バッテリーサイジング
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用途に応じたバッテリーのサイズ調整はどのように行うのですか?

太陽電池によるオフグリッド・エネルギー供給の利用は、家庭、産業、自治体などの用途でますます普及しています。 再生可能エネルギーは変動しやすい性質を持っているため、多くの設備にはエネルギー貯蔵システムが搭載されており、ピーク時の需要や発電量が制限されているときに供給できるようになっています。 代替のストレージ技術もあるが を計算する方法は、すべてのケミストリーに共通しています。 必要な鉛蓄電池のサイズを算出する方法は、すべての電池メーカーに共通しています。 使用条件を満たすシステムを実現するためには、バッテリーの負荷とランタイムの自律性をある程度詳細に把握する必要があります。

バッテリーサイジング計算の方法 - How to calculate battery sizing

入力ソースからのエネルギーをバッテリーの需要に変換する際には、システム内のコンポーネントの効率を考慮する必要があります。 そのためには、個々の負荷の大きさ、総負荷、個々の駆動時間が、システム要件に対する正確なバッテリー容量を算出するための重要な要素となります。 電力の唯一の供給源としても、ハイブリッド燃料の供給源としても、効果的でトラブルのない設置を設計・指定するためには、機器の特性と用途を十分に理解する必要があります。 太陽光発電システムの一部または全部を使って夜間に電力を供給するには、電気エネルギーを蓄えるための電池が必要です。

バッテリーサイジングとは何ですか?

自律性負荷の計算を綿密に行うことで、太陽電池の選定も正確に行うことができます。 正しいバッテリーの仕様は、満足のいく自律性だけでなく、長くて費用対効果の高いバッテリー寿命を保証します。 以下は、バッテリーの性能、エネルギー効率、費用対効果を最大化するために必要なバッテリーサイジングを計算するために必要な、詳細かつ正確な情報を得るためのガイドです。

方法の概要。このセクションでは、データを得るために使用された方法の説明を提供するために、全体的な方法の理解を提供します。 詳しい計算方法、負荷や効率の求め方は、運用の項で説明しています。

バッテリーのサイジングが不適切だと、...

バッテリーのサイジングを誤ると、すぐに好ましくない結果を招いてしまいます。 大規模なバッテリー設備では、バッテリーのサイズが適切でないために、すぐに故障が発生してしまいます。 その結果、ある負荷に対して必要な時間数を供給するのに十分な容量が得られない場合があります。 バッテリーのサイジングをしっかりと行うことが非常に重要です。 マイクロテックスは、バッテリーのサイジングが必要な場合、すべてのお客様をサポートしています。

Microtexの提供。

  • アップ用バッテリーサイジング
  • ソーラーシステムのためのバッテリーサイジング
  • 太陽電池アレイのバッテリーサイジング
  • 電気自動車のバッテリーサイジング
  • オフグリッドシステムのためのバッテリーサイジング
  • インバーター用バッテリーのサイジング
  • 変電所のバッテリーサイジング
  • 負荷に対するバッテリーのサイジング

必要なバッテリーのサイズを計算する方法

  • 自律性を時間で見積もる(H)

これは、バッテリーが充電なしで動作しなければならない時間です。 これをHとします。 一般に、様々な機器から複数の負荷があり、これらの負荷が連続して動作しているとは限りません。 これらの個々の負荷には、個々の自律性があります。 これらは、負荷1、2、3などと別々に記載され、対応する稼働時間、すなわち対応する自律性を持つことになります。 これらの個別の自律性をh1、h2とします。 h3など

  • 総負荷、平均負荷の算出(Lt、La)

バッテリーが動作する際に必要となる総アンペア数を評価することが重要です。 しかし、負荷のばらつきや、使用する負荷の種類を知ることも重要です。 負荷計算には2つの方法があります。

  • 機器の定格からの推定
  • 荷重の直接測定

部品の定格から推定するためには、表示値だけでなく、力率を知ることも重要です。 テレビや冷蔵庫、LED照明など、多くの負荷には誘導性の要素があります。 個々の負荷(ワットアワー)をl1、l2、l3などとする。

負荷の銘板定格は、負荷に力率を乗じて調整する必要があります。 負荷が測定によって得られる場合は、このステップは不要で、測定値をそのまま使用することができます。 負荷と平均負荷は、個々の負荷の合計または測定された最大負荷(Lt)を取り、それをバッテリーの動作時間数(H)で割ることで平均負荷(La)を算出できます。 より正確な方法は、個々の負荷とその稼働時間を見ることです。 必要な総電力量を計算するには、負荷に動作時間をかけます。
システムの効率性について

太陽光発電や再生可能エネルギーの基本的な動作原理は、電力(ワット)を制御された電圧に変換し、蓄電するか、インバータやDC-DCコンバータを介して直接使用することである。蓄電したり、インバータやDC:DCコンバータを介して定電圧で直接使用したりします。 電源から負荷までの各動作には効率の低下があり、それを考慮して自律期間に利用可能なエネルギー量を算出する必要があります。 システムの総合効率は、電源と負荷の間の段数と、各段の効率%によって決まります。

太陽光発電や再生可能エネルギーの基本的な動作原理は、電力(ワット)を制御された電圧に変換し、蓄電するか、インバータやDC-DCコンバータを介して直接使用することである。蓄電したり、インバータやDC:DCコンバータを介して定電圧で直接使用したりします。 電源から負荷までの各動作には効率の低下があり、それを考慮して自律期間に利用可能なエネルギー量を算出する必要があります。 システムの総合効率は、電源と負荷の間の段数と、各段の効率%によって決まります。 例えば、エネルギー貯蔵を行わない単純なシステムの総合効率は、次のようになります。

  • PVアレイ —-> DC:DC —–> インバータ —–>負荷

太陽電池パネルの出力×DCコンバータの効率(EDC)×インバータの効率(EI)=総利用可能出力。

蓄電では、充電器の効率、放電・充電時の電池化学の効率なども考慮しなければなりません。 ケーブルによる電圧損失も、バッテリーのサイジングに必要な出力を算出するための要素の一つです。

  • 太陽電池に必要な出力。

2.で説明したように、実測値または計算値のいずれかを用いて、自律走行期間中に必要な総電力量から単純に必要出力を算出することも可能です。 しかし、この出力を実現するためのソーラーシステムのバッテリーサイジングには、より詳細なアプローチが必要です。 以下のパラメータを知っておく必要があります。

  • オートノミー終了時のバッテリーの最小充電状態
  • 充電期間終了時のバッテリーの最大充電状態
  • 自律運転期間中のバッテリーのピーク負荷
  • ピークロードが発生する時間帯
  • バッテリーと直流負荷間の電圧損失、インバータと交流負荷間の電圧損失を
  • 電池の動作温度

これらの最大および最小充電状態は、バッテリーが自律走行期間中に十分なエネルギーを供給するだけでなく、バッテリーが期待されるサイクルデューティを得て、充電期間中にデューティサイクルを完了するために十分なエネルギーを入力できるようにするために重要です。 放電期間中のピーク負荷とその発生は、電圧降下の原因となるため重要です。

太陽電池のサイジングは、システム内の電圧損失を含めたこの低下が、負荷やインバータに必要な動作電圧を下回らないように行う必要があります。 太陽電池の容量は温度によって変化します。 温度が低ければ低いほど、容量も小さくなります。 電池の寿命は、電池の使用温度にも依存します。一般的に、温度が高いほど電池の寿命は短くなります。 この容量と寿命に関するバッテリーサイジング情報は マイクロテックスのテクニカルチーム。 マイクロテックス社へのお問い合わせはこちらです。

平均負荷によるバッテリー残量の推定

平均負荷は、非効率性、実行時間、ピーク負荷、およびそれらが放電中に発生する時間を組み込んだ、記載されたいずれかの方法によって計算することができる。 これは、バッテリーが必要とする利用可能な容量を推定するために使用する必要があります。 しかし、重要なのは必要なエネルギーの総量だけではなく、自律性全体で均一な電流が流れるとは考えられません。 特に、放電期間の終わり近くにピーク負荷が発生した場合は、バッテリーに必要な総エネルギー量をまかなえるだけの容量があるにもかかわらず、バッテリー電圧が機器の動作に必要な最小値を下回る可能性があるため、重要です。

バッテリーサイジング – バッテリー充電に必要な入力

充電器には、自律走行に必要な充電状態まで充電するのに十分な出力電流が必要です。 使用する太陽電池の種類に応じた適切な再充電方法をMicrotex社から入手し、必要な再充電のための十分な時間を確保することが重要です。 充電器の効率と、充電されるバッテリーの効率を考慮する必要があります。 充電器の効率は、電源からバッテリーへの変換による損失に左右されます。 トランス、スイッチモード、高周波充電器のどれかで変換効率が決まる。

さらに、バッテリーの充電電圧と放電電圧の違いによる損失もあります。これは、使用する充電プロファイルと、バッテリーが到達しなければならない充電状態の割合によって異なります。 アンペア×ボルト×時間(ワット・アワー)というエネルギー効率と、アンペア×時間(アンペア・アワー)というクーロン効率を混同してはならない。 大半の電池メーカーは、クーロン式充電効率のみを文献に記載しています。 これはシステムの効率を示すものではなく、本来は電力量で測るべきものです。 マイクロテックスの技術チームは、充電方式や計算上の効率についてアドバイスします。

ソーラー用バッテリーのサイジング

Microtex Battery sizing Solar

説明した方法で出力要件を完全に理解し、充電特性を特定したら、太陽電池のサイジングを計算することができます。 これが方程式である。
バッテリーから取り出した非効率性を含む総電力量=バッテリーに入れた非効率性を含む総電力量。

さらに2つの要因として、周囲の温度と、電池の動作に必要なサイクル寿命と充電時間を提供するための放電と充電の深さがあります。 例えば、最小SOC=20%、最大SOC=95%の場合、容量の割合は75%または0.75となります。 動作温度で容量の補正を行い、DODと%SOCでバッテリーサイズを決定するので

  • バッテリーサイズ=(総出力/容量分率)×温度補正

これにより、誤差のない正しいバッテリーサイズが得られます。 この最終値に、トラブルのないように+5%のコンティンジェンシーを加えておくことをお勧めします。

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