一例を紹介します。
LVYUAN（リョクエン）MPPT 3KW 3000W 正弦波 オフグリッド ハイブリッド インバーター 24Vバッテリーに対応 並列と直列可 ソーラーインバーター充電器 ソーラーチャージインバーター PV充電電流 60A PV 開放電圧 100V 太陽光発電所システム HF2430U60-100 日本語説明書 単相二線式対応
LVYUANオールインワンソーラー充電器インバーターは、チャージコントローラー・インバーター・切替器が一つになったハイブリッド・オールインワンインバーターです。
太陽光発電などの電力をバッテリーに充電するためのチャージコントローラー、バッテリー電源を交流100Vに変換するACインバーター、バッテリー電圧が落ちた時に商用電源に自動的に切替える、切替器(リレー)が一つになった製品です。
これは別途に用意する、大容量バッテリーが複数個は必要になります。
FIT（日本政府の固定価格買い取り制度）が終了して、売電価格が下がってしまった方が自家消費に切替える際には、効果的な有効商品です。
独立電源としてソーラーパネルの発電量
電気の自給自足をする柔軟な運用が可能な再生型自然エネルギーシステムとして、太陽光発電システムに複数の大容量バッテリーを使用して蓄電し、災害時に大規模停電が発生してAC電源が使えない場合を想定したり、日頃から家庭などで生活に必要な電力を確保する方法です。
複数のソーラーパネルとチャージコントローラーと、複数のバッテリーとAC出力用インバーターで構成する、組み合わせた蓄電システムの一式が必要です。
効率を考えてソーラーパネルは48Vシステム用として、仕様の公表値200W×4枚直列=800Wとします。
ソーラーパネル1枚当たりの動作電圧18Vと動作電流11A程の組み合わせになります。
AC電源が使えない場合を想定すると、ソーラーパネルからの発電による充電が頼みの綱となり、1日当たり昼前後の3.5〜4時間程度が最大発電量はベストだと言われますから、ソーラーパネルの出力は1.2KW程度は必要となりますから、一例としてを公表値200Wとすれば6枚を用意することになります。
しかし、雨や曇りとか冬には雪の天候を考慮すれば、2倍以上の電力量を確保する必要があるでしょう。
更に、春や秋に比べると冷暖房エアコンなどを利用する場合には、夏場は約1.5〜2倍程となり、冬場には約2.3〜3倍程は必要になりますから発電量と蓄電量と、ソーラーパネルの設置角度を考慮する必要があります。
夏になると暑さの影響から、ソーラーパネル面は50℃以上に上がり、発電効率が大幅に低下して電圧と電流が減少して来ます。
太陽光発電協会JPEAによると、一般的に出力1KWhあたりの年間発電量は1,000～1,200KWh/年が得られるとされています。
一戸建ての場合、設置容量の目安は、3人家族の場合で4.57KW、4人家族の場合は4.80KW、5人家族の場合は5.60KW程です。
一般的には3～5KWの太陽光発電システム、つまり想定発電量が年間3000~5000KWhのシステムが多くの家庭で選ばれています。
これは、一戸建てに住む4人家族の年間電力消費量の大半を賄えるシステムです。
公表値200W×4h=0.8KWh (1日の平均日射時間4H)
ソーラーパネルの発電効率は季節により大きく変動して、太陽からの入射角と気温と気象にも左右されますから、太陽光エネルギー変換率は理想的な条件下でも、実際には仕様の公表値に比べて晴れた昼頃で8割程に留まり、夏には晴れた昼頃で4割程に低下して来ます。
理想的なソーラーパネルの設置角度
12～3月 設置角は南向きに約45度～60度（豪雪地帯は90度）
4～5月・9～11月 設置角は南向きに約25～40度
6～8月 設置角は南向きに約10～20度
実際に設置すれば架台に固定されますから、季節毎に角度を変更する事はほぼ出来ませんし、夏の台風など強風への備えなどを考慮すれば、40度前後がベストな角度になります。
ソーラーパネルの設置に於いて独立電源として利用するには、ベストな太陽の位置(角度)を求めると、夏は夏至(6/21 78度)ではなく大暑(7/21 75度)として、冬は冬至(12/21 32度)ではなく大寒(1/20 35度)として検討します。
ソーラーパネルの設置角度は20度程の違いがあっても、晴れた昼頃の太陽光エネルギー変換率は10%以内の違いしかありません。
夏至と冬至では日の出と日没にそれぞれ2時間半のズレがあり、冬至の日照時間は10時間弱になりますが、地平線付近で朝夕に約1時間は影になります。
自宅の屋根に架台を組み立てソーラーパネルを設置する
ソーラーパネルを固定する設置架台は、基礎の金具に鉄板FB3-38を使用して瓦の形状に合わせて加工し、屋根の垂木に六角コーチスクリュー8-65を2本にて金具を20ヶ所取り付けて固定し、金具と架台は短いメッキパイプ38.1φミリ(スリット入り)とクランプ38.1φ用半分を介して、六角ボルトM10-20(低頭加工)で固定しています。
垂木に金具を取り付ける位置は、瓦の中央より右側の部位に合わせる様に、垂木の間隔と瓦の間隔に関して最適な組み合わせの寸法を導きだします。
設置架台を構成する全体構造はメッキパイプ31.8φミリ4m物を使用して、クランプ31.8φ用で組み立てています。
短いメッキパイプ38.1φミリ(20ミリスリット入りでM10頭入れ)とメッキパイプ31.8φミリ2mとの固定は、双方パイプの隙間に短いメッキパイプ31.8φミリにも、5ミリスリット(接合部分を切断)を入れて密着させています。
ソーラーパネルを設置架台に固定するマウント、ブラケットの取付はアルミ材L25-2アングルを使用して、クランプ31.8φ用半分を介して六角ボルトM8-20(低頭加工)で固定しています。
パイプなどの切断にはチップソー切断機165を購入して使用しました。
他には、ソーラーパネルからの電線の接続にはコネクター用の、M-C-4の専用圧着工具が必要です。
バッテリーを始め、チャージコントローラーとかAC出力用インバーターと安全ブレーカーへの接続には、圧着工具1.25-2-5.5-8も必要です。
この電線にはビニル小判コードVCTFK2白100m巻を購入して、必要な長さに切断して配線ます。
AC出力用インバーターから各種の家電製品への配線にも、このビニル小判コードVCTFK2を使用しています。