非常時にどんな、どのくらいの太陽電池とバッテリーが必要なんだろうか? | 再生可能エネルギー GreenPost

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 3.11以降、非常用電源や蓄電池への問い合わせが、取り扱い業者に対して増えているということです。家庭用蓄電池については、補助金などがあるということで、高額商品の購入も検討されている人が身近にもいます。中には、非常用電源のためにセカンドカーとして電気自動車の購入を予定している人もいます。

 ”その時”に必要とされる電力量は個人のライフスタイルや家族構成、必要とする電気製品(負荷)の量によってもことなります。種類も多く、迷うところです。

 ここでは、歴史があり実績は十分、そしてコストもリーズナブルな鉛蓄電池を利用したシステムを考えてみます。まずは、1日どれくらいの電力を消費するかを考えてみます。

 おおまかな検討としては、利用する電気製品の消費電力(W)と使用時間を考えて、1日分の負荷容量を計算することで、太陽電池とバッテリーの容量は計算できます。

 ノートパソコン 30W * 3時間 = 90Wh
照明 15W * 2灯 * 5時間 = 150Wh
モバイル充電用 5W * 2端末 * 3時間 = 30Wh
 通信環境維持 8W * 24時間 = 192Wh
浄水器付用ポンプ 30W * 0.5時間 = 15Wh
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 合計 477 Wh

 バッテリーの保守率とバッテリーに蓄電した電力を直流から交流に変えるインバーターの変換効率。そして、非常時には固定式ではない状況での利用が考えられるので、十分な日射量が得られないことも若干考慮して、この値を1.4倍した値を、負荷容量とします。

 負荷容量 477 * 1.4 = 667.8Wh

 太陽電池の容量は、この値を2.3で割ると求められます。一般住宅用の太陽光発電の場合この値は、2.74程度になります。バッテリーに蓄えるロスや変換分このシステムは不利となっているとも考えられます。

 太陽電池の推奨容量 667.8Wh / 2.3 = 約290Wp 

 この2.3で割って得られる値の単位Wpは、太陽電池の定格最大出力の合計容量となり、単位はWp(条件 : 摂氏25度,AM1.5,1000W/平方m)です。

 100Wpの太陽電池3枚ぐらいの容量となり、たったこれだけの電気製品の利用でこんなに大きなシステムになるのかと驚く方が多いです。これは、実際にあるご家庭の非常用電源システムの検討であった計算の例です。この場合は、太陽電池の容量を減らすために、通信環境維持 8W * 24時間 = 192Whをあきらめ、携帯とモバイル機器用の通信端末を利用することになり。477 - 192 = 255Wh にしぼり、負荷容量 255Whとすることで、太陽電池の容量も  255Wh * 1.4 / 2.3 = 155Wpまでしぼったシステムになりました。

 太陽電池 155Wpは、具体的には、 80Wpの太陽電池2枚で160Wpを選択。システム構成は、

 太陽電池、充電(放電)コントローラー、バッテリー、DC-ACインバーターとなりました。

 バッテリー容量は、DC12Vシステムとし、放電深度は0.5とし無日照保障日は、非常用ということで3日を選択しました。
 バッテリー容量の計算は、先ほどの負荷容量 255Wh * 1.4 = 357Wh より

 357Wh / 12V / 0.5 * 3日 = 178Ah (システム電圧12V)

 一般的な定置式の場合は、放電深度0.7、無日照保障日は5日を採用することが多く、その場合には、以下のような値になります。

 357Wh / 12V / 0.7 * 5日 = 212.5Ah (システム電圧12V)

 実際のケースでは、EB160を使いました。重さは60kg弱ですから非常用といっても移動を想定したものではなく、非常時に場所を特定してシステムを展開するというコンセプトの構成となります。インターネットの格安サイトなどを利用すると、20万+-5万円でシステムが組めるのではないかと思います。

 最近話題の家庭用の充電池システムよりは、これで、蓄電池容量 1.92kWh(160AH-12V)、10万円前後のDC-ACインバーターでAC100V出力 1kWのシステムが組めるわけですから、はるかにリーズナブルな価格でシステムを組むことができます。ネットを探せば、キット的な商品もたくさんあります。(たくさんあって、どれかを推奨することが逆にむずかしいです。)

家庭用蓄電システム・電源 2012カタログ(定置用リチウムイオン蓄電池)

 以上の記事は、上の家庭用蓄電システム・電源 2012をまとめる動機となった依頼におけるメモから書いてみました。リチウムイオン蓄電池のシステムの場合、電池だけだと1kWhあたり8-10万円程度ですが、充電コントローラーやインバーターを入れると100万円以上になっているようです。まだまだ割高です。今回の記事のシステムは2kWh程度の蓄電池容量を扱いやすい鉛蓄電池を採用して組むシステムです。EB160バッテリーの価格を先ほどネットで調べて驚きました。もっとも安い業者さんだと3万以下で購入できます。

 ディープサイクルの鉛蓄電池のサイクル寿命は600回程度、一方リチウムイオンは6000回以上といわれます。リチウムイオン蓄電池を採用した最近のシステムが、鉛蓄電池の10倍サイクル寿命敵には強いと”本当に”確信できれば安い買い物なのです。
 家庭用蓄電システム・電源 2012カタログ(定置用リチウムイオン蓄電池)の2ページ目に紹介したリーフとEVパワーステーション総額では、かなりの高額になりますが、セカンドカープラス電源確保と考えれてローンを組めば、一番お得だと考えて購入を検討している知人もいます。

ところで、自分用には、はるかに小さなシステムを使っています。10Wp程度の太陽電池と手元にあった10AHの密閉式鉛蓄電池のシステムです。コントローラーあり、インバーターなしです。そのかわり、5VのUSB出力ができるようにしてあります。ノートパソコンはDC12Vから使えますので、一応通信機器は動かせます。これが移動用。
 据え置きは、50Wpの太陽電池と50AHのバッテリーです。こちらは、古い300Wの擬似正弦波のインバーター付きで、いろいろな充電式の工具や機器が使えるようにしてあります。

 小さいほうの予算は5万円ほど。大きいほうは、15万円ぐらいかけて10数年前に設置しました。

 そして今、私も新しいシステムの導入を検討しています。あまり予算がないので、鉛蓄電池と太陽電池で組むことを考えています。

 とうことで、これからも情報を集めていきます。メモがたまったら、また書くことにします。
 本日はこの辺で失礼します。(2t)





・Naverまとめ : GreenPost - しなやかな技術研究会 2012/6/10-13日版

しなやかな技術研究会 まとめ





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