ジェレミー・クック
太陽光発電により、太陽からのエネルギーを活用できます。パネルが電力を生成していないときにこのエネルギーを使用するには、エネルギー貯蔵システム (ESS) の追加を検討してください。ESS（通常はインバーターを備えたバッテリー バンク）は、DCまたはAC結合ソリューションを介して充電します。AC結合型とDC結合型の両方のエネルギー貯蔵設定には利点と欠点があり、エネルギー貯蔵があらゆる状況で最善の選択肢であるとは限りません。この記事では、それぞれの太陽シナリオについて説明します。
まず、最も 基本的な太陽光発電の使用例である、バッテリーバックアップのないPV (太陽光発電) アレイについて考えてみましょう。この場合、ソーラーパネルは直流電力を生成し、それが インバーター に送られ、交流電力に変換されてメインの電気パネルに供給されます。余剰電力は双方向電力メーターを介して電力会社に販売できます。しかし、安全上の理由から、電力網がダウンするとこれらのシステムは停止します。
バッテリーバックアップのないソーラーアレイは、比較的簡単に設置できます。これには、PVアレイ、インバーター (全体のグリッドと相互作用します)、およびPVシステムの切断が含まれます。この設定の欠点は、電力網がダウンすると切断が停止することです。停電時に照明や重要なシステムを稼働し続けるためにシステムを使用することはできません。
AC結合エネルギー貯蔵
バッテリー バックアップにより、停電時でも電力を維持できます。企業や家庭に太陽光発電バックアップを設置する最も簡単な方法は、AC接続システムを使用することです。インバーターは、PV切断後にメイン サービス パネルに電力を供給する代わりに、バックアップ負荷パネルに電力を供給します。バックアップ パネルは、マルチモード インバーター、エネルギー貯蔵切断装置、およびバッテリーに電力を供給し、後で使用するために電力を蓄えます。最後に、システムはインタラクティブなシステム切断を介してメインサービスパネルに電力を供給し、停電時にはソーラー/バックアップシステムを切断します。
電力系統が停電すると、電力はエネルギー貯蔵バンクからマルチモードインバーターを介してバックアップ負荷パネルに送られ、重要なデバイスに電力が供給されます。このシナリオでも (太陽が輝いている場合) 太陽光発電は使用可能です。パネル インバーターはESSからの電力を使用してグリッド信号を模倣し、DC太陽光発電をACに変換するためです。すべての追加のソーラー/バックアップ機器は、メインサービスパネルに関して、インタラクティブシステムの切断後にインストールされます。
DC結合型エネルギー貯蔵
DC結合セットアップでは、PVアレイはPV切断を介してマルチモード インバーターと充電コントローラー セットアップに電力を供給します。充電コントローラにより、AC変換やそれに伴う効率損失なしに、DC電源が別の切断装置を経由してバックアップ バッテリーに渡されます。インバーターは、全体のエネルギー貯蔵システムから変換されたAC電力をバックアップ負荷パネルに送信します。バックアップ パネルは、全体的な切断を通じてメイン サービス パネルから電力を送受信することもできます。
DC接続システムの大きな利点は、AC接続のセットアップよりもソーラー アレイによってバッテリーがより効率的に充電されることです。
AC結合型とDC結合型の太陽エネルギー貯蔵
効率の観点から見ると、DC接続システムはAC接続バッテリー ストレージ システムよりも優れた選択肢であると思われます。AC結合システムでは、バックアップの太陽光発電を生成するために、PV (DC) からバックアップ負荷パネル (DCからAC)、エネルギー貯蔵 (ACからDC)、バックアップ負荷パネル (DCからAC) という3つの損失のある変換を経る必要があります。DC結合システムでは、DCストレージ システムとPVアレイから単一のインバーターを経由してACバックアップ負荷パネルに至るまで、DCからACへの変換が1回だけ行われます。
ただし、いくつかの要因により、ACシステムが使用ケースにとってより魅力的になる可能性があります。改造の観点から見ると、AC結合ESSは、既存のインタラクティブ インバータ、PV切断、および関連する配線をそのまま残すことができるため、「ボルトオン」ソリューションと見なすことができます。DC結合システムでは、既存の太陽光発電インフラストラクチャの配線と機器の変更が必要です。どちらのバックアップ ソリューションも、高価な (そして間違いを犯しやすい) 人間によって個別に設計、インストール、保守される必要があるため、AC結合ESSのシンプルさには価値があります。
さらに、PVからグリッドへの接続や即時使用のシナリオで使用されるインタラクティブなインバーターは、マルチモード インバーターよりも効率が高い傾向があることに留意してください。 また、AC結合システムに2種類のインバーターを使用することと、DC結合システムに単一のマルチモード インバーターを使用することの相対的な利点についても議論できます。デュアルインバーターACセットアップでは、1つがダウンしてもある程度の機能は確保されますが、これは障害点が複数あることも意味します。
その他のオプション: 太陽光発電とバックアップ電源を切り離す?
システム設計者は、シナリオによっては バッテリ バックアップ が必要かどうかも考慮する必要があります。米国では長時間の停電はまれであり、電力網全体に電力を蓄える能力により、現場でのバックアップがなくても日没後の電気代を軽減できます。厳密にコストの観点から言えば、オンサイトストレージは追加の初期資本投資に見合わない可能性があります。場合によっては、一般的な使用のためにパネルが設置されている場合でも、ESSよりもバックアップ ジェネレータの方が適している場合があります。
太陽エネルギーバックアップの結論
太陽光発電には、電力料金の削減による全体的なコストの節約と、電力網がダウンした場合のバックアップ電源という2つの主な利点があります。ここで説明したように、AC接続型とDC接続型のバッテリー バックアップ システム には、どちらも相対的な利点があります。関連する効率性と停電の相対的な稀少性を考慮すると、設置者は、太陽光発電とバックアップ容量を、同時に解決するのが最善である可能性がある（またはそうでない可能性がある）2つの異なる課題として提示することを検討する可能性があります。
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