太陽光発電システムの仕組み／ソーラー発電システム

当ページでは、太陽光発電システムの仕組みと必要な設備、また機器類の解説をいたします。

太陽光発電システムの仕組み自体は、特に難しいものではありませんが、バッテリー容量や種類、インバーターの最大出力電力に応じたケーブルの太さの選定など、正しく理解していなければ火災や爆発の原因となる恐れもあり危険です。

まずは、初心者の方々にもわかりやすいよう、基本的な太陽光発電システムの仕組みと、各設備機器の役割について説明してまいります。

太陽光発電システムに必要な機器類また接続は以下のような配線図となります。各機器類の役割に関しましては、以下順を追って説明いたします。

太陽光発電システムに必要な機器の名称

1. 太陽光パネル（ソーラーパネル）
2. チャージコントローラー
3. バッテリー（蓄電池）
4. DC−ACインバーター（通称：インバーター）
5. 接続ケーブル
   • ソーラーパネル⇒チャージコントローラー（CVまたはH−CVケーブル）
   • チャージコントローラー⇒バッテリー（VFFケーブル、KVまたはKIVケーブル）
   • バッテリー⇒インバーター（KIVまたはH−KIVケーブル）
6. 充電器（予備で用意しておくと安心です）

PWM制御方式チャージコントローラー

（Pulse Width Modulation）の略で、パルス制御方式ともいいます。
独立系の太陽光発電システムでは、最も一般的な制御方式のコントローラーで格安で手に入ります。（千円〜2万円程度）
20Wパネル程度までの実験用でしたらPWMで充分です。

MPPT制御方式チャージコントローラー

（Maximum Power Point Tracking）の略で、最大電力点追従制御方式ともいいます。
住宅・産業用の高効率チャージコントローラーとして開発されました。PWM方式と比べると高価になりますが、変換効率で計算すると、なんと「97％〜99％」という高効率性を誇ります。実感では最もよい発電環境において2倍近い充電速度を得られます。
当サイトでは、日本製、中国製、アメリカ製、ドイツ製を販売しております。コスト面では、中国製10A容量が1万円程度となり、以前と比べお求めやすくなりました。大容量のものになりますと、13万円を超えるものもあります。
本格的なソーラー発電を始められるのであれば、こちらがオススメです。

電気自動車などでは、リチウムイオン電池が使われていますが非常に高価なので現実的ではありません。コストパフォーマンスの高さでは、ディープイサイクルバッテリーが群を抜きます。また、自動車始動用のものでも全く問題ありません。（【蓄電システム.com】のセット商品にも採用しております）

12V仕様または24V仕様（12Vを2個直列に接続）で設計されることが多く、前項で解説したチャージコントローラーも12V／24Vで設計されているものが多いのが現状です。バッテリー容量の単位は、「50Ah」などと表示し、12V、50Aの電流を1時間取り出せることになっています。

インバーターの規格は、「正弦波 定格出力700W、最大出力（瞬間1200W）」「擬似正弦波定格出力120W、最大出力（サージ電力）300W」のように表記されています。

「正弦波」と「擬似正弦波」の違いにつきましては、以下よりご確認ください。

価格が1万円以下となるインバーターに関しましては、連続使用時間が3〜5時間程度の耐用時間となりますのでご理解ください。また、使用機器の種類によっては、擬似正弦波式インバーターでは動作しない、または誤動作の恐れがありますので、ご注意ください。

実は、このインバーターの選定方法や選定基準の質問がとても多く寄せられており、その中から重要項目をピックアップして以下ご紹介いたします。

1.ソーラーパネルとチャージコントローラー間の接続ケーブル

一般的に、CVケーブルまたはH−CVケーブルという種類のものを使用します。また、屋外配線の場合には防水仕様のケーブルが必要です。

但し、20W〜50W程度までの実験的な太陽光パネルでは、ケーブルの中を流れる電流値が大きくないので、0.5SQ程度の細いものでも問題ありません。（SQ：スクエアと読みます。「0.5」は断面積のことを指し単位は「mm²」です。また、許容電流値は9Aあります）

※当ページ最下部にケーブルの太さに関する仕様データを掲載してあります。

※チャージコントローラーの仕様でも、5A程度のものは、太いケーブルを接続できないものもありますので注意が必要です。

2.チャージコントローラーとバッテリー間の接続ケーブル

一般的に、VFFケーブル、KVケーブルまたはKIVケーブルという種類のケーブルを使用しますが、電力損失の少ないなるべく太めのケーブルを使用して、バッテリー端子との接続は、丸型端子やスピードターミナルで確実に接続してください。ブースターコードに付属しているようなワニ口クリップでは電力損出が大きくなります。（別表：ケーブル仕様表を参照）

3.バッテリーとインバーター間の接続ケーブル

KIVまたはH−KIVケーブルという種類のケーブルで、正極（＋）と負極（−）を間違えないように赤（＋）、黒（−）に分けます。

ここで一番重要なのは、インバーターの出力電流値に応じたケーブルを使う必要があるということです。もし、このケーブルの選定を間違えると火災や爆発の危険がありますので、必ず以下数値をお守りください。

一般家庭で使う電源コンセントでは、「AC100V」を使いますが、ここでは電源元となるバッテリーは「DC12V」となりますので、これだけで電流値は理論上約9倍となります。

当ページ最下部にある別表：ケーブル仕様表をご覧ください。

10Aの許容電流では、ごく普通にある「100V用ケーブル」で十分ですが、83Aでは、若干の余裕を考えて22SQ（外形10.5mm）のケーブルを使う必要があるのです。実際には、1,000Wを出力するためのインバーターであれば、1,500W出力のできるものを使用しますので、
1,500W÷12V＝128A　となりますので、
仕様表から38SQ（外形13mm）もの太いケーブルが必要であることがわかります。
（感電したら大変です！）

40Aの充電器に太いケーブルが付属しているのはこのためなのです。

また、これくらい太いケーブルになりますと、接続端子の加工には特別な工具も必要となりますので、用途に応じたケーブル選定や加工のご相談は【蓄電システム.com】までご連絡ください。

※予備的にあれば便利です

ただし、放電状態のまま長期間放置しますと、バッテリー自体の劣化が進み、早いときでは6ヶ月程度で交換が必要となることもあります。

バッテリーメーカーの公称する3〜4年を十分に使用するためには、全く使用していない場合でも、1ヶ月に1回程度は充電してあげる必要があります。（但し、全体の容量は徐々に減っていきます）

また、充電器は、バッテリー容量に応じた電流値を持つものが必要となります。
概ねバッテリー容量に対し1／10を目安に選択してください。お問合せいただければ、アドバイスや具体的な商品をご案内することも可能です。

ここ数年で、ソーラーパネルの価格も1／3程度まで下がってきており、また中国製の品質の高いパネルも流通するようになってきました。

「自然エネルギー」を活用した発電は、とても楽しいものです。

秋葉原にある【蓄電システム.com】の実店舗ではソーラーパネルだけでなく、各種設備機器も展示販売しておりますので、お近くにお立ち寄りの際は、ぜひ来社ください。

別表：ケーブル仕様表