再生可能エネルギーに対する世界的な注目が高まり続ける中、太陽電池蓄電システムは、エネルギーの自立、コスト削減、環境への責任を追求する家庭にとって主流の選択肢となっています。
太陽電池の適切な数を決定するには、エネルギー需要、システムコンポーネント、使用シナリオを体系的に分析する必要があります。この記事では、主な影響要因と計算方法を詳しく説明し、「あなたの家には実際に太陽電池が何個必要か?」という核心的な質問に答えるのに役立ちます。
家庭の電力需要のために太陽電池を設置する理由
太陽電池は住宅用太陽光発電システムの「エネルギー貯蔵庫」として機能します。これらは太陽光発電の断続的な性質に対処するだけでなく、次のような複数の実用的な価値を解き放ちます。
エネルギーの独立性: 電力網への依存を軽減し、停電や電力網の障害時にも継続的な電力供給を確保します。
コストの節約: 日中に生成された余剰の太陽エネルギーを夜間の使用に備えて蓄え、ピーク時の電気料金を回避し、自家発電の利用を最大限に高めます。{0}
環境保護と排出量削減: クリーンな太陽エネルギーの利用効率を向上させ、グリッド電力に関連する炭素排出量を削減します。
緊急バックアップ: 緊急時に冷蔵庫、医療機器、通信機器などの重要な負荷に信頼性の高い電力を供給します。
ピークカットとバレーフィリング: 電気料金設定メカニズムの使用時間を活用して、オフピーク（低価格）期間にエネルギーを蓄え、ピーク（高-価格）期間に使用して、長期的な電気代を削減します。-
バッテリーの必要性を判断するために、家庭の 1 日の電気使用量を計算するにはどうすればよいですか?
毎日の電力消費量は、バッテリー要件を計算するための基礎データであり、バッテリー バンクが保存する必要があるエネルギーの総量を直接反映します。
計算方法: すべての電気機器をリストし、その定格電力と毎日の使用時間を記録します。定格電力の単位はワット（W）です。 1 日の総消費電力量は、次の式を使用して計算します。1 日の電力消費量 (kWh)=Σ (デバイスの電力 (kW) × 1 日の使用時間 (h))。
例: 150 W 冷蔵庫を 24 時間稼働 + 5 LED ライト (各 10 W) を 5 時間使用 + 10 W ルーターを 24 時間稼働。計算プロセスは 0.15kW × 24h + 0.05kW × 5h + 0.01kW × 24h となり、1 日あたり 4.09kWh となります。
注: クリティカルな負荷と非クリティカルな負荷を区別してください。-重要な負荷とは、停電時の使用に不可欠なデバイスを指します。予期しない電力需要やシステム損失に対処できるよう、10% ～ 20% のマージンを確保してください。
ソーラーパネルの容量は必要なバッテリーの数にどのような影響を与えますか?
ソーラーパネルの容量とバッテリーストレージは相互依存しています。ソーラーパネルは充電用のエネルギーを生成する役割を担っており、そのサイズはバッテリー構成に直接影響します。
マッチング原理: ソーラー パネルの総電力は、家庭の毎日の電力消費をカバーし、利用可能な日照時間内にバッテリーを完全に充電するのに十分でなければなりません。
計算式: 必要なソーラーパネル電力 (W) ≈ (1 日の消費電力 (kWh) + 1 日のバッテリー充電容量 (kWh)) ÷ (地域のピーク日照時間 (h) × システム効率)。システム効率の範囲は 0.8 ～ 0.85 です。
実用的な重要性: ソーラー パネルの容量が不十分だとバッテリーの充電が不十分になり、エネルギー ギャップを補うために追加のバッテリーが必要になります。合理的な規制のない過剰な容量は、過充電やリソースの無駄を引き起こす可能性があります。たとえば、1 日の電力消費量が 10kWh、ピーク太陽光が 4 時間ある家庭では、サポート バッテリー バンクを安定して充電するには約 4kW のソーラー パネルが必要です。
太陽電池を完全に充電するには何時間の太陽光が必要ですか?
充電時間は、太陽電池次の 3 つの主要な要因によって決まり、地域によって大きく異なります。
主な影響要因: ソーラー パネルの電力、バッテリー容量、地域のピーク日照時間。ソーラーパネルの電力が大きいほど充電時間が短縮されます。バッテリー容量が大きくなると、より多くのエネルギー入力が必要になります。局所的なピーク日照時間とは、太陽光の強度が効果的な充電に十分であるときの 1 日の継続時間を指します。
一般的な計算: 充電時間 (h) ≈ バッテリー容量 (kWh) ÷ (ソーラー パネルの電力 (kW) × システムの充電効率)。システムの充電効率は 0.8 ～ 0.9 の範囲です。
地域の参考: 中国のほとんどの地域では、1 日の日照時間のピークは 3 ～ 5 時間ですが、新疆やチベットなどの地域では 5 ～ 6 時間に達する場合があります。南部の雨が多い地域では 2.5 ～ 3.5 時間しかない場合があります。 10kWh バッテリーと 4kW ソーラーパネルを組み合わせた場合、ピーク太陽光が 4 時間ある理想的な条件下では、約 3 ～ 4 時間で完全に充電できます。
家に24時間365日電力を供給するには、何個の太陽電池が必要ですか?
24 時間の電力供給を実現するには、バッテリーが夜間の使用に十分なエネルギーを蓄える必要があります。計算では、実際の消費電力とシステム効率を考慮する必要があります。
基本計算式：必要な電池公称容量（kWh） （1日の総消費電力量（kWh）×1日）÷（電池の放電深度×放電効率）以上。放電効率は０．９である。
電池タイプの違い: 家庭で一般的に使用されているリン酸鉄リチウム電池の放電深度は 80% ～ 90% ですが、ゲル電池の放電深度は約 50% です。
実践例: 1 日の消費電力が 4.09kWh の家庭では、放電深度 90% のリン酸鉄リチウム電池を使用しています。必要容量は4.09÷(0.9×0.9)で計算され、約5.05kWhとなります。冗長性を高めるために、1 つの 5kWh バッテリー モジュールまたは 2 つの 3kWh モジュールを選択できます。
夜間蓄電：実際に電池は何個必要ですか？
夜間電力貯蔵は重要な負荷に焦点を当て、24 時間のフル電力供給よりも的を絞った計算を行います。
ステップ 1: 夜間の負荷を特定します。夜間に動作する照明、テレビ、ルーター、冷蔵庫など、日没後に使用される機器に注目してください。
ステップ 2: 夜間電力消費量を計算します。夜間のみ使用されるデバイスのエネルギー消費量をまとめます。たとえば、LED照明5台の消費電力量は0.25kWh、テレビは0.24kWh、冷蔵庫は0.5kWhで、合計の夜間電力消費量は0.99kWhとなります。
ステップ 3: バッテリーの数を決定します。上記の計算式から、夜間消費電力量が1kWhの家庭では、放電深度と効率を考慮して1.3～1.5kWhのリン酸鉄リチウム電池が必要となります。ほとんどの家庭では、信頼性の高い夜間電力供給のために 3 ～ 10kWh のバッテリー容量が必要で、標準的な 5kWh モジュール 1 ～ 2 個に相当します。
数日間にわたる停電に備えたバッテリー容量の見積もり{0}}
長期にわたる停電が発生しやすい地域では、バッテリーが重要な負荷の電力需要を数日間カバーする必要があります。
基本計算式: バッテリー容量 (kWh) (重要な負荷の 1 日あたりの消費電力 (kWh) × 予想される停電日数) ÷ (放電深度 × 放電効率) 以上。
重要なパラメータ: 「予想される停止日数」は、通常 3 ～ 5 日の範囲です。通常の地域では 3 日、遠隔地や災害が発生しやすい地域では 5 日以上かかります。-
計算例: 重要負荷の 1 日の電力消費量が 2kWh の家庭は、3 日間の停電に備え、放電深度 80% のリン酸鉄リチウム電池を使用します。必要な容量は、(2×3)÷(0.8×0.9)で計算され、約8.33kWhとなります。合計容量 10kWh の 5kWh モジュールを 2 つ選択すると、十分な冗長性を提供できます。
太陽電池の蓄電量と-使用時間率-: 知っておくべきこと
使用時間帯の電気料金設定メカニズムは、オフピーク時にエネルギーを貯蔵し、ピーク時にそれを使用することにより、バッテリー ストレージのコスト削減の機会を生み出します。-
価格設定メカニズムを理解する: 系統電力はピーク期、平坦期、谷期に分けられ、対応する電力価格はそれぞれ高、中、低となります。ピーク時間帯は通常、夕方の家庭用電力消費ピーク、17:00 から 22:00 に対応します。バレー期間は主に深夜、23:00 から翌日 7:00 までです。
バッテリー容量の選択: ピークバレーのアービトラージを通じてコストを節約するには、バッテリー容量がバレー期間からピーク期間に移行する予定の電力量と一致する必要があります。{0}}たとえば、ピーク時の電力消費量が 8kWh の家庭では、効率の損失を考慮すると、約 10kWh のバッテリーが必要になります。
システム調整要件: バッテリーの充電と放電を自動的に制御するには、ハイブリッド インバーターが必要です。コスト削減効果を最大限に高めるために、谷期には充電し（太陽エネルギーまたは送電網を使用）、ピーク期には放電するようにしてください。-
太陽電池で家庭のエネルギー使用量を相殺する戦略
グリッド電力消費のオフセットを最大化するには、ソーラーパネル、バッテリー、電力使用習慣を調整し、目標を絞った戦略を策定する必要があります。
自家消費を優先する: 日中は余った太陽エネルギーをバッテリーの充電に使用し、夜間は系統電力の代わりに蓄えられた電気を使用することで、ピーク時間や通常の系統電力への依存度を軽減します。-
負荷シフト: 洗濯機や給湯器などの高出力機器の使用時間を日中の太陽光発電のピーク時間帯に調整し、これらの負荷用に電力を蓄えるバッテリーの必要性を減らします。{0}
バッテリーサイクルの最適化: リン酸鉄リチウムバッテリーを除き、頻繁な深放電を避けてください。電力レベルを 20% ～ 80% に維持して、バッテリ寿命を延ばし、重要なニーズに対応するエネルギー貯蔵供給を確保します。
システム監視: インテリジェントな監視ツールを使用して、発電、蓄電、消費データを追跡し、電力使用パターンとシステム設定を調整し、オフセット効率を向上させます。
過剰な太陽光発電がバッテリーの性能に影響を与えるのはなぜですか?
適切な管理を行わないと、過剰な太陽光発電によりバッテリーが損傷し、システム効率が低下する可能性があります。
過充電のリスク: ソーラーパネルによって生成された電力がバッテリーの貯蔵容量を超え、系統接続や負荷の消費がない場合、バッテリーが過充電されてセルが損傷し、寿命が短くなる可能性があります。
システムの非効率: 未使用の余剰エネルギーは無駄にされるか（オフグリッド システムでは一般的）、バイパス メカニズムを通じて処理する必要があるため、エネルギー損失が増加します。{0}
熱の蓄積: 継続的な過充電または高い充電電流は過剰な熱を発生させ、バッテリー材料を劣化させ、安全上の問題を引き起こします。
Preventive measures: Install a Maximum Power Point Tracking (MPPT) solar charge controller with a conversion efficiency of >95% で充電電流を調整します。系統接続機能を備えたインバータを使用するか、発電が余剰の場合に余剰エネルギーを高出力デバイスにリダイレクトするように負荷管理システムを構成します。-
結論
家庭に電力を供給するために必要な太陽電池の数は固定値ではありません。それは毎日の電力消費量、ソーラーパネルの容量、地域の太陽光の状況、使用目的、バッテリーテクノロジーによって異なります。
使用目標には、非常用電源、ピーク バレー アービトラージ、オフグリッド生活などが含まれます。{0}{1}重要なステップは、実際のエネルギー需要を計算し、必要不可欠な負荷を明確にし、システム効率とバッテリー特性を考慮し、日照時間や電力料金政策などの地域条件と組み合わせて総合的に判断することです。
24 時間の電力供給と 1 ～ 3 日間の緊急バックアップを求める都市部のほとんどの家庭では、5 ～ 15kWh のリン酸鉄リチウム バッテリー バンクで十分です。これは、3 ～ 8kW のソーラー パネル システムと組み合わせた標準的な 5kWh モジュール 1 ～ 3 個に相当します。
オフグリッドの家庭や電力消費量が多い家庭では、通常 20kWh を超える大容量が必要です。{0}パフォーマンス、コスト、信頼性のバランスをとるために、オンサイト評価やカスタマイズされた構成については、専門の設置業者に相談することをお勧めします。{3}
