How to Size Your Off-Grid Solar Batteries

オフグリッド太陽電池のサイズを決める方法: 包括的なガイド

により Emma Larson 2024年3月08日 Reading time: 1 minutes
目次
    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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    太陽光発電システムでオフグリッド発電を検討されていますか?オフグリッド太陽光発電システムに適したソーラーバッテリーバンクのサイズ選定は、信頼性の高いエネルギー貯蔵と安定した電力供給を確保するための重要なステップです。このガイドでは、適切なソーラーバッテリーのサイズを算出するプロセスを詳しく説明し、太陽光発電システムの効率を最大限に高めるための情報に基づいた意思決定を支援します。

    この包括的なガイドでは、オフグリッドソーラーバッテリーの適切なサイズ選定手順を詳しく説明します。これにより、情報に基づいた意思決定を行い、太陽光発電システムの効率を最大限に高めることができます。さあ、始めましょう!

    太陽電池のサイズ設定の基礎を理解する

    適切なバッテリー容量は、オフグリッド太陽光発電システムが日々のエネルギー需要を満たすと同時に、信頼性の高いエネルギー貯蔵と継続的な電力供給を確保します。適切なサイズのバッテリーパックは、コスト、性能、そしてエネルギー自立性のバランスを実現します。

    理解しておく必要がある重要なバッテリー用語は次のとおりです。

    • キロワット時 (kWh) : 使用または蓄積されたエネルギーの測定単位。毎日のエネルギー消費量とバッテリーの蓄電容量を定量化するために不可欠です。
    • 放電深度(DoD) :再充電前に安全に使用できるバッテリー容量の割合。リチウムイオンバッテリーは80~90%のDoDを実現するのに対し、鉛蓄電池は50%です。DoDを80%に維持することで、90%の深放電に比べてサイクル寿命を延ばすことができ、使いやすさと寿命のバランスが取れます。
    • バッテリー容量: バッテリーが蓄えることができる総エネルギー。kWh またはアンペア時間 (Ah) で表され、太陽光入力なしで家庭に電力を供給できる時間を決定します。

    適切なサイズ設定を行わないと、停電時に電力不足になったり、バッテリー容量が大きすぎるために不要なコストが発生したりする可能性があります。このガイドでは、ソーラーバッテリーバンクの正確な計算方法を分かりやすく解説します。

    ステップ1:1日のエネルギー消費量を計算する

    太陽光発電システムの規模を決定するには、1日のエネルギー消費量をキロワット時(kWh)で算出します。電力供給を予定しているすべての家電製品と機器をリストアップし、それぞれのワット数と1日の使用時間を記録します。例えば、小規模な家庭では以下のような機器が考えられます。

    家電製品 ワット数(W) 時間/日 エネルギー(Wh/日)
    冷蔵庫 200 24 4,800
    LEDライト 50 5 250
    ラップトップ 60 4 240
    合計 5,290Wh(5.29kWh)

    夏季の HVAC 使用量の増加など、季節的な変動を考慮するために、過去のエネルギー料金を確認します。

    季節的なピークについては、年間を通じて安定した電力を確保するために、夏季 HVAC ピーク使用月などのピーク使用月の電力使用量を計算します。

    より大きな家や遠隔地に設置する場合、1 日のエネルギーは 15~20 kWh の範囲になります。

    正確な見積もりについては、 Vatrer バッテリーのオンライン計算機を使用するか、当社の専門家にご相談ください。

    ステップ2:太陽光発電システムと太陽光の利用可能性を評価する

    ソーラーパネルシステムは、バッテリーバンクを充電するための電力を発電します。日射量データやオンラインツールを使用して、お住まいの地域の1日の平均日照時間(通常は4~6時間)を評価します。

    曇りの日には太陽光発電の出力が50~70%低下する可能性があります。保守的な規模設定のため、有効日照時間は2~3時間と想定してください。6.6kWの太陽光発電パネルで日照時間が4時間の場合、1日の発電量は以下のようになります。

    1日の太陽光発電量 = 太陽電池アレイ容量 (6.6 kW) × 日照時間 (4) = 26.4 kWh

    パネルを南向きに配置し、日陰が最小限になるようにして生産性を最大化します。配置が最適でないと、出力が 10 ~ 20% 低下する可能性があります。

    1 日の負荷が 10 kWh の場合、1 日あたり約 20~26 kWh を生産する 6.6 kW の太陽光発電システムでは、夜間や日照時間の少ない期間に余剰電力を蓄えるための太陽電池バンクが必要です。

    ステップ3:希望する自律性レベルを決定する

    自律性とは、太陽光入力なしでバッテリーシステムが電力を供給できる日数です。

    オフグリッド住宅の場合、2〜3 日間の自立運転が一般的ですが、曇りの期間が長かったり、冬に日光が限られたりする遠隔地では、5〜7 日かかる場合があります。

    リチウムイオンの 80 ~ 90% DoD により、鉛蓄電池の 50% DoD と比較して 1kWh あたりの使用可能なエネルギーが増えるため、必要なバッテリーの数を減らすことができます。

    1日あたりのエネルギー消費量が10kWhで、稼働時間が2日間の場合:

    必要なエネルギー貯蔵量 = 1日あたりのエネルギー (10 kWh) × 自律性 (2日間) = 20 kWh

    バッテリー寿命のニーズに応じて、 Vatrer 51.2V 200Ah壁掛け型蓄電池をお選びいただけます。1台あたり10.24kWhの使用可能電力を供給できます。さらに容量が必要な場合は、当社のソーラーバッテリーを最大30台のデバイスに並列接続することで、最大307.2kWhの使用可能電力を供給できます。

    ステップ4:太陽電池バンクの容量を計算する

    必要なバッテリー容量を計算するには、1日の消費電力(kWh)と希望するバッテリー駆動時間を掛け合わせます。以下の式をご利用ください。

    バッテリー容量(kWh)=(1日の消費電力×稼働日数)/ DoD

    1日あたり10kWhの負荷、2日間の自律走行、80% DoDのリチウムイオンバッテリーの場合:

    バッテリー容量 = (10 kWh × 2) / 0.8 = 25 kWh

    オフグリッド設定で一般的な 48V システムのアンペア時間 (Ah) に変換します。

    バッテリー容量(Ah)=(25 kWh × 1,000)/ 48V = 520.83 Ah

    48V 100 Ah リチウムソーラーバッテリーで 520.83 Ah を満たすには、約 6 個のバッテリーが必要です (520.83 ÷ 100 ≒ 5.21)。

    この容量は、1 日あたり 10 kWh の負荷をサポートし、6.6 kW の太陽光発電システムで 1 日あたり約 20 ~ 26 kWh を生産して、日照不足時の不足を補います。

    ご自宅のオフグリッド太陽光発電システム用の高品質バッテリーパックをお探しの場合は、オフグリッドアプリケーション向けに設計されたVatrer 48V リチウム バッテリーまたは家庭用ソーラー バッテリーを検討して、継続的かつ安定した電力供給を実現してください。

    ステップ5: システムの効率と損失を考慮する

    システムコンポーネントは効率低下をもたらします。リチウムイオン電池(効率95~98%)およびインバータ(効率85~95%)に最適化されたMPPT充電コントローラを選択してください。システム全体の効率は85%と仮定します。

    配線、温度、バッテリーの自己放電(リチウムイオンの場合、月1~3%)による損失を考慮すると、合計で約5~10%になります。容量を調整します。

    調整されたバッテリー容量(Ah)= 520.83 Ah / (0.85 × 0.9) = 681.09 Ah

    したがって、上記の手順で必要なバッテリー容量を確保した後、当初100Ahバッテリーを6個購入する必要がある場合は、少なくとも20%の容量を確保しておくことをお勧めします。つまり、100Ahバッテリーを7個購入することをお勧めします。これにより、曇りの日や高温などの実際の使用条件でもバッテリーシステムが対応できるようになります。

    ステップ6:太陽光発電システムに適したバッテリーの種類を選択する

    鉛蓄電池、リチウムイオン電池、その他の先進的なバッテリー化学組成など、お客様のニーズに最適なバッテリー技術をお選びください。コスト、サイクル寿命、放電深度、メンテナンス要件、環境への影響といった要素をご検討ください。

    電池のタイプ サイクル寿命 国防総省 メンテナンス 1kWhあたりのコスト
    リチウムイオン(LiFePO4) 3,000~5,000サイクル 80~90% 最小限 初期費用は高いが、長期費用は低い
    鉛蓄電池 500~1,000サイクル 50% 定期的(体液チェック) 初期費用は低いが、メンテナンス費用は高い

    LiFePO4太陽電池は、NMCなどの他のリチウムイオン電池と比較して熱安定性と安全性に優れているため、広く使用されています。これにより、オフグリッド環境における火災リスクが低減されます。LiFePO4太陽電池のバッテリー管理システム(BMS)は、バッテリーの温度と充電状態をリアルタイムで監視し、安全性と長寿命を確保します。

    ステップ7:オフグリッドチャレンジの最適化

    オフグリッドシステムを利用するには、エネルギーの自立を確保するための慎重な計画が必要です。主な考慮事項は次のとおりです。

    • 曇りの日とバックアップ:2~3日間の日照不足に備えてバッテリーバンクの容量を調整してください。長期間の停電に備えて、バックアップ発電機も備えておきましょう。
    • 負荷シフト: 太陽光入力が低いときに冷蔵などの重要な負荷を優先し、蓄えられたエネルギーを効率的に使用してバッテリーの使用を最大化します。
    • 監視: リチウム バッテリー システムと互換性のあるスマート アプリを使用して、バッテリー レベルの低下やシステム障害に関するアラートを通知し、予防的なメンテナンスを実現します。

    結論

    エネルギー消費量、日照量、希望する自立レベルを正確に評価し、効率ロスを考慮することで、オフグリッド太陽光発電システムに最適なバッテリー容量とテクノロジーを決定できます。太陽光発電システムのサイズ計算が正確で、お客様の具体的な要件に適合していることを確認するために、太陽光発電の専門家やバッテリーの専門家にご相談ください。適切な規模のオフグリッド太陽光発電システムを導入し、お客様のニーズに合わせて持続可能で信頼性の高いエネルギーを供給しましょう。

    高品質なソリューションをお探しなら、 Vatrerバッテリーをご検討ください。Vatrerの12Vおよび48V LiFePO4バッテリーは、5kWhから20kWhまでの容量を誇り、ほとんどのオフグリッドインバーターと互換性があり、増大するエネルギー需要に対応するモジュール式の拡張性を備えています。信頼性の高いオフグリッド太陽光発電システムを今すぐ構築しましょう!

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