DIYで自作する小規模な独立蓄電型太陽光発電システムを構築する時に用意する機器と費用
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- 独立蓄電型太陽光発電を始める時に必要となるものと配線方法
- 目的(解決できる悩み)
- 小規模な独立蓄電型太陽光発電システムを自作する時に使う機器と費用の目安がわかるようになること
- 準備に必要な費用
- ソーラーパネル、チャージコントローラー、バッテリー、インバーターの4点で約35000円くらいです
- 目次
- 1.太陽光発電の基礎知識
- 太陽光発電って何ですか?
- 2.小規模な独立蓄電型太陽光発電システムを構築する時に用意するものとその費用
- 独立蓄電型太陽光発電で用意するものとおおまかな費用
- ソーラーパネルの役割と費用
- チャージコントローラーの役割と費用
- バッテリーの役割と費用
- インバーターの役割と費用
- 配線時に使う電線・ケーブル
- その他必要になるもの
1.太陽光発電の基礎知識
太陽光発電は、太陽の光を活用して電気を発電する発電方法です。
太陽光発電システムには、系統連係型太陽光発電と独立蓄電型太陽光発電があり、小規模な独立蓄電型太陽光発電システムなら業者に頼まなくても自分で必要なものを買ってきて構築することが可能です。
太陽光発電って何ですか?
太陽光発電とは、ソーラーパネルに自然エネルギーである太陽の光を当てて直流の電気を発電させる発電方法のことです。
電気の発電といえば、火力発電、水力発電、原子力発電などを思い浮かべると思いますが、ソーラーパネルを使っても電気を発電させることは可能です。
太陽光発電は昔からある発電方法ですが、発電効率が低くその反面発電コストが高いという相反の関係で普及していないのが現状です。
※現在の技術では光を電気に変換する効率は18%前後しかありません。
しかし、ソーラーパネルに太陽の光が当たれば電気を発電してくれるので、3000Wという住宅向けの大規模なシステムを作るのではなく、100Wという小規模なシステムを作って準備しておけば、地震などの災害が起きて商用の電気の供給が一時的に止まった場合に、スマホの充電、PCの起動、LED照明の点灯などの非常用電源用として大いに活躍できます。
現在では、太陽光発電システムの種類は、系統連係型太陽光発電システムと独立蓄電型太陽光発電システムの2種類があります。
- 系統連係型太陽光発電システム
- 系統連係型太陽光発電システムとは、太陽光発電システムの配線が電力会社の送配電網に接続している形態のことをいいます。
- 系統連係型太陽光発電システムは、システム内に電気を貯める為の蓄電池を備えておらず、ソーラーパネルで発電した電気はインバーター(パワーコンディショナー)を通して交流に変換された後は電力会社の送配電網に送られて主に電気の売電を目的として構築します。
- 独立蓄電型太陽光発電システム
- 独立蓄電型太陽光発電システムとは、太陽光発電システムの配線が電力会社の送配電網に接続していない形態のことをいいます。
- 独立蓄電型太陽光発電システムは、システム内に電気を貯める為に自動車用バッテリーなどの蓄電池を備えていて、ソーラーパネルで発電した電気は直流のまま又はインバーターを通して交流に変換された後は自動車用の電化製品や自分の家の中の電化製品などで電気を使う目的で構築します。
最近注目されているのが、蓄電池を備えている小規模な独立蓄電型太陽光発電システムです。
商用電源が万が一停電しても昼間にソーラーパネルが発電した電気を蓄えたバッテリーから電気を取り出せば、消費電力が少ない照明器具やテレビなどの電化製品が使用できますしスマホの充電も行えるので非常時には頼もしいシステムです。
太陽光発電システムに不具合が起きない限りはいつまででも使い続けることができるので、いつ起きるかわからない地震や台風などの自然災害に備えて、この機会に太陽光発電の必要性を考えてみてはいかがでしょうか。
2.小規模な独立蓄電型太陽光発電システムを構築する時に用意するものとその費用
自分で太陽光発電システムを構築する時は、ソーラーパネル(電気を発電するもの)、チャージコントローラー(バッテリーの過充電を防ぐもの)、バッテリー(電気を蓄えるもの)、インバーター(直流を交流に変換するもの)、配線用ケーブル(機器間の配線)などを用意してください。
それぞれの機器は、ホームセンターやインターネットショップから購入できます。
独立蓄電型太陽光発電で用意するものとおおまかな費用
電気に詳しくない人が小規模な独立蓄電型太陽光発電システムを構築する時に悩むことは、何を用意すればいいのかわからないことと用意するのに掛かる費用ですよね。
小規模な独立蓄電型太陽光発電システムを構築する際は以下のものを用意してくさい。
用意するもの
- ソーラーパネル:約15000円
- チャージコントローラー:約2500円
- バッテリー:約13000円
- インバーター:約5000円
上記4点を合計すると費用は約3万5千5百円です。
その他に、電線・ケーブル・架台などを含めると約5万円あれば立派で小規模な独立蓄電型太陽光発電システムが完成できます。
小規模な独立蓄電型太陽光発電で一般的に使われる機器を以下に紹介しますので構築する時の参考にしてください。
ソーラーパネルの役割と費用
ソーラーパネルは、太陽の光を利用して直流の電気を発電する機器です。
ソーラーパネルで発電する最大出力動作電圧(Vmp)は17Vと31~36Vくらい、最大出力電力(Pmax)は30W、50W、100Wなどの商品がありますが、小規模な太陽光発電システムでは、最大出力動作電圧が17V、最大出力電力が100Wのソーラーパネルがおすすめです。
※ソーラーパネルのことを太陽電池ともいいます。
太陽は朝から夕方まで出ていますが、最大出力電力100Wのソーラーパネルでバッテリーに充電できる1日の電力量は300Wくらいです。
※最大出力電力100Wとは、1時間のうちで最大で発電できる電力が100Wということです。好条件が重なれば100Wの電力が発電できますが実際は晴れていても曇りなどで日陰ができ、熱の影響でも発電効率が落ちるので、1日のバッテリーへの充電電力量はソーラーパネルのカタログに書かれている最大出力電力の3倍くらいを目安としてください。
最大出力電力が100Wのソーラーパネルで15000円くらいが購入費用の目安です。
なお、ソーラーパネルの耐用年数は品質によって異なり10~30年といわれています。
ソーラーパネルの詳しい選び方は、DIYで自作する小規模な太陽光発電システムで使うソーラーパネルの選び方をご覧ください。
チャージコントローラーの役割と費用
チャージコントローラーは、ソーラーパネルで発電した電気をバッテリーに充電する時にバッテリーが過充電しないように制御する機器です。
チャージコントローラーには価格が高いMPPT制御と価格が安いPWM制御の2種類の制御方式があります。
一般的に広く普及している制御方式はPWM制御ですが、効率よくバッテリーを充電したい方はMPPT制御の方がおすすめです。
PWM制御のチャージコントローラーで定格充電電流が10Aで2500円、20Aで5000円くらいが購入費用の目安です。
なお、ソーラーパネルよりもチャージコントローラーの方が早く寿命を迎えてしまうことが一般的です。また、故障も多いので品質が悪い商品は選ばないようにしてください。
チャージコントローラーの詳しい選び方は、DIYで自作する小規模な太陽光発電システムで準備するチャージコントローラーの選び方・使い方をご覧ください。
バッテリーの役割と費用
バッテリーは、ソーラーパネルで発電した電気をバッテリーに貯める為に使います。
バッテリーを選ぶ時は、電圧と容量に注意して選んでください。
電圧は12Vと24V、容量は小さいものから大きいものまで様々あります。
おすすめのバッテリーは、電圧が12V、容量が50~100Ahくらいです。
容量が105Ahのディープサイクルバッテリーで13000円くらいが購入費用の目安です。
バッテリーの詳しい選び方は、DIYで自作する小規模な太陽光発電システムで準備するバッテリーの選び方をご覧ください。
インバーターの役割と費用
インバーターは、直流の電気を交流の電気に変換する機器です。
インバーターには、出力する波形の違いにより、正弦波と疑似正弦波の2種類があります。
正弦波はすべての電化製品を動作できますが、疑似正弦波は正弦波に似せた波形なので動作できない電化製品があるので選ぶ際はよく考えてください。
インバーターの定格出力電力は、使う予定の電化製品の消費電力を元にして決めることが普通ですが、インバーターの定格出力電力が300~1000Wの商品を選ぶことをおすすめします。
定格出力電力が500Wで疑似正弦波のインバーターで5000円くらいが購入費用の目安です。
インバーターの詳しい選び方は、DIYで自作する小規模な太陽光発電システムで準備するインバーターの選び方・使い方をご覧ください。
配線時に使う電線・ケーブル
ソーラーパネル、チャージコントローラー、バッテリー、インバーターの端子間は、電線・ケーブルで配線しなければ動作しません。
それぞれの製品を購入した際に配線用のケーブルが同封されていない場合は、機器同士を接続する為の電線やケーブルを別途用意する必要があります。
ソーラーパネルとチャージコントローラー間はH-CVケーブル(架橋ポリエチレン絶縁耐熱ビニルシースケーブル)、それ以外の機器同士はKIV電線(電気機器用ビニール絶縁電線)、VCTケーブルやVCTFケーブル(ビニル絶縁ビニルキャブタイヤケーブル)などを使って配線してください。
太陽光発電の機器同士の配線で使う電線・ケーブルの詳しい説明は、DIYで自作する小規模な独立蓄電型太陽光発電システムを構築する時の配線方法をご覧ください。
その他必要になるもの
ソーラーパネル、チャージコントローラー、バッテリー、インバーター、電線・ケーブルは太陽光発電システムを構築する時に必ず必要となるものですが、その他には、
状況に応じて用意するもの
- ソーラーパネルを太陽に向けて固定する架台(L型アングル、ボード、金具、アルミ線など)
- 電線同士を接続する端子台
- ヒューズ
- バッテリー端子
- バッテリーなどを納める箱
※バッテリーを箱の中に納める場合は上部と下部に通気用の穴を開けた方がいいと思います。 - 電線・ケーブルの終端を加工する時に使う圧着端子と圧着工具
なども必要になりますので、足りないものは揃えてください。
(記事作成日:2017年10月25日、最終更新日:2021年11月20日)