太陽電池 太陽エネルギーを蓄える
現在、大まかに言って、太陽光発電システム（SPV）用には2種類の電池しか市販されていません。
彼らは
鉛蓄電池・リチウムイオン電池
このタイプには、主に3つの品種があります。
(a). 浸水型（平板型、筒状板型）
(b). AGM VRLAバッテリー
(c). ゲル化したVRLAバッテリー
これらのタイプのうち、コストの高い順に、Gelled>AGM>Flooded となっています。 しかし、エンジニアの多くは、サイクル寿命が長く、高温にも耐えられるゲル式バルブレギュレーターを採用しています。
浸水式バッテリーは定期的なメンテナンスが必要なので、バッテリーの管理ができる人はこのタイプを選ぶといいでしょう。 また、これらの電池からは水素や酸素のガスが発生するため、電池を設置するスペースには十分な換気を行う必要があります。 電解液を定期的に水で補充し、電池の上部をきれいに保ち、ほこりや酸の飛沫がないようにすることが重要です。 バッテリー用の広い部屋がない場合は、メンテナンスフリーの密閉型バルブ調整式バッテリーが望ましい。
メンテナンスができない人は、同じ電圧であれば、AGMバッテリーやゲルバッテリー の浮動・充電電流を利用した方が良いでしょう。 AGM電池は、内部抵抗が低いため、高出力の用途に適しています。 この2つのタイプのうち、AGMバッテリーは再結合効率が高いため、より暖かいのが特徴です。 これは、2つのタイプの細孔構造の違いによるものです。 電池の寿命はさまざまな要因に左右されるため、電池の研究開発に携わる科学者や技術者は、BIS（インド規格）やBS（英国規格）などの工業規格に定められた一定の手順に従っている。 IEC（International Electrotechnical Commission）、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）など。
平板型電池とチューブ型電池で実施した加速寿命試験では、それぞれ25℃で21.3年、25℃で27.5年と推定された。 これらの電池は、BAE Batterien GmbH, Berlinが製造したものです。[Wieland Rusch].
加速寿命試験では、規格IEC 60 896-21では試験温度を40℃と55または60℃とし、規格IEEE 535 – 1986では62.8℃としています。 VRLAタイプのBAE OPzV（VRLA密閉型筒型プレート電池），Flooded（VLA）タイプのBAE OPzS（浸水型筒型プレート電池），BAE OGi（浸水型平板電池）について，62.8℃での寿命試験を実施し，その結果を以下に報告する。 VRLAは2.25V、浸水型は2.23Vという標準的な値でフロート充電しました。 試験中は、50日ごとに電柱の成長、フロート電流の増加、3時間の容量の変化をモニターしました。
表1 IEEE 535-1986に基づく太陽電池の寿命試験結果
[https://www.baebatteriesusa.com/wp-content/uploads/2019/03/Accelerated-Life-time-Tests-Rusch-2005.pdf
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.611.2155&rep=rep1&type=pdf]
| IEEE 535-1986に基づく寿命 | OPzV(VRLA管状平板電池) | OPzS（砲弾型チューブラープレートバッテリー） | OGi（浸水型平板電池） |
|---|---|---|---|
| 62.8ºCでの寿命（日） | 450 | 550 | 425 |
| 20ºCでの寿命（年） | 34.8 | 42.6 | 33 |
| 25ºCでの寿命（年） | 22.5 | 27.5 | 21.3 |
表2 太陽電池 各種鉛蓄電池のサイクル寿命
ヴィクトロン・エナジー社の製品のデータは以下の通りです（www.victronenergy.com）。
| DOD (%) | サイクル数での寿命 - フラットプレートAGM | サイクル数における寿命 - 平板ゲル | サイクル数での寿命 - チューブラー・プレート・ゲル |
|---|---|---|---|
| 80 | 400 | 500 | 1500 |
| 50 | 600 | 750 | 2500 |
| 30 | 1500 | 1800 | 4500 |
表3 AGM、ゲル、ゲル長寿命バッテリーのフロート寿命
(www.victronenergy.com)
| フロートライフ | AGMディープサイクルバッテリー | ゲルディープサイクルバッテリー | ゲル長寿命バッテリー |
|---|---|---|---|
| 20ºCでの寿命（年） | 7-10 | 12 | 20 |
| 30ºCでの寿命（年） | 4 | 6 | 10 |
| 40ºCでの寿命（年） | 2 | 3 | 5 |
GSユアサは、特殊なゲル化したチューブ状のバッテリーを供給しています。 ある種の技術革新により、固定式電池の寿命が延びました。 チューブラープレートにはナノカーボン技術を採用し、ガラスチューブ技術とグラニュラーシリカゲル電解液により、PAMの劣化を防ぎ、長寿命化を実現しています（SLCモデル）。
Liベースのタイプには、いくつかの化学的性質があります。
(a). リチウム-NCMまたはNMC（リチウム-ニッケル-マンガン-コバルト）電池
(b). Li-NCA（リチウム-ニッケル-コバルト-アルミニウム）の場合
(c). Li-LMO（リチウム-ニッケル-マンガン酸化物）の場合
(d). LFP（リチウムイオンリン酸塩）の場合
(e). LTO（リチウム・チタン酸化物）
(f). LCO（リチウム-コバルト酸化物）
その中でも、コスト面、安全性、適度な寿命などの観点から、リン酸鉄リチウム（LFP）電池が好まれています。 コバルトが入っているとコストが高くなります。 ニッケル系電池はコストが安い。 AGM電池と比較して、LFP電池のコストは15～25％程度低くなっています（https://www.batteryspace.com/LiFePO4/LiFeMnPO4-Batteries.aspx）。
表4 VRLA AGMとリチウムイオン電池の比較
| GSユアサ（リチウムイオン（LCO） | リン酸鉄リチウム（LFP）（バッテリーストリート） | AGM(エクサイド・インディア社) | AGM（アマラージャ） | Microtex Energy Pvt Ltd (Aquira) | |
|---|---|---|---|---|---|
| バッテリー | (4 * 3.7V=) 14.8V /50Ah1 | (4 * 3.2=)12.8V/47Ah20 12V 40Ah5 | 12V/65Ah20 12V/52.5Ah5 | 12V/65Ah20 12V/52.5Ah5 | 12V/65Ah20 12V/55.25Ah5 |
| 質量(Kg) | 7.5 | 6.5 | 22 | 20 | 21.3 |
| 寸法(mm) | 175*194*116 | 197*131*182 | 174*350*166 | 351*167*165 | 350*166*174 |
| 容量(リットル) | 3.94 | 4.7 | 10.11 | 9.67 | 10.11 |
| 比エネルギー（Wh/Kg） | 98.7（1hレート）（バッテリー）（113.6セル） | 92.55(20時間レート) 78.77(5時間レート) | 35.45(20hレート) 26.5(5hレート) | 39(20hレート) 31.5(5hレート) | 36.6(20hレート) 29.6(5hレート) |
| エネルギー密度）（Wh/L） | 188 | 128 | 77.1 | 80.66 | 77.2 |
| 寿命（年） | 10 | 6 | 5-6 | 4-6 | 10 |
| ライフ（サイクル） | 5500 | 2000 | 1000(50% DOD)、2500(30% DOD) (NXTモデル) | 1300 (30% DOD) (Quanta) | 1450(20% DOD) 500(50% DOD) (Aquira) |
| インピーダンス | 0.55mΩ (3.7V/50Ahセル) | ≤ 50 mΩ | 8 (12Vバッテリー) | 5.1 (12V) | |
| サイクル寿命×SLAのWhに基づくコスト | 1.5～2.0 | 0.75～0.85 | 1 | 1 | 1 |
| コスト /kWh ($) | 900から1000 | 500～600 | 100 | 100 | 100 |
1.Microtex Energy https://drive.google.com/file/d/16pjM25En0pyvg6RzpF4N3j1jtwvo7fMb/view
2.グレッグ・オルブライトら al, AllCell Tech http://www.batterypoweronline.com/wp-content/uploads/2012/07/Lead-acid-white-paper.pdf
3. https://static1.squarespace.com/static/55d039b5e4b061baebe46d36/t/56284a92e4b0629aedbb0874/14454Mar 201281106401/Fact+sheet_Lead+acid+vs+lithium+ion.pdf
4. https://pushevs.com/2015/11/04/gs-yuasa-improved-cells-lev50-vs-lev50n/
https://www.batterystreet.be/etiketten/160332_BStreet_CataloogEN_2016_LowR_.pdf
5.NXT https://docs.exideindustries.com/pdf/industrial-export-batteries/products/ups-batteries/12v-agm-vrla-catalogue.pdf
6. https://www.amararajabatteries.com/Files/Products/Quanta%20Catalogue.pdf
表5. 電池技術の比較
| 浸水した鉛酸 | VRLA 鉛蓄電池 | リチウムイオン(LiNCM) | |
|---|---|---|---|
| エネルギー密度（Wh/L） | 80 | 100 | 250 |
| 比エネルギー(Wh/Kg) | 30 | 40 | 150 |
| 定期的なメンテナンス | はい。 | いいえ | いいえ |
| 初期コスト（$/k Wh） | 65 | 120 | 600 |
| サイクルライフ | 1,200 @ 50% | 1,000 @ 50% DoD | 1,900 @ 80% DoD |
| チャージウィンドウの典型的な状態 | 50% | 50% | 80% |
| 温度感受性 | 25ºC以上で著しく劣化する | 25ºC以上で著しく劣化する | 45℃を超えると劣化が激しくなる |
| 効率性 | 20時間レートで100%、4時間レートで80%、1時間レートで60 | 20時間レートで100%、4時間レートで80%、1時間レートで60 | 100% @ 20-hr rate, 99% @ 4-hr rate, 92% @ 1-hr rate |
| 電圧インクリメント | 2V | 2V | 3.7V |
太陽光発電システムにおける電池の効率は100 %.ではありません。 循環の過程でエネルギーが失われます。 鉛電池の場合、効率は80～85％、Li電池の場合は
95～98 %.です。 これは、SPVが1000Whのエネルギーを生み出す場合、鉛電池は最大850Wh、Li電池は950Whを蓄えることができる、ということと同じです。
容量3.7V×4=14.8V/50Ah(1hレート)のユアサ製リチウムイオン電池が7.5kgです。 体積は(17.5*19.4*11.6)3.94リットルです。 Whの容量は14.8*50=740となります。 比エネルギーは740Wh / 7.5kg = 98.7Wh/kg。 エネルギー密度は740/3.94=187.8Wh/リットル。 [https://www .lithiumenergy.jp/en/Products/index.html]
容量12V/65AhのExide AGM VRLAバッテリーは、重量13.8kg、寸法17×17×19.7cm、容積5.53L。 Whの容量は12*65=780Wh。 比エネルギーは、780Wh / 13.8kg =56.5Wh/kg。 エネルギー密度は780/5.53=141.0Wh/リットル。 [https://docs .exideindustries.com/pdf/industrial-export-batteries/products/inverter-batteries/agm-vrla.pdf]
リン酸鉄リチウム電池:12V/47Ah 6.5kg.197*131*182mm。4.7リッター 109Wh/kgです。 128Wh/リットル。
48V/30Ah ReLion 3995 USD (https://relionbattery.com/insight) 1339.5 USD (https://relionbattery.com/insight-echnology)
太陽光発電の蓄電に最適な二次電池は？
家庭用太陽電池を選ぶ際のポイント
前提条件
スタンドアローンシステム
1日の使用電力：1日30W＝30W×24h＝720Wh。
システム電圧を12Vとします。
Four sunless days (4日間の自律性)
流れとしては
30W /12V= 2.5アンペア*24時間/日*5日(4日の無日照を含む)=300Ah(2.5Aの放電量)。
(ただし、容量200Ahの電池でも、2.5アンペアで120時間、つまり2.5アンペアで5日間放電すれば、300Ah（50％増し）になります。 今はそれを考慮していません)
そのため、バッテリーは300Ah、10hレートを選択します。
太陽電池バンクの容量。
放電率と容量
LAB: 鉛蓄電池は、電流によってエネルギーの供給割合が異なり、放電電流が大きいほど容量の出力は小さくなります。
(下表参照）。
LIB：ごくわずかな差
表6. 放電率と容量出力 鉛蓄電池(LAB)
| 退院までの期間（時間） | 12Vバッテリーのカットオフ電圧（V） | 使用可能な容量の割合 |
|---|---|---|
| 120 | 10.8 | 150 |
| 20 | 10.8 | 115 |
| 10 | 10.8 | 100 |
| 5 | 10.8 | 85 |
| 3 | 10.5 | 72 |
| 1 | 9.6 | 50 |
そのため、バックアップが必要な容量や時間に応じて、適切なバッテリーを選択する必要があります。
30Wで5日間連続してバックアップするために、300Ahのバッテリーを選択しました。
太陽電池バックアップの放電容量の温度補正
鉛蓄電池です。温度に対する補正係数の目安は、1℃につき0.5％とします。
リチウムイオン電池。該当なし
定格容量はインドの27ºCでの値です。 しかし、動作温度が基準温度とかけ離れている場合、LABの場合はそれに応じてAh容量を増減させなければなりません。 温度が低ければ低いほど、容量は小さくなります。
計算上は25〜30℃とし、補正は不要としています。
太陽電池 太陽光発電から電池、インバータへの転送効率低下分の補正
SPVからバッテリー、インバータへの転送における効率低下の補正
鉛蓄電池：15%減
リチウムイオン太陽電池：5%減
仮に300Ahのバッテリーを選択し、補正係数を適用した場合、必要な容量は345Ah（300*1.15）になります。 そのため、このバッテリーは、上記の非効率性を考慮した上で、必要な電流を供給することになります。
太陽電池システムの安全な放電深度（DOD）の限界。
鉛蓄電池：：80
リチウムソーラーバッテリー：80
この点を考慮すると、必要な容量は345 / 0.8 = 431 Ahとさらに大きくなります。
太陽電池の過負荷係数（緊急時の予備容量）
鉛蓄電池：5
リチウムイオン電池：5
過負荷を考慮して、上記(d)で得られた容量の5～10%を追加する必要があります。
そのため、容量は431*1.05=452Ahとなります。
12V 450Ahのバッテリーが必要です。
太陽電池の寿命末期の要因。
鉛蓄電池（または他の種類の電池）は、容量が80％に達した時点で寿命に達したとみなされます。
そのため、さらに25％の追加をしなければなりません。 そのため、容量は450/0.8または450*1.25=562Ahとなります。 最も近い容量のバッテリーを選択すること。 200Ahまたは225Ahのバッテリーを2個並列に配置することができます。
太陽電池-充電時間
充電時間は前回の出力に依存します。 フル充電するには、10～15％のAhがあれば十分です。 SPVの充電時間は日射量に左右されますが、熱帯気候の国では午前6時から午後5時まで太陽が出ています。 鉛蓄電池のクーロン効率（またはAh効率）は約90％、エネルギー効率（またはWh効率）は75％です。 一方、リチウムイオン電池の充電効率は95～99％。
太陽電池 - 設置のしやすさ
鉛蓄電池とリチウムイオン電池は、どちらも問題なく取り付けることができます。 熱波や高速風からバッテリーを保護する必要があります。
長期的に見てどちらの太陽電池がお得か？
コスト面を考慮すると、最初に述べたように鉛蓄電池タイプになります。 鉛蓄電池のコストを100％（1kWhあたり）とすると、リチウムイオン電池のコストは500～1000％（2020年の実勢レートで5～10倍）になります。
太陽電池の寿命
鉛蓄電池の寿命を100 %, とした場合、リチウムイオン電池（非LFP）は少なくとも2倍以上長持ちしますが、LFPリチウムイオン電池の寿命は他のリチウムイオン化学物質に比べてそれほど長くはありません。 しかし、リチウムイオン電池への投資には、高額で高性能なバッテリーマネジメントシステムへの追加投資が必要であることに留意する必要があります。
12Vの太陽電池を充電するには、何ワットのソーラーパネルが必要ですか？
12Vのバッテリーを充電するには何ワットのソーラーパワーが必要ですか？
正解です。バッテリーの容量によって、必要なSPVパネルのワット数が変わります。
12Vの太陽電池用のソーラーパネル（ほとんどの太陽光発電パネルの定格は12V）では、13.6～18Vの電源電圧が得られます。 ワット数はどのような値でも構いませんが、ワット数が高いほど、バッテリーの充電時間は短くなります。 同様に、日射強度が高いほど、発生する電流も大きくなります。 100Wの12Vパネルの多くは、1個あたり約0.5Vのセルを30個または32個直列に接続して、16V〜18Vの開放電圧を発生させています。 負荷がかかると約15ボルトまで低下します。
12V/100Wのソーラーパネルは何アンペアの出力が可能ですか？
パネルの定格が12Vであっても、18V程度の電圧が発生するので
発生する電流（アンペア）＝100W/18V＝5.5A。
これで、晴天時に太陽光発電パネルから供給される電圧と電流がわかりました。
しかし、太陽光発電パネルの出力を直接バッテリーの端子に接続することはできません。 ここで、チャージコントローラーが助けてくれます。 バッテリーは、チャージコントローラーとインバーターの間に挿入されます。 太陽光発電パネルの出力は、チャージコントローラーに接続されています。
チャージコントローラーは、バッテリーに蓄えられたエネルギー量を監視し、過充電を防ぐ役割を果たします。 また、チャージコントローラーは、過放電や過充電からバッテリーを保護します。
バッテリーのアンペア・アワー（Ah）容量によって、フル充電にかかる時間は異なります。 日射量が7時間あると仮定すると、バッテリーの入力は7×5.5A＝38.5Ahとなります。
太陽電池が満充電になったかどうかは、それまでの電池の出力によって決まります。 前回の出力が38.5Ah以下であれば、満充電になったと考えてよいでしょう。 なお、鉛蓄電池のクーロン効率（またはAh効率）は約90％、エネルギー効率（またはWh効率）は75％となっています。
そのため、実際の入力は38.5Ah *0.90 = 34.65Ahとなります。 ワット時効率は、太陽電池パネルの出力電圧に応じて低い値になります。
急速充電のためにより多くの電流（アンペア）が必要な場合は、より多くの太陽光発電パネルを並列に接続します。
また、バッテリーの電流許容量も考慮しなければなりません。
ここでは、チャージコントローラーが助けてくれる。
同様に、携帯用の10Wの太陽光発電パネル（12V/7Ahのバッテリーを搭載した携帯用ランタンに使用）の場合、発生する電流は10W/18V=0.55Aとなります。
24Vのソーラーパネルを12Vの太陽電池に接続するには？
通常、太陽光発電パネルは、チャージコントローラー（またはMPPTチャージコントローラー、最大電力点追跡チャージコントローラー）を介してバッテリーに接続されます。 チャージコントローラーがあれば、高電圧出力を気にする必要はありません。 ただし、パネル裏面に記載されているImaxを超えないように注意してください。 もちろん、太陽電池には制御された急速充電が行われます。
MPPT（最大電力点追従型）チャージコントローラーは、太陽光発電パネルとバッテリーバンクまたはユーティリティーグリッドとの間のマッチングを最適化する電子的なDC-DCコンバーターです。 これは、ソーラーパネルや風力発電機などから出力される高電圧の直流を、バッテリーの充電に必要な低電圧に変換するものです。
ソーラーパネルとバッテリーの接続方法は？
太陽電池パネルは、そのバッテリー専用のものでない限り、バッテリーに直接接続してはいけません。 太陽電池パネルとバッテリーの間には、システムを円滑に機能させるためのシンプルなチャージコントローラーが挿入されています。
ソーラーパネル、バッテリー、インバーターの計算方法は？
ソーラーパネルとバッテリーのサイズを計算するには？
まず、ユーザーに必要な負荷を知ることが大切です。
a. チューブライト40W
b. シーリングファン 75W
c. LED電球（3個×5W） 15W
d. ノートPC 100W
総ワット数と使用時間を計算してください。
合計で230Wとします。 いつでも50％の使用率が考慮されます。 使用時間は10時間としています。
つまり、家電製品が必要とするエネルギーは、1日あたり = (230/2) W * 10 h = 1150 Wh となります。
1150*1.3=1495Wh、四捨五入して1500Wh（これが太陽光発電パネルで供給する必要のある電力量です）。
太陽光発電パネルの要件
10時間に必要なエネルギー(Wh)を=1500Whと仮定します。 夏場の照射時間は8～10時間くらいでしょうか。 冬場や曇りの日は、日照時間が5時間程度になることもあります。 前者の値を用いて、パネルの必要電力を計算します。
したがって、必要なSPVの電力は1500Wh/10時間の日照時間＝1500Wとなります。
平均的には、12V/100Wの太陽電池パネル1枚で、約1000ワット時（Wh）の充電が可能です（10時間×100W）。 したがって、必要な太陽光発電パネルの枚数＝1500Wh/1000Wh＝1,50となり、12V/100Wのパネルを2枚、つまり200Wの太陽光発電パネルを並列に必要とすることになる。 または、360Wのパネル1枚でもOKです。
日射量を5時間とすると、1500Wh/500Wh＝3枚のパネルを並列に設置するか、360Wの太陽光発電パネル1枚を使用することになります。
注意してください。
冬季の日射量を10時間として計算しているため、この太陽光発電の出力では十分ではありません。 しかし、後者の計算では、太陽の出ない日を2日取るので、冬でも出力が問題にならない可能性があります。 太陽光発電パネルのコストアップを避けるためには、このようなリスクを負わなければなりません。
100Wの太陽光発電パネルの場合、以下のパラメータが適用されます。
ピークパワー（Pmax）＝100W
最大電源電圧（VAmp = 18 V
最大電源電流（IMP）＝5.57A（100W/17.99V）
開放電圧（VOC）＝21.84V
短絡電流（ISC）＝6.11A
モジュール効率（STC下）＝13.67
提案された最大ヒューズ定格＝15A
太陽電池パネルの面積を決めるには、太陽電池パネルの効率が重要です。 効率が悪いほど、必要な面積は大きくなります。 市販されているパネルの効率は8～22 %, で、すべては太陽光発電パネルのコストに依存します。
ホームソーラーバッテリーのサイジング
これはサイジングの中でも最も難しい部分です。 しかし、単純に計算すると、12V/125Ahのバッテリーが必要になります。 どうやって？
1500Wh / 12V = 125Ah（Wh = Ah *V、Ah = Wh/Vと覚えてください）。
しかし、バッテリーの容量を決定する前に、いくつかの非効率性を考慮しなければなりません。 彼らは
a. 太陽電池パネルからバッテリーおよびインバーターへのエネルギー伝達における効率低下の補正（15～30 %.）。 前述の「ソーラーパネル、バッテリー、インバーターの計算方法」の項で30％のロスを考慮して、1200Whが1560Whになった。）
b. 安全なDODの限界：（80 %. ファクター1.0は1/0.8=1.25となる）（注：ほとんどの専門家は安全なDepth of Discharge（DoD）の限界を50 %.としている。 低すぎます）。 しかも、太陽の出ない日が4回も予定されています。 50%のDODエンドオブライフの場合、ファクターは1/0.5=2となります。
c. 過負荷係数（緊急時の予備能力）（5 %. 係数1.25は1.25*1.05=1.31となる）。
d. エンドオブライフ係数：（80％。定格容量の80％に達した時点で寿命が来たとされます。そのため、ファクター1.31は、1.31/0.8または1.31*1.25=～1.64となります）。
したがって、10時間のレートでは、バッテリーの容量はほぼ2倍＝125*1.64=～206Ahとなる。 最も近い容量は12V/200Ahで10hのレートです。
注意してください。
- ここでは1日、つまり1日10時間分のみを計算しています。
- 2の負荷を50%と仮定しています。
- 太陽が出ていない日は考慮していません。
- 通常、すべてのプロは3日から5日の自律（日の当たらない日）をとります。
- 仮に2日間の自律走行でも、バッテリー容量は200＋（200*2）＝600Ahとなります。
- 12V/200Ahのバッテリーを3個並列で使うことができます。 あるいは、600Ahの容量を持つ2Vのヘビーデューティーセルを6個直列に並べることもできる。
太陽光発電インバータのサイジング
インバータの入力定格は、家電製品の総電力ワット数に対応したものでなければなりません。 インバーターは、バッテリーと同じ公称電圧である必要があります。 スタンドアローンシステムの場合は、使用する総電力量に対応できるだけの大きさのインバーターが必要です。 インバーターの定格電力は、機器の総電力よりも約25％大きくする必要があります。 洗濯機、エアコンプレッサー、ミキサーなどのスパイク製品が回路に含まれている場合は、起動時のサージ電流を考慮して、インバータのサイズをこれらの製品の容量の3倍以上にする必要があります。
上記の計算では、総ワット数は230W（＝フルロード）となります。 25％の安全マージンを入れると、インバータの定格は230*1.25=288Wとなる。
洗濯機などのスパイク家電を含まなければ、12V/300Wのインバーターで十分です。 そうでなければ、1000W（または1kW）のインバーターにするしかありません。
ソーラーチャージコントローラーのサイジング
ソーラーチャージコントローラーは、PVアレイとバッテリーのワット数に合わせて使用する必要があります。 今回は12V/300Wのソーラーパネルを使用しています。 300Wを12Vで割ると25Aとなり、用途に応じてどのタイプのソーラーチャージコントローラーが適しているかがわかります。 ソーラーチャージコントローラーがPVアレイからの電流を処理するのに十分な容量を持っているかどうかを確認する必要があります。
標準的なやり方では、ソーラーチャージコントローラーのサイズは、PVアレイの短絡電流(Isc)を取り、それに1.3を乗じることになります。
ソーラーチャージコントローラーの定格値=PVアレイの総短絡電流=(2*6.11A)×1.3=15.9A。
上記のワット数計算を考慮すると、チャージコントローラーは12V/25Aである必要があります（スパイクマシン・カケ・洗濯機などは除く）。
ソーラーパネルでバッテリーを充電するには？
ソーラーパネルで12Vの鉛蓄電池を充電するには？
ソーラーパネルで車のバッテリーを充電できますか？
まず、バッテリーと太陽光発電パネルの相性が重要なポイントです。 例えば、12Vのバッテリーを充電したいのであれば、太陽光発電パネルは12Vである必要があります。 12V/100Wの太陽電池は、VOC（開放電圧）が約18V、VAmp（最大電源電圧）が約16V、IMP（最大電源電流）が5.57A（100W/17.99V）になることは誰もが知っている。
バッテリーの電圧と容量がわかっていれば、上記のような計算が可能です。
最も重要な点は、バッテリーが太陽光発電パネルに直接接続されていないことです。 前述の通り、適切な定格のチャージコントローラーとインバーターを使用する必要があります。
または
ユーザーがバッテリーの端子電圧（TV）を監視することができれば（つまり、時々バッテリーの端子電圧を測定することができれば）、太陽電池パネルをバッテリーに直接接続することができます。 満充電になったら、充電を終了してください。 満充電の基準は、電池の種類によって異なります。 例えば、浸水型の鉛蓄電池であれば、12Vの電池でも充電中のTVは16V以上にもなります。 しかし、バルブレギュレーション式（いわゆる密閉型）であれば、常時の電圧は12Vのバッテリーで14.4を超えてはいけないことになっている。
バッテリーとソーラーパネルの接続方法は？
ソーラーパネルをRVのバッテリーに接続するには？
レクリエーショナルビークル（RV）用太陽光発電パネルの配線は、他のSPVパネルと同じです。 太陽光発電パネルは、バッテリーに直接接続しないでください。 このRVには、屋根上のSPVと同様に、チャージコントローラーなどのシステムコンポーネントが搭載されます。
太陽電池の出力（より重要なのは電圧）に応じて、バッテリーの接続を行う必要があります。 太陽光発電の出力が12Vの場合は、適切なチャージコントローラーを介して12Vのバッテリーを1つ接続することができます。 予備の12Vバッテリーがあれば、すでに接続されているバッテリーと並行して、これらの予備のバッテリーをSPVに接続することができます。 絶対に直列に接続しないでください。
6V電池が2本あれば、それを直列に接続し、さらに太陽光発電パネルに接続します。
太陽光発電パネルの出力電圧が24Vの場合は、12Vのバッテリーを2個直列に接続することができます。
太陽電池を購入する価値はあるのでしょうか？
太陽電池を購入する価値はあると思います。 太陽電池は、太陽電池用途に特化して設計されているため、他の鉛蓄電池に比べて長寿命である。 より高い動作温度に耐え、意図された低放電用途でより長い寿命を得ることができます。 しかも、バルブ制御式なので、メンテナンスコストもほとんどかかりません。 セルに定期的に水を入れる必要はありません。
太陽光発電システムのことであれば、その答えはどこで使いたいのか？ 系統が繋がらない遠い場所ですか？ そうすれば、間違いなく利益が出て、費用対効果も高い。
バッテリー部分を除いて、他の部品はすべて25年以上の寿命があります。 太陽エネルギーがもたらす最終的な経済的利益は、太陽エネルギーに支払う金額をはるかに上回るものです。
コストの回収期間は、主にDISCOMからの電力コストに依存します。
太陽電池の費用対効果は？
投資回収期間＝（総システムコスト-インセンティブの価値）÷電気代÷年間電気使用量
1kWの太陽光発電システムの場合、ベンチマークコストは65,000ルピーです。 政府の補助金は40,000ルピー。
自分なりの計算ができます。
ソーラーパネルが太陽電池を過充電しないようにするには？
すべての充電器は、グッド・マニュファクチャリング・プラクティスに基づいて製造されています。 SPVパネルとバッテリーの間にチャージコントローラーを接続すれば、充電器を気にする必要はありません。
しかし、単純なチャージコントローラーではなく、デジタル式の最大電力点追跡装置（MPPT）を使用すると良いでしょう。 MPPTは、太陽電池アレイ（PVパネル）とバッテリーバンクの間のマッチングを最適化する電子的なDC-DCコンバータです。 ソーラーパネルからのDC出力を感知し、高周波のACに変換し、バッテリーの電力要求にぴったり合うように異なるDC電圧と電流にステップダウンします。 MPPTを搭載することのメリットを以下に説明します。
最高のソーラーバッテリーチャージャーは何ですか？
SPVパネルの公称電圧は12Vですが、ほとんどのPVパネルは16〜18Vの出力を想定して作られています。しかし、公称12Vのバッテリーは、充電状態（SOC）に応じて実際の電圧範囲が11.5〜12.5V（OCV）になることがあります。 充電時には、バッテリーに余分な電圧成分を供給する必要があります。 通常のチャージコントローラーでは、SPVパネルで生成された余分な電力は熱として放散されますが、MPPTはバッテリーの要求を感知し、SPVパネルで生成された電力が大きい場合は、より大きな電力を与えます。 このように、MPPTを使用することで、無駄な充電、過小充電、過大充電を防ぐことができます。
温度はSPVパネルの性能に影響を与えます。 温度が上昇するとSPVパネルの効率は低下します。 (注：SPVパネルが高温にさらされると，SPVパネルから発生する電流は増加し，電圧は減少します。電流の増加よりも電圧の減少の方が早いため、SPVパネルの効率は低下します。） 逆に温度が低くなると、効率が上がります。 標準試験条件(STC)の温度である25℃より低い温度では、効率が上がります。 しかし、長い目で見れば、効率はバランスするでしょう。
ソーラーパネルによる太陽電池の充電時間の計算方法は？
最初に知っておくべきことは
1.バッテリーの充電状態（SOC）について
2.電池容量と
3.SPVパネルの出力特性。
SOCは、バッテリーの使用可能な容量を示します。 例えば、バッテリーの充電率が40％の場合、SOCは40％、ファクターは0.4と言います。 一方、DOD（Depth of Discharge：放電深度）は、すでに電池から取り除かれた容量を示す。 上記のSOC40%の例では、DODは60 %. となります。
SOC＋DOD＝100 %.となります。
SOCがわかれば、満充電にするにはどれだけのエネルギーを電池に供給すればよいかがわかります。
太陽電池の充電方法は？
SPVパネルからの出力が100Wで、充電時間が5時間の場合、バッテリーへの入力は100W*5h=500Whとなります。 12Vのバッテリーの場合、500Wh/12V＝42Ahの入力があったことになります。 バッテリーの容量を100Ahとすると、完全に放電していた場合、42％のSOCまで充電できたことになります。 バッテリーが40%しか放電していなかった場合（40%DOD、60%SOC）、この入力で十分にフル充電が可能です。
適切な方法は、バッテリーの充電を担当するチャージコントローラーを組み込むことです。
7Ahのバッテリーに対応するソーラーパネルのサイズは？
12V-10WpのSPVパネルは、7.5AhのVRLAバッテリーに適しています。 12V-10Aのチャージコントローラーを回路に入れること。 チャージコントローラーは、バッテリーの切断（11.0±0.2V、または必要に応じて）および再接続（12.5±0.2V、または必要に応じて）の電圧設定を選択できるようになっています。 VRバッテリーは14.5±0.2Vの定電圧モードで充電されます。
10Wのパネルの場合、1時間で10Wh（0.6A @ 16.5V）の電力が得られます。 標準的な試験条件で (1000W/m2、25℃ – ピーク時の1時間の太陽光に相当)。 夏の日照時間が約5時間の場合、50Whの電力が得られます。 したがって、50Wh/14.4V=3.47Ahの入力がバッテリーに入ることになります。
ソーラーパネルで太陽電池を満充電にできますか？
ソーラーパネルだけでバッテリーを充電するのは絶対にやめてください。 前述のように、太陽電池パネルのチャージコントローラーは、パネルとバッテリーの間に挿入する必要があります。 充電の完了は、チャージコントローラーが担当します。
家を建てるのに必要なソーラーパネルとバッテリーの数は？
家庭ごとに必要な電力が異なるため、この質問に対する明確な答えはありません。 同じ大きさの家でも、必要なエネルギーは全く異なります。
そこで、以下の手順で、太陽光発電パネル、バッテリー、チャージコントローラーの適切な仕様を決定します。
Step 1. 1日に必要な電力と家庭で必要なエネルギーを算出する。
表7. 日々の電力需要とエネルギー需要
| アプライアンス | 電気・電子機器 | No. | トータルW | 5 一日の使用時間と総必要電力量 |
|---|---|---|---|---|
| LED電球 | 10W | 10 | 100 | 5時間、500Whまたは0.5kWhまたは1台（1ヶ月あたり15kWh） |
| シーリングファン | 75W | 3 | 225 | 5時間、1.25台（15+37.5=52.5kWh/月） |
| チューブライト | 40W | 4 | 160 | 5時間：0.8kWh（52.5+24=76.5kWh/月） |
| ラップトップ | 100W | 1 | 100 | 10時間；1.0ユニット（76.5+30=106.5kWh/月） |
| 冷蔵庫 | 300W (200リットル) | 1 | 300 | 5時間;1.5台(106.5+45=152kWh/月) |
| 洗濯機 | 1000W | 1 | 1000 | 1時間、1ユニット（152+30=182kWh/月） |
1.1日に必要な総エネルギー量＝182kWh÷30日＝6.07kWh さ、6000Wh
2.しかし、いつでも上記の6000Whの全てを使用しているわけではありません。 そのため、Whの平均的なニーズを計算しなければなりません。 6000の50％＝3000Whを取ることができます。
Step 2. 1日に必要なソーラーパネルのエネルギー量を算出する。
- 3000Wh÷5時間＝600Wまたは0.6kWのパネルが必要です。
- しかし、SPVパネルの効率を考慮しなければなりません。 そこで、この値を0.9で割ります。 0.6/0.9=666Whとなります。
- 365W（PMax ＝370W）のパネルを4枚選ぶことができます（例：LG365Q1K-V5）。 並列2本、直列2本で使用した場合、電圧74.4（VMPP）で1380（WRated）〜1480（W@40C°）。 電圧87.4V（VOCV）である。） アレイの定格電流は19.94A
Step 3. 太陽電池に必要なエネルギーを算出
1.太陽電池では、80％までしか放電できません。 そこで、このWhを0.8で割ると、6300÷0.8＝7875Whとなります。
2.ここでも、バッファストック（日曜なし-2日）の場合は、これに1+2をかけて =3なので、必要なバッテリーのWhは7875Wh*3=23625Whとなります。
3.このWhをAhに変換するには、Whを調達する電池の電圧で割る必要があります。 23625 Wh /48 V= 492 Ah. または、23625÷72＝328Ah。
- 仮に48Vシステムを選択した場合は Microtexブランド 6 OPzV420ソーラーチューブラーゲル VRLAバッテリーは、ソーラーアプリケーションのために独自に設計された理想的なバッテリー（512Ah@C10の2Vセルを24個）です。 72Vシステムを選択した場合、OPzV300タイプ6個（350Ahの2Vセルを36個＠C10）が良いでしょう。
- 48Vシステム用の AGM VRLAバッテリーなら、Microtexブランドの M 500Vバッテリー（8V, 500Ah @ C10）の6個が、特に長寿命のソーラーアプリケーション用に設計された理想的なバッテリーです。 72V系を選ぶなら、マイクロテックスブランドの9ナンバーのM 300Vタイプ（8V、300Ah@C10）がよいでしょう
これらのバッテリーは、コンパクトで、水平方向のラックに積み重ねることができ、フットプリントが少ない。
Step 4. チャージコントローラーの仕様算出
公称定格48V（24セル）のバッテリーを使用するので、2.4V×24＝57.6Vのチャージコントローラーが必要になります。 MidNite Solar社のClassic 150チャージコントローラーを使用すると、充電電圧57.6Vで充電電流は25.7Aとなります（48Vバッテリーの場合）。
公称定格72V（36セル）のバッテリーを使用する場合、2.4V×36＝86.4Vのチャージコントローラーが必要となります。 72Vバッテリーシステムの問題点は、直列にパネルを1枚追加しなければならないことで、4枚ではなく合計6枚のパネルを調達しなければなりません。 そのため、48Vのバッテリーシステムを採用するのが良いでしょう。
充放電電流の要求については、150V/86AのMPPTを使用しているので、充放電電流はMPPTによって正しく処理されます。
しかし、メーカーが要求する充電電圧は2.25〜2.3V/セル（Vpc）であるため、充電電圧を規定の電圧レベルに設定することができます。
電池を使わずに太陽電池を使うには？
SPVパネルを直接使用することは、アレイと機器の電圧が適合していない限り、お勧めできません（つまり、機器はDCタイプでなければなりません）。
そうでなければ、常にPWMチャージコントローラーか高度なMPPTが必要です。
蓄電できるバッテリーがない場合は、余ったエネルギーを地元のDISCOMに売らなければなりません。 だから、グリッドに接続されたSPVシステムでなければなりません。
スペインの再生可能エネルギー企業であるアベンゴア社は、超高温を吸収しても状態が変わらない溶融塩に余剰エネルギーを蓄える太陽光発電所をすでにいくつか建設しています。 アベンゴア社は最近、チリで塩を使った110メガワットの太陽光発電所を建設する契約を新たに獲得しました。この発電所では、17時間分のエネルギーを蓄えることができます。 [ https://www.popularmechanics.com/science/energy/a9961/3-clever-new-ways-to-store-solar-energy-16407404/]
最近開発されたアイデアは、高所（例えば屋根の上）に設置されたソーラーパネルから電力を使って水を汲み上げることで、位置エネルギーを蓄え、それを下に飛ばすことで運動エネルギーに変換し、その流れた水でタービンを回して電力を得るというものです。 これは、太陽電池と水力発電の組み合わせのようなものです。
もうひとつの方法は、光起電力システムからのエネルギーを、水から水素ガスを生成する水電解装置に導くことです。この水素ガスを貯めておき、後に電池として使用して発電することができます。これは主に工業用に使用されています。 https://www.environmentbuddy.com/energy/how-to-store-solar-energy-without-batteries/]
太陽電池パネルは太陽からの光子を吸収し、その光子がシステムに入り、アルミニウム合金が加熱されて固体から液体の状態になります。 この方法では、非常に高密度なエネルギーを素材に蓄え、そのエネルギーを熱としてスターリング発電機に送ることができます。 そこから、ゼロエミッションかつ低コストで電気になります。 https://www.sciencetimes.com/articles/25054/20200318/breakthrough-concept-for-storing-energy-without-batteries.htm
太陽電池のテスト方法は？
インド標準化機構は、太陽電池用の二次電池とバッテリーの試験用にIS 16270:2014を策定しました。 IEC規格番号IEC 62133: 2012もあります。 この2つの仕様は同じです。
以下のテストについて詳しく説明します。
- 定格容量
- 耐久性（ライフサイクルテスト）
- 電荷保持
- 太陽電池用途でのサイクル耐久性（極限状態）
- 硫酸化による回収
- フロート充電時の水の損失
- 効率テスト
ソーラーパネルから直接バッテリーを充電できますか？
SPVパネルを直接使用することは、アレイと機器の電圧が適合していない限り、お勧めできません（つまり、機器はDCタイプでなければなりません）。
太陽電池の仕組みについて教えてください。
他のバッテリーバンクと同様に、太陽電池も必要に応じてエネルギーを供給します。 必要な電力とその電力が必要とされる期間に応じて、バッテリーバンクの容量とその構成が決まります。
また、必要な電力と期間によって、ソーラーパネルの容量が決まります。
ソーラーパネルとバッテリーはチャージコントローラーを介して接続されており、過大な電圧や電流によってバッテリーや家電製品が破損しないようになっています。 この場合もバッテリーからの電流は直流となり、この直流をソーラーインバーターで必要に応じて交流に変換します。 DCで動作する電化製品の一部は、チャージコントローラーに接続されます。
バッテリーの接続に慣れていないユーザーは、バッテリー同士を接続して適切なバッテリーバンクを作ったり、バッテリーをチャージコントローラーやインバーターに接続したりする前に、専門家に相談してください。
ゲル電池はソーラーに向いているのか？
はい。 ゲル電池はバルブ制御式なので、メンテナンスはほとんど必要ありません。 これらの製品は、フローティングおよびサイクリックアプリケーションにおいて優れた性能を発揮し、セルの寿命が尽きるまで信頼性を失うことはありません。 ポジティブ・スパインは、スズを多く含む特殊な耐腐食性合金で作られており、セルの寿命が尽きるまで良好な性能を発揮します。
再生可能エネルギーの貯蔵、UPS、スイッチギア、制御アプリケーション、鉄道の信号・通信（S&T）アプリケーションなどに適しています。
このセルは、高圧ダイカスト法で製造された筒状のプレートを使用しているため、鋳巣がなく20年以上の寿命があります。 工場出荷時に充電された状態で、電解質の成層化がなく、すぐに使用できるセルです。 VR構造のため、面倒な定期的な水の追加（トッピング）が不要になります。
難燃性の素材を使用した特別な設計のバルブを採用し、火災の危険性を完全に排除しています。
車のバッテリーを使ってソーラー発電ができますか？
SPV用途には、どのような種類の電池でも使用できます。 自動車用バッテリーは高率の放電を目的としているため、より薄い平板で製造されています。 そのため、深いサイクルを伴う用途での寿命は非常に短くなります。
太陽電池用途にも使用できますが、長寿命は期待できません。
太陽電池を通常のインバータで使用できますか？
はい。 インバータとバッテリーの間に電圧の互換性があること。 インバーターの最大充電電圧は、1セルあたり2.25～2.3V（Vpc）、つまり12Vバッテリーでは13.5～13.8Vである必要があります。 そうすれば、何の問題も発生しません。
ソーラーパネルのバッテリーバンクに通常のインバーターバッテリーを使用できますか？
はい。 しかし、メンテナンスの面で問題があり、太陽電池に比べてコストが上昇してしまいます。 定期的な補充電、端子やワッシャー、ボルト・ナットの清掃、定期的な均等充電などがメンテナンスの一例です。
10kWの太陽光発電システムに必要なバッテリーの数は？
10kW（オフグリッド）の太陽光発電システムのバッテリーの仕様は、1日に必要なkWとkWh、SPVパネルの容量、日射量など、いくつかのパラメータを考慮して決定する必要があります。
しかし、7.5kWから10kWの容量を持つ屋上型オフグリッドシステム（必要な屋上面積は700から1000平方フィート）の多くは、120Vシステムの150Ahバッテリーと320WPのソーラーパネルを16モジュール使用しています。
グリッドタイ方式の太陽光発電システムでは、バッテリーの蓄電が不要です。
1枚のソーラーパネルで複数のバッテリーを充電するには？
すべてのソーラーチャージコントローラーは、1つのバッテリーしか充電できません。 最近では、2つのバッテリーバンクを充電する機能を備えたチャージコントローラーもあります。 2つのバッテリーバンクは、同じコントローラーとソーラーパネルを使って別々に充電されます。 チャージコントローラーには、2つの独立したバッテリー接続ポイントがあります。
上記のようなチャージコントローラーがない場合、2台のソーラーチャージコントローラーを使用することで、1枚のソーラーパネルから2つのバッテリーを充電することができます。 チャージコントローラーは、この構成で使用するために特別に設計されています。 2台のソーラーチャージコントローラーが個別に監視し、最適な充電電流（アンペア）と電圧が得られるように効率よく制御します。
12Vのバッテリーを充電するのに、ソーラーパネルは何枚必要ですか？
12Vのバッテリーを充電するには、ソーラーパネルが1枚あれば十分です。 SPVパネルから出力される電圧は、12Vのバッテリーを充電するのに適しており、16〜17.3Vの範囲内にあります。
電流は、並列に接続された太陽電池の数によって異なります。 各SPVセルは、セルのサイズ、日射量（単位はW/m2）、気候条件によって異なりますが、約0.55〜0.6V（OCV）、2Aの電流を生成することができます。
35個のセルを直列に並べると、17.3で35～40Wになります。 セルの直径は4インチ。 通常の太陽電池モジュール
パネルは、赤道（南）を向き、約45°南に傾いたアルミフレームに設置されています。
40Wのセルの面積は91.3cm2で、電圧は21V（OCV）と17.3V（OCV）です。 2.3Aの電流を流すことができます。
同様に、10Wのパネルの場合、標準的な環境下では1時間で10Wh（0.6A @ 16.5V）の電力を得ることができます。
試験条件（1000W/m2、25℃（ピーク時の1時間の日照時間に相当）。 夏場の約5時間の日照で50Whの電力を供給します。
ソーラーに最適なバッテリーは？
コスト面では太陽電池のゲル電解質電池が最適です。
しかし、最近では性能の良いリチウムイオン電池がユーザーに好まれるようになってきました。
24kWhの鉛蓄電池はイコールです。
– 2,000Ah (12ボルト)
– 1,000Ah（24ボルト時
– 500 Ah (48ボルト)
同じ24kWhであれば、13.13kWhのリチウムイオン電池で十分です。
– 1,050Ah（12ボルト時
– 24ボルトで525Ah
– 262.5Ah（48ボルト時）（https://www.wholesalesolar.com/solar-information/battery-bank-sizing）
鉛蓄電池のサイジング
10kWh×2（放電深度50％の場合）×1.25（充電効率係数80％）＝25.0kWh
しかし、ディープサイクル鉛蓄電池の80 %DOD計算をすると、必要なkWhはもっと低くなる。
10kWh *1.25（または10/0.8）（放電深度80％の場合）に1.25（80％の充電効率）を乗じて、必要なバッテリーは15.6kWhとなります。
リチウムイオン電池 サイジング
10kWh×1.25（放電深度80％の場合）×1.05（95％充電効率係数）＝13.16kWh
24Vのソーラーパネルを12Vのバッテリーに接続できますか？
はい。 しかし、SPVパネルとバッテリーの間にチャージコントローラーを入れる必要があります。 そうしないと、過充電によってバッテリーが損傷したり、危険な限度を超えて水素ガスが蓄積して火花が発生するような好条件が揃った場合、爆発する可能性があります。
太陽電池と普通の電池の違いは何ですか？
太陽電池は、高圧ダイキャスト法で製造された筒状のプレートを使用しているため、気孔のない鋳物で20年以上の寿命を実現しています。 工場出荷時に充電された状態で、電解質の成層化がなく、すぐに使用できるセルです。 VR構造のため、面倒な定期的な水の追加（トッピング）が不要になります。 また、難燃性の素材を使用した特殊なバルブを採用し、火災の危険性を完全に排除しています。
ゲル電池はバルブ制御式のため、メンテナンスがほとんど必要ありません。 これらの製品は、フローティングおよびサイクリックアプリケーションにおいて優れた性能を発揮し、セルの寿命が尽きるまで信頼性を失うことはありません。 ポジティブ・スパインには、スズを多く含む特殊な耐腐食性合金が使用されており、セルの寿命が尽きるまで良好な性能を発揮します。
逆に、通常の電池はグリッド用の従来の合金で作られており、寿命も長くありません。 しかし、メンテナンスの面で問題があり、太陽電池に比べてコストが上昇してしまいます。 定期的な補充電、端子やワッシャー、ボルト・ナットの清掃、定期的な均等充電などがメンテナンスの一例です。
太陽電池パネル→バッテリー→チャージコントローラーの接続方法。
チャージコントローラーは、太陽電池パネルとバッテリーの間に接続されます。
