んでいる曇りがちな地域ではピーク時で4~5時間ですが、アリゾナのような日当たりの良い場所では6~7時間になることもあります。

    最初の試みは失敗に終わりました。容量と日照時間を過小評価していたため、バッテリーが苦戦を強いられたのです。教訓は? 毎日の電力消費量と地域の日照時間を正確に把握することで、最適なパフォーマンスを確保できるということです。これにより、パネルのサイズを適切に設定できるようになり、出力不足に悩まされることがなくなります。

    48Vリチウムバッテリー用ソーラーパネルの計算方法

    あの冬の大失敗の後、私は真剣に計算するようになりました。48V 100Ahバッテリー(4,800Wh)の場合、4~6時間でフル充電することを目標にしました。ワット時間を時間で割ると、4,800Wh ÷ 4時間 = 1,200Wになります。配線、熱、埃による20~30%のロスを考慮すると、1,500~1,600Wになります。私は300Wのパネルを5枚直列にし、晴れた日の午後半ばにはフル充電できるようにしました。48V 200Ahバッテリー(9,600Wh)の場合、この時間枠内に収めるには7~8枚のパネルが必要になります。

    コストも重要な要素です。400Wなどの高ワット数のパネルはパネル枚数を減らすことができますが、初期費用は高くなります。一方、250Wのパネルを複数枚使用するとコストは抑えられますが、設置スペースが必要になります。拡張性も考慮しましょう。私のシステムはコントローラーを交換することなく200Ahまで拡張できました。以下は、一般的な設定(ピーク太陽光5時間、20%のバッファ)の参考値です。安全かつ効率的な充電を維持するために、パネル枚数が容量に応じてどのように変化するかを示しています。

    バッテリー容量 ワット時 ターゲットアレイ(W) セットアップ(300Wパネル)
    48V 100Ah 4,800Wh 1,500W 5つのパネル
    48V 150Ah 7,200Wh 2,200W 7枚のパネル
    48V 200Ah 9,600Wh 3,000W 10枚のパネル

    この表は、推測することなくオプションを視覚化するのに役立ち、アレイがバッテリーのニーズに適合していることを確認できます。

    効率的な48Vソーラー充電に適したバッテリーの選び方

    ドローン用にリチウムイオンバッテリーを試した後、キャビン用のLiFePO4バッテリーにアップグレードしたことで、化学反応の重要性を痛感しました。LiFePO4、リチウムイオン(NMC)、LiPoの3種類によって、パネル数や充電設定が変わります。

    • LiFePO4 (3.2V/セル、48V の場合は 15~16 セル) は 54.4~58.4V で充電されますが、セルのストレスを軽減して寿命を延ばすために 54.4V を推奨するメーカーもあります。
    • Li-ion (3.7V/セル、13〜14 セル) には 54.6〜58.8V が必要であり、過充電を避けるために正確な BMS が必要です。
    • LiPo は、ドローンの高速 1C+ レートに最適ですが、温度に敏感です。

    VatrerのLiFePO4バッテリーは、 48V 100Ahサーバーラックバッテリーの100A充電など、1C充電をサポートするものが多く、より大容量のバッテリーアレイでより高速な充電が可能です。ただし、BMSの制限を回避するためにメーカーにご確認ください。ほとんどの48Vソーラーバッテリーは定電流/定電圧(CC/CV)曲線に従うため、損傷なく容量を最大化するには、コントローラーをバッテリーの電圧プラトーに合わせる必要があります。私の初期のリチウムイオンバッテリーでは、電圧の不一致により充電速度が遅くなりました。この手順を省略しないでください。

    高品質48Vソーラーバッテリー充電システムの構築

    初めて設置した際にヒューズが切れたことで、コンポーネントチェーンを丁寧に扱うことの重要性を学びました。太陽光パネルはエネルギー源であり、計算されたワット数と電圧に達するように直列または並列に接続します。MPPTソーラー充電コントローラーは必須で、パネルの最大電力点を追跡して出力を調整することで95%以上の効率を実現します。Vatrer の48V LiFePO4バッテリーは、Bluetoothモニタリング、加熱・低温保護機能を備えた100A BMSを搭載し、安全かつ信頼性の高い充電を実現します。

    4AWGなどの太いケーブルを使用し、すべての接続部にヒューズを入れて電力損失やショートを防ぎましょう。オプションのインバーターは、家電製品用のDCをACに変換します。私の1,500Wのシステムでは150V/40A MPPT制御がスムーズに動作しますが、コントローラーの入力電圧とパネルの開放電圧(Voc)を常に比較検討してください。地域の規制を満たすためにUL規格の部品を使用することで、コストのかかる検査のやり直しを回避できました。

    効率的な48Vバッテリー充電のためのソーラーパネルの最適化

    かつて、松の枝が倒れて小屋の出力が30%も落ちてしまったことがあります。日陰は本当に致命的です。緯度45度の傾斜で南向きのパネルを設置したおかげで、太陽光の取り込みが20%向上しました。パネルを直列に接続して60~90VDCに給電しますが、MPPTの最大Vocを超えないようにしてください。毎月の清掃と短いケーブルの使用で損失を抑えられます。RVキャンプなどの移動型システムでは、100Wのポータブルパネルで固定式パネルを補完できますが、48Vのフル充電では効率が悪くなります。

    コストのトレードオフは重要です。400Wパネルは枚数を減らすとコストは上がりますが、250Wパネルを増やすとコストは抑えられますが、設置スペースが必要になります。成長への備えも重要です。私の100Ahシステムは、配線変更なしで2倍に拡張できました。効率的な充電を実現するための簡単な最適化チェックリストを以下に示します。

    最適化係数 アクション 利点
    パネルの傾斜 南を向き、緯度角を合わせる 太陽光吸収が最大20%増加
    配線 電圧用シリーズ、短ケーブル 損失を最小限に抑える
    日陰の回避 障害物を取り除き、バイパスダイオードを使用する 出力低下を防止
    メンテナンス 毎月清掃し、接続を確認してください 効率性を維持

    これらの調整により、曇りの日でも一貫してフル充電が可能になります。

    48Vバッテリーのフル充電に影響を与える要因

    充電が遅くて、夕暮れ時には80%しか残っていなかったことがありました。本当にイライラしました。この計算式をマスターしていただければ幸いです。「充電時間 = バッテリーWh / (アレイワット数 x 日照時間 x 0.8 効率)」

    私の48V 100Ah(4,800Wh)のバッテリーは、1,500Wのアレイと5時間の太陽光で3~4時間で充電できます。しかし、Cレートによって速度が制限されます。私のLiFePO4は0.5C(50A、54Vで約2,700W)が限界ですが、Vatrer Batteryのように1Cでサイクルを高速化できるものもあります。この上限に達した場合、より大きなアレイでも役に立ちません。

    地理的な要因によって状況は変わります。北西部では日照時間が4~5時間ですが、冬には6~8時間に伸びるため、日照時間の多いテキサスでは、それほど大きな容量は必要ないかもしれません。そのため、NRELの太陽光マップなど、お住まいの地域の太陽光データを確認し、ピーク時間帯を把握することをお勧めします。熱によってパネル出力が10%低下するため、通気を確保してください。冷蔵庫のような負荷はアンペアを消費するため、使用量のバランスを取る必要があります。この表は、アレイサイズが48V 100Ahバッテリー(日照時間5時間、温度制限0.5℃)に与える影響を示しています。

    配列サイズ フル充電までの時間 注記
    1,000W 6~8時間 予算に優しく、遅い
    1,500W 3~4時間 毎日の使用に最適
    2,000W 2~3時間(上限あり) ハイドローセットアップ

    12Vパネルで48Vソーラーバッテリーを充電する

    当初、48Vのシステムに1枚の12Vパネルを試しましたが、ほとんど出力がありませんでした。最大出力18Vでは、バッテリーの静止電圧48Vを超えることができませんでした。4枚のパネルを直列接続し(約72V)、MPPT昇圧回路で動作させることはできましたが、効率は20%低下しました。12Vシステムで48Vバッテリーを充電するために必要なソーラーパネルの場合、これは代替手段であり、理想的ではありません。高品質の結果を得るには、ネイティブ48Vアレイが最適です。

    パネルのセットアップ アレイ電圧 実現可能性 ヒント
    シングル12V 約18V 低い 避ける
    4x 12V 約72V 中くらい ブーストMPPTを使用する
    48Vアレイ 約60~90V 高い フル充電に最適

    この回避策でピンチを切り抜けましたが、今はもっと高いスペックを求めています。

    48Vソーラーバッテリー充電のための安全で効率的な設置

    初めての設置は失敗の連続でした。配線が緩んだり、ブレーカーが落ちたり。今では、パネルをしっかりと設置し、ケーブルを短く配線し、バッテリーの前にソーラー充電コントローラーに接続しています。バッテリー電圧に合わせてプログラムし、BMSの制限値も確認しています。ヒューズと切断スイッチは必須です。嵐の時に助かりました。UL規格適合のため、UL規格の部品を使用しています。ラックマウント型48V 100AhバッテリーのBluetooth BMSは、リモートで問題を検知し、200Ahへのアップグレードも可能でした。

    48Vリチウム電池の電源供給:太陽光発電システムの設置に関する最終アドバイス

    キャビンの停電からRV旅行まで、5~8枚のパネル(250~300W)で48V 100~200Ahのリチウムバッテリーを4~6時間で充電できるのを目にしました。容量、化学組成、日照条件に合わせてアレイを組み合わせ、傾斜角やパネルの清掃で最適化しましょう。友人のRVでは、48V 100AhのVatrer LiFePO4に300Wパネルを6枚使用し、150V MPPTで5時間でフル充電しました。これは、ブーンドッキング(野宿)に最適です。

    Vatrerの48Vバッテリーは私のお気に入りです。5,000サイクル以上、鉛蓄電池の半分の重さ、Bluetoothと低温保護機能を備えた100A BMSを搭載しています。IP65防水性能と自己発熱機能により、湿気の多い冬でも問題なく、1,500Wアレイで5~6時間でフル充電できます。手頃な価格で太陽光発電にも対応しており、オフグリッド、RV、ITラックに最適です。

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