太陽光発電エネルギー貯蔵システム（PVストレージシステムとも呼ばれる）は、太陽光発電モジュールとエネルギー貯蔵バッテリーなどの関連機器を含むアプリケーションを網羅しています。売電のための系統接続の必要性に基づき、PVストレージシステムはオフグリッドPVシステムとハイブリッドPVシステム（系統接続型／オフグリッド型）に分類されます。ここでは、オフグリッドPVシステムの設計上の考慮事項に焦点を当てます。
**オフグリッドPVシステムのコンポーネント:**
オフグリッドPVシステムは、通常、太陽光発電モジュール、オフグリッドインバータ（PVチャージャー／インバータを含む）、蓄電池（鉛蓄電池／ゲル蓄電池／鉛蓄電池／リチウムイオン蓄電池／リン酸鉄リチウムなど）、PV架台、ケーブル、配電盤で構成されます。各コンポーネントは、オフグリッドPVシステムの機能において重要な役割を果たします。
オフグリッドシステムと系統連系システムの主な違いは、運用目的にあります。系統連系システムは投資収益を優先するのに対し、オフグリッドシステムは基本的な電力供給ニーズを満たすことを優先します。そのため、コンポーネントの選択も異なる側面に重点が置かれます。
**コンポーネントの考慮事項:**
**太陽光発電モジュール:**
当初、太陽光発電モジュールは主にオフグリッドシステムや小規模PVシステムに使用されていました。しかし、系統接続型PVアプリケーションの普及とモジュール技術の年々進歩に伴い、太陽光発電モジュールの効率は大幅に向上しました。特に、一部の大規模系統接続型発電所では、投資収益率を最大化するために、より高効率なモジュールが求められています。一方、オフグリッドシステムでは、一般的に利用可能なスペースが広く、効率要件もそれほど厳しくないため、システム設計においては従来型モジュールが主な検討対象となります。
**オフグリッドインバーター:**
1. **AC負荷の考慮:**負荷は一般的に、抵抗性負荷（例：照明、ヒーター）、誘導性負荷（例：エアコン、モーター）、容量性負荷（例：コンピュータの電源）の3つのカテゴリに分類されます。特に、誘導性負荷に必要な起動電流は、通常、定格電流の3～5倍です。150%～200%の短期過負荷容量を持つオフグリッドインバータは、誘導性負荷には不十分な場合があり、インバータ容量について特別な考慮が必要です（誘導性負荷に接続されるオフグリッドインバータは、システム設計容量が誘導性負荷の少なくとも2倍である必要があります）。例えば、オフグリッドインバータで2P（2×750W）のエアコンを駆動するプロジェクトでは、通常動作には定格電力3KVA以上のインバータが推奨されます。
2. **DC側の検討:**オフグリッドインバータには通常、太陽光発電用充電器が組み込まれており、MPPTとPWMの2種類があります。技術の進歩に伴い、PWM充電器は徐々に廃止され、MPPT充電器が主流になりつつあります。
3. **その他の考慮事項:**上記の2つの選定方法に加え、市場には様々な計算式が存在します。しかし、一般的なアプローチは以下のとおりです。1) 負荷の規模と種類に基づいて、オフグリッドインバータの定格電力を決定します。2) 負荷に必要な放電時間に基づいて、エネルギー貯蔵バッテリーパックのkWh値を決定します。3) 地域の日照状況と充電時間要件（例：平均1日でフル充電が必要）に基づいて、充電器の電力を決定します。
**エネルギー貯蔵バッテリー:**
1. **鉛蓄電池/ゲル電池:**エネルギー貯蔵システムでは、設置後のメンテナンスを軽減するため、メンテナンスフリーの密閉型鉛蓄電池が一般的に採用されています。150年にわたる開発の歴史を持つ鉛蓄電池は、安定性、安全性、そして費用対効果において大きな利点を誇ります。エネルギー貯蔵用途で最も広く使用されている電池であるだけでなく、オフグリッド太陽光発電システムにも最適な選択肢です。
2. **鉛炭素電池:**従来の鉛蓄電池から進化した鉛カーボン技術は、鉛蓄電池の負極に活性炭を添加することで、電池寿命を大幅に延長します。しかし、鉛蓄電池に比べて新しい技術であるため、鉛カーボン電池は若干コストが高くなります。
3. **リチウムイオン/リン酸鉄リチウム電池:**リチウムイオン電池は、前述の電池タイプと比較して、高い出力密度、より多くの充放電サイクル、そして優れた放電深度を特徴としています。しかし、追加の電池管理技術（BMS）が必要となるため、リチウムイオン／リン酸鉄リチウム電池のシステムコストは、一般的に鉛蓄電池の2～3倍となります。また、熱安定性も鉛蓄電池／鉛炭素電池に比べて若干劣ります。そのため、オフグリッドPVシステムへの適用は比較的限定的です。しかしながら、技術革新に伴い、リチウムイオン／リン酸鉄リチウム電池の市場シェアは徐々に拡大しており、新たな用途のトレンドを形成しています。
**結論：**
まとめると、太陽光発電エネルギー貯蔵システム、特にオフグリッド太陽光発電システムの基本的な用途について簡単に紹介し、基本的な機器の選定に関する推奨事項を示しました。この情報は、太陽光発電業界の専門家にとって参考となるでしょう。
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投稿日時: 2024年1月30日
