完璧なソーラーバッテリーの使うガイド

太陽光発電はクリーンエネルギーとして人目を引かれています。この発電方法は、ソーラーパネルと太陽の光を使って発電を行うシステムとなり、使用されるソーラーパネルは複数のセルをくみあわせて構成されています。実際には、ソーラーパネルが光起電力効果を利用して、太陽光を電気エネルギーに変換し発電しています。そのソーラーバッテリーがソーラーパネルから発電した電力を貯めます。

ソーラーバッテリーとは

太陽光発電システムは非常に便利ですが、日中、光を浴びている時のみ発電し、その電力を蓄えることができません。ですので、発電した電力を例えば夜間に利用しようとすると、電力をわたくわえる電池を別で用意する必要があります。

そこで利用されているのがソーラーバッテリーです。太陽電池を導入することで、発電した電力を消費するだけでなく、エネルギー貯蔵バッテリーとして蓄えて使用できることで、電気の自給自足につながり、停電にも対応可能なシステムになります。

太陽光発電システムに必要な部品

まず動画を見て、太陽光発電を行うにはいくつか部品を了解しましょう。

ソーラーパネル

太陽光から電力を生み出す発電機です。日の当たる場所に設置します。

架台

ソーラーパネルを設置する為の架台も必要となります。設置場所の形状に合わせて架台を選定します。

パワーコンディショナ

ソーラーパネルで発電した電力を、パワーコンディショナを使い直流から交流に変換することで電化製品を使用すること出来るようになります。

ソーラーバッテリー

太陽光発電システムが発電した電気を蓄える太陽電池です。夜間や停電時なども安心して発電した電気を使用できます。

電力量計

売電量メーターと買電量メーターが有り、それぞれの電力量を計測します。

発電量モニター

発電量や消費した電力量を表示するモニターです。

ソーラーパネルをいくつ接続する必要があるか

設置可能な面積にもよりますが、ソーラーパネルは接続する枚数によって発電量が増加します。

一般的な家庭の場合3〜4.5kWの発電量があれば、日中の電気代がまかなえると試算されています。ソーラーパネルの種類によって最大出力が決まっているため、200wであれば20枚、250wであれば16枚のソーラーパネルが必要となります。

太陽光発電システムに使用できるバッテリーの種類

太陽光発電システムに使用可能な太陽電池にはいくつか種類があります。

鉛蓄電池

自動車や船舶などのアプリケーションシナリオで一般的な充電式バッテリーで、深い放電と繰り返す放電に強い電池です。太陽光バッテリーとして利用される程普及しています。しかし、リチウム電池の普及により、船舶用バッテリー、バイクバッテリーなどの電池がリチウム電池を使用されます。

EB蓄電池

フォークリフトなど、物を持ち上げたりする場合に多量に電気をする機械に使用されています。

ニッケル水素電池

大型の設備で使用される事がある蓄電池です。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリー

公共、商業用、および家庭用エネルギー貯蔵システムでよく利用されるエネルギー貯蔵太陽光電池です。サイズも小さいため扱いやすい点と、充電サイクルも長い為、ソーラーリチウムイオンバッテリーとして最も普及しています。フォークリフトバッテリーなどとしてよく活用されます。

NAS蓄電池

大規模な電力システムに用いられる蓄電池です。

太陽光バッテリーの役割とは

太陽光発電システムに使用される太陽光電池ですが、その大きな役割は蓄電池としての機能を使い、太陽光が発電できない夜間、停電などに、溜めていた電力を使用することです。そうすることで、夜間電力を電力会社から購入する量を減らすことに繋がり、節電することができます。

また、非常時の電源としても大きな効果を発揮します。災害時に停電などが発生した場合に非常用電源として利用することが可能です。

他にも、FIT制度の電力買取り期間終了後に自家消費に電力を利用できる為、電気の購入量を抑える事ができ、金銭的なメリットを生み出すことが可能です。蓄えられた電力が使い切っていないと電力会社に売ることもできます。

どんな仕様のソーラーバッテリーがあるのか

ソーラーバッテリーは12v、24v48vや51.2vの太陽光バッテリーを使ってシステムを構築します。24vは12vのバッテリーを2パック、48vは12vリチウムイオンバッテリーを4パック直列接続して使用できます。

12vソーラーバッテリー

48vソーラーバッテリー

51.2vソーラーバッテリー

ソーラーバッテリーの選び方

ソーラーバッテリーには、リン酸鉄リチウムイオンのソーラーバッテリーをお勧めします。

太陽光バッテリーの中でも、寿命が長く、サイズが小さくコンパクトであることで設置に必要なスペースや重量を削減することが見込める為、様々なメリットを得ることができます。

ソーラーリチウムイオンバッテリーのメリット

ここでは、ソーラーリチウムイオンバッテリーのメリットについて、鉛蓄電池（ディープサイクルバッテリー）と比較しながら、項目に分けて確認していきます。

ディープサイクル

ソーラーリチウムイオンバッテリーはディープサイクルバッテリーとなっていて、4,000回のサイクル回数があります。繰り返しの充放電に強くて、鉛蓄電池より頻繁的に電池を替える必要がないため太陽光発電に適しています。

寿命

蓄電池の充放電サイクルの回数で比較します。

このように、ソーラーリチウムイオンバッテリーは鉛蓄電池の8倍の寿命を持っています。一日一回完全的に充放電しても約十年を使え、長寿命なバッテリーです。

エネルギー

次に、重量エネルギー密度（wh/kg）で比較してみます。

重量あたりのエネルギー密度でも2倍以上の差があり、ソーラーリチウムイオンバッテリーは同じエネルギーを生み出すバッテリーでも軽量な構成にすることが出来ます。

高効率

効率に関しては充放電効率で比較します。

充電した電力を効率良く利用できることもソーラーリチウムイオンバッテリー優れた性能の一つです。

メンテンス

定期的に清掃、補水作業が必要となる鉛蓄電池と比較して、ソーラーリチウムイオンバッテリーはメンテナンスがほとんど必要ありません。1日1サイクルで使用する場合、約10年間メンテナンスを必要としません。

設置スペース

多くの電気機器にとってスペースコストは重要な要素です。 ソーラーリチウムイオンバッテリーは、同出力の鉛蓄電池と比較した場合、70%程度体積の軽減が見込めます。だから、ほかの電池と比べて設置スペースに要求が小さいです。

ソーラーリチウムイオンバッテリーのデメリット

ソーラーリチウムイオンバッテリーのデメリットに関しても、鉛蓄電池（ディープサイクルバッテリー）と比較しながら、項目に分け確認してみます。

コスト

購入する値段で比較すると、ソーラーリチウムイオンバッテリーの方が高額です。これには、原材料のコストと製造コストが高いことが影響しており、デメリットであると言えます。

ただし、ランニングコストの観点では、サイクル回数の多いソーラーリチウムイオンバッテリーの方がコスト面でも優れていると言えます。長い時間で電池を交換する必要はありません。2、3年ごとに交換しなければならない鉛蓄電池に比べて、リチウムイオン電池の1日あたりの平均コストは鉛蓄電池より低いです。

危険が伴う

リチウムイオンバッテリーは、発火や破裂などが発生する可能性が有ります。その為、危険な状態を防ぐために、バッテリー保護回路（bms）が組み込まれるなど、安全面に配慮されたバッテリー設計となっており、安心して使用する事が可能です。

なぜ太陽光発電を設置するのか

Ⅰ太陽光発電のメリットの一つは発電時にCO₂を排出しないことです。地球温暖化の原因の一つと言われているCO₂を抑える環境に優しい発電方法です。

Ⅱ金銭面でも、電気代の節約に繋がったり、売電収入を得る事も可能です。

Ⅲ災害時などに停電が発生した際など、非常用電源として機能します。

これらの点は、太陽光発電を設置する理由になるのではないでしょうか？但し、太陽光発電は太陽の光が当たっている時しか発電しません。せっかく発電しても夜間は電気を購入する必要があり、停電時も日が照っていない時間は利用できません。そのような時に効果を発揮するのが太陽光電池です。太陽光電池を導入することで、発電した電気を溜めて、必要な時に利用する使い方が可能となります。

家に電力を提供するために必要なソーラーバッテリーの容量

太陽光発電をすでに設置している家庭を想定します。一般的な家庭の場合3〜4.5kWの太陽光パネルを設置していますので、この数字を参考に必要となるソーラーバッテリーの容量を見積ります。この出力の太陽光パネルの場合、1日の発電量は9.3kWh〜12.5kWhとなります。家族構成によって異なりますが、ここから日中の使用電力量を差し引いた数字をソーラーバッテリーに蓄電する事が出来ます。

仮に日中に4kWhの電力を使用されている場合、5.3kWh〜8.5kWhを蓄電可能で、この容量を貯められるソーラーバッテリーが有れば、夜間も発電した電気対応可能です。 また、災害時を想定した場合でも、7k ahのバッテリー容量が有れば安心だと考えられています。

ソーラーバッテリーの充電方法

太陽光発電システムで発電される電気は直流です。これをパワーコンディショナによって交流に変換し て家庭用電力として利用しています。

ソーラーリチウムイオンバッテリーを充電する場合、交流に変換された電気を再度直流に変換する必要があり、ソーラーバッテリー用のパワーコンディショナを直流に変換し、充電する必要がありますが、リチウムイオン専用の充電器はその機能があるので、特にパワーコンディショナを準備する必要がありません。

太陽光パネルで直接にソーラーバッテリーを充電できますが、MPPTを接続するのはすすめです。MPPTとは最大電力点追従制御で、太陽光パネルから発電した電量の電圧をソーラーバッテリーと一致させることができます。

太陽光発電システムは住宅に何時間電力を提供できるか

太陽光発電は日が照っている時しか発電することが出来ません。この事から天候や季節によって発電 可能な時間帯は異なります。

冬になると日が短くなり7:00〜17:00の間発電し、日が長くなる6月付近であれば、5:00〜19:00の間発電します。日射時間が短い時期は発電量も低下します。このように、太陽光システムの発電量には不安定な部分があります。このような点も太陽光バッテリーを導入することで、システムの安定性が向上します。

知識を身につけて安全にソーラーバッテリーを利用しましょう

どのように使えば良いのか、また使用する際に注意すべきポイントを確認します。

⚪︎ 必要な容量を想定し、要求を満たすソーラーバッテリーを準備する事が大切です。

⚪︎ 蓄電の仕方にも種類があります。 電気料金を抑えるべく経済的な利点を重視するのか、停電を常に想定して運用するのかでも使い方が変わってきます。どのように使っていくのかも考えておく事が大切です。

⚪︎ 蓄電方法や停電時の挙動など予め設定することが多いです。設定の確認を必ず行って下さい。

⚪︎ 対応する電圧を確認してください。100Vのみ対応するタイプはエアコンに使用できないなど制限があります。

⚪︎ 停電時の使い分けとして、全負荷型と特定負荷型があります。 特徴を理解して導入してください。

まとめ

太陽光発電システムを導入する上でソーラーバッテリーを含めたシステム構成とすることで、どういった利点を得られるかが確認出来ました。経済面、環境面、安全面など複数の観点からも、太陽光発電システムと相性が良く、導入のメリットがあります。

また、ソーラーリチウムイオンバッテリーを採用することが、鉛蓄電池（ディープサイクルバッテリー）と比較しても寿命が長く、重量や設置コストを削減、メンテナンス性などが優れていることから、ソーラーバッテリーに適していることも確認できます。