家庭用太陽光発電インバータ

家庭用太陽光発電インバータ

 

 

インバーターは太陽光発電システム自体の DC 定格と一致している必要があります。したがって、6 キロワット (kW) システムの場合、それに適合するために 6000 W 程度のインバーターが必要になります。

 

 

 

ここでのインバータの容量とは、インバータが動作して電力を供給できる最大電力制限需要を意味します。 理想的には、756-1000 W 以内のインバーターが家庭に最適です。

 

 

 

グリッド電力を使用する場合と同様に、一般家庭を効率的に運営するのに十分な電力を生成します。 5kwのソーラーシステムで洗濯機、エアコン、冷蔵庫、給湯器、オーブン、テレビを動かすことができます。 ご自宅にこれらの機器がある場合は、5kWのソーラーシステムで十分です。

 

 

 

多くの人は、どのパネルを選択すべきか考えるのに何時間も費やし、システムの他のコンポーネントについては考えていません。

しかし、システムの本当の心臓部は太陽光発電インバーターで、これは非常に賢いキットであり、一般的な小規模/家庭用システムでは (サイズによって異なります) 500 ポンドから 1,200 ポンドの費用がかかります。 一般的な商用規模のインバーター (20 kW) の価格は、1,500 ポンドから 4,500 ポンドの範囲になります。 これだけの金額を支払うのであれば、何を購入するのかをよく読んでみる価値があります。

 

 

パネルは DC (直流) 電気を生成します。 しかし、国の送電網と家庭内のすべての電気製品は AC (交流) 電力で稼働しています。 インバータの主なタスクは、供給電圧と同期して DC を AC に変換することです。 また、送電網が停電した場合にシステムを保護し、国内送電網で作業しているエンジニアを保護するための重要な安全機能も備えています。 簡単そうに聞こえますが、読み進めていくと、いくつかの賢い点が見えてくるでしょう。

 

 

 

実際、太陽光発電業界では、次の 5 種類の太陽光インバーターが使用されています。

ストリングインバータ。

マイクロインバータ。

電力オプティマイザー用に設計されたインバーター。

ハイブリッドインバータ: 蓄電池と太陽光発電。

セントラルインバータ。

それぞれについて以下で説明します。 ブランドの比較については、当社の最高のインバーターのページをご覧ください。

ストリングインバータ

ストリング インバータは、英国で国内および小規模商用システム (最大約 1MW) に使用される「標準」インバータです。

太陽光発電における「ストリング」は、直列に配線され、インバーターに接続されたパネルのグループ (通常は最大 14 枚) です。 インバータには、最大 12 個のストリングを並列に接続できる入力があります。

 

 

インバーターは、最大電力点追跡 (MPPT) を使用して各ストリングのパフォーマンスを最適化します。 一部の製品は他の製品よりも優れたパフォーマンスを発揮するため、プレミアム ソーラー インバーターがプロジェクトにとって価値があるかどうかを検討する価値があります。

 

 

マイクロインバータは非常に小型の太陽光インバータで、パネルごとに 1 つ収まるように設計されており、パネルの後ろに取り付けられます。 各パネルがアレイの残りの部分から独立して動作できるため、各パネルの最適な動作が可能になります。 これらは、複雑な屋根レイアウトや日陰の問題がある場合に特に効果的です。 全体的なマイクロインバータは、アレイからの出力を 5 パーセント -30 パーセント増加させることができます。 欠点は、初期費用がかかることです。 さらに、システムの「パワーエレクトロニクス」は屋根の高さに設置されているため、パネルへのアクセスにコストがかかる場合（足場が必要な傾斜屋根など）、メンテナンスのコストが高くなる可能性があります。

 

 

Enphase マイクロインバータは、おそらく市場で最もよく知られているマイクロインバータです。

パワーオプティマイザーとインバーター: SolarEdge / Tigo

「パワー オプティマイザー」ベースのシステムは、おそらくストリング インバーターとマイクロ インバーターの長所を組み合わせたものです。 パワー オプティマイザー システムでは、パネルごとに「全体」のインバーターを設置するのではなく、各パネルの後ろにパワー オプティマイザーを設置するだけでなく、よりアクセスしやすい場所にインバーターを設置します。 したがって、「パネルレベル」に設置される電子機器を最小限に抑えながら、各パネルの出力の最適化が可能になります。 日陰がある場所や複雑な屋根レイアウトの場合に特に効果的です。

パワー オプティマイザーを使用したシステムは、マイクロ インバーター パワー エレクトロニクスを使用したシステムよりもコストが低くなります。 さらに、パワー オプティマイザーを使用したシステムはよりシンプルであり、最適なパフォーマンスに必要な最低限のものだけを複製するため、パワー オプティマイザー システムはマイクロ インバーター システムよりも故障する可能性が低く、屋根レベルでの故障の可能性が低くなります。

 

 

ソーラーエッジシステムについて詳しくは、こちらをご覧ください。

 

 

ハイブリッド インバータは、太陽光発電とバッテリ インバータを 1 つのユニットに組み合わせたもので、太陽光 (または風力) で生成された DC 電力を直接 AC に変換したり、AC に変換する前にバッテリに通して蓄電したりすることができます。 標準の「一方向」(DC から AC) インバータとは異なり、ハイブリッド インバータは「両方向」で動作し、AC 電力を系統または発電機から取得し、DC に変換してバッテリに蓄えることができます。

 

 

 

標準の「ストリング」インバーターなど、別のタイプのインバーターで設計されたシステムにバッテリーストレージを追加することもできます。 ただし、バッテリーは以下の回路図のように AC 結合されます。つまり、ソーラー パネルからの余剰電力は DC から AC に変換され、再び AC に戻ってバッテリーに蓄えられます。

 

 

AC 結合は AC から DC への変換損失を増加させるため、DC 結合ほど効率的ではありません。 上の回路図のように、DC から AC に変換する前に、余った太陽光をバッテリーに蓄えることをお勧めします。 ハイブリッド インバーターを使用するということは、蓄電池と太陽光発電システムを組み合わせた場合に必要なインバーターが 1 台だけであることも意味します。 ハイブリッド インバーターを使用して、蓄電なしで太陽光発電システムを設置し、後日蓄電を追加することができます。

非常に人気のある Tesla Powerwall 2 を含め、ほとんどの蓄電池システムは実際には AC 結合されています。AC 結合は、すでに太陽光インバーターが設置されている既存の太陽光発電システムにバッテリーを改造する場合に意味があります。 ただし、新しい建築物やストレージを備えた新しい太陽光発電システムの場合は、ハイブリッド インバーターの方が合理的です。

 

セントラルインバータ

 

中央インバータ ユニットのサイズは約 100kW からであるため、家庭用または小規模の商用システムには適していません。 それらは最大4MWまで大きくなり、電力を1か所に「集中化」するために大規模な太陽光発電施設で一般的に使用されます。 文字列結合器は、パネルの並列文字列を結合するために使用されます。 これらは次に再結合されて中央のインバータに供給されます。 代替案は、多数の小型ストリング インバータを使用して、「分散アーキテクチャ」を作成することです。

大規模な場合、セントラル パワーコンディショナは、サイトごとに必要なパワーコンディショナの数が少ないため、ストリング パワーコンディショナよりも安価なソリューションを提供します。 たとえば、20 MW の太陽光発電施設では、5 ～ 10 個のセントラル インバータとコンバイナ ボックスを使用することも、数百個のストリング インバータを使用することもできます。 これがセントラルインバータを使用する主な理由です。 ストリング インバーターは一般に、より詳細なエネルギー最適化を提供します (最大電力点追跡により)。 さらに、1 つのストリングまたはインバーターが故障した場合でも、太陽光発電所の電力のごく一部しか失われないという利点もあります。 中央のインバータでは、1 台のインバータが停止すると、さらに多くの電力が失われます。 さらに、セントラル・インバータのトラブルシューティングおよび/または修理は、ストリング・インバータのトラブルシューティングおよび/または修理よりも専門的な職業です。 また、バックアップのセントラル インバータを保持するよりも、ストリング インバータの予備を保持する方がはるかに安価です。

英国では、小規模な太陽光発電施設 (最大 5MW) では、ストリング・インバーターが好まれる傾向にあります。

 

 

完全自動運転

 

日の出後、太陽電池モジュールによって十分な出力が生成されるとすぐに、制御ユニットは商用線の電圧と周波数、およびパネルで利用可能なエネルギーの監視を開始します。 十分な太陽光が受け取られると、太陽光インバーターは公共送電網への電力供給を開始します。 設置の種類にもよりますが、数ワットの太陽光発電で十分です。

インバータは、太陽電池モジュールから常に最大の電力を引き出すように動作し続けます。 この機能は MPPT (最大電力点追跡) と呼ばれ、99% 以上の精度で実行されます。 暗くなって、提供されるエネルギーが公共送電網に供給するのに十分でなくなると、インバーターは自動的に送電網への接続を切断し、動作を停止します。もちろん、すべての設定とデータは保存されます。

系統監視、安全遮断

インバータは最低限の安全基準を満たし、業界標準の保護設定に準拠する必要があります。 これは、電圧と周波数を監視し、不規則な送電網状態（公共施設の停電や停電など）が発生した場合には動作を停止する必要があることを意味します。 保護設定が違反されると、グリッドへのフィードが停止されます。 これは重要。 停電が発生した場合、エンジニアは送電線の故障箇所を発見する作業を行います。 システムがまだ電力網に電力を供給している場合、明らかにこれを行うことはできません。

インバータには、商用送電網からの DC 側のガルバニック分離を保証する高周波変圧器も備えています。

 

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