太陽電池とは

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太陽電池とは、光を受けると電気を発生させる、半導体の一種です。
電池といわれていますが、乾電池、充電電池、蓄電池のように、
内部に電気をためているわけではありません。
また、太陽電池=太陽光発電となります。

供給される電気は、直流で、電圧や電流は、
太陽電池の性能や、大きさによって大きく異なります。

設置場所を選ばないものは、模型用や、小型、中型のもので、
出力で選ぶなら、やはり大型の太陽電池でしょう。
模型用や小型の太陽電池は、そーらーぐっず屋
大型系太陽電池パネルは、中央電気株式会社の系連携用パネルが
安いと思います。

特に効率が良い発電には、南向きで、反射光や影がないこと、
設置角度は、約30〜35°
曇りや雨が少ない気象の土地が良いと思います。

系連携太陽光発電システムとは、
一キロワット以上の規模の発電で、余った電力を電力会社に売ることにより、
電気料金を安くしたり、賄ったり、電力会社からお金をもらうことができます。
家庭用の規模は、3キロ〜10キロワット程度です。
 
電気の単位。1キロワット=1000ワット = 電圧100V 10Aに相当します。
      1KW/h = 1000Wの家電製品を1時間相当使用できる電力。 


太陽電池システム20KWの稼動状況。滋賀県立瀬田工業高等学校,電気科、

これ以上の好条件はなかなかありませんので、
とりあえず、最大発電量の基準とします。

最大発電量は、1年間に 1キロワットあたり、1000KW/h
   1日に 平均 2.74KW/h = 2740W×1時間

実際に得られる発電量は、
天候気象、設置方位、角度、太陽光パネルの性能、
パワーコンディショナーの変換効率などがありますので、
この発電量より少ないことのほうが多いと思います。
実際の数値は、すでに設置されている方で、ホームページとして公開している方の
情報を見たほうが、実際の発電量に近いと思います。

  系連携太陽光発電の良い面。
・パネルの大きさに関係なく、効率がほとんど変化しない。また、風力発電に比べて発電量は安定している。
・温暖化効果ガス、公害を発生しない
・蓄電池が不要、自ら工事する必要がない。
・電気代が安くなるまた、収入になることもあります。(発電量にって売電量は変わります。)
・太陽電池パネルの耐用性は、20年以上ある。
・独立系や、その他の発電施設と比べて、点検や運転の手間が少ない。
・設置工事は、業者に委託しますので、自ら設置する必要がない。

悪い面。
・設置後、自力での修理、改造、増設などが、困難。(電圧が高いので、非常に危険です。)
また、業者によって、値段、品質やサポートなど格差が生じる。 ・ほとんどのものが、停電時に電源として使用できない。
 (太陽電地の性質上、発電量が常には一定にならないことと、
 始動時の大きな容量にはなかなか対応できない。)
・構造上、故障が起きることがあります。
 主に、パワーコンディショナーが故障することが多いようです。
 災害等で被害を受ける可能性も否定できません。

・システムが大きく、設備と設置費用等が高額。
 費用を回収するには、長い期間(数十年)を必要とします。
 最も早いもので、15年。一般には20〜40年
・設備のため換金することができない。
 (余裕資金で設置するようにしてください)

・季節、天候、設置条件、などに左右される為
 発電量が安定せず、安定した収入にはならない。
 また、発電量が予想より少ないことも良くあります。
 
 曇りや雨、雪が多い地域には向きません。
 夏場の温度が高くなる時期に、電圧が下がり、発電量が低下します。
 ※瀬田工業高校のシステムの月別発電量を参照。
  
 設置条件は、南向きで、角度30度程度。、
 直射日光をさえぎる影や障害物がないことが前提です。
 ただし、すぐ近くに空き地(他人の土地)がある場合や、近くにマンションがあるところでは、
 ほかのマンションが建てられることも、考慮しておきましょう。(直接でなくても発電量に影響を受けることがります。)

独立系とは、
発電した電気を直接使用したり、蓄電して、使うことを前提にした仕組みのことです。

小さいものは、工作用、電卓、時計、充電電池の充電、
(最近、待ちうけの分を太陽電池で充電できるモデルが発表されるように
 今後は携帯電話の充電が流行ってゆくと思います。)
これらには、6V以下の電圧が低いものに活用されています。
使い方
光が当たったときだけ、動けばよいものは、同じ極性同士を直接つなぐだけで使用できますが、(出力電圧に注意)
光が当たらないときに動かすには、
電圧が6V程度のものは、ダイオードと充電電池。(鉛蓄電池もあります。)

12V以上のもので、容量がある場合
チャージコントローラーと蓄電池と用意する必要があります。

小規模のものから、直流12、24、48V系などがあり、太陽電池で作った電気を一時的又は、夜間等に使うために貯めて、使用するものに電気を送るものです。
良い面
・いつでもどこでも電気を作り、蓄えることができますので、非電化地域や、小規模の非常用として重宝します。
小さいものでは持ち運びも可能。
(小型、中型太陽電地+バイク用バッテリーなど)
・直流30V以下であれば、素手で触っても感電しない。
・自作するため、改造や増設も可能。(できれば、負荷にあわせて、大きめに作っておくのが良いですよ。)
悪い面。
・系連携システムに比べて、電気を効率よく利用できない。
・独立用の太陽電地は、発電量に比べて単価が高い。
 (もちろん系連携用でも使用できます。)
・売電できない為、起こした電気を現金化できない。
・自作することが基本で、基礎的な電気知識があるほうが良い。
(チャージコントローラーをつける場合は、太陽電地、バッテリー、消費器具を繋ぐだけです。)

主な用途
船舶無線用 ヨットなどの帆船の場合に多い。
公共物   一部の街灯や、標識、ガードレール、センターラインや交差点にある、点滅しているものです。
非電化地区への電力供給。
日本にも、電気を直接送るのに困難な、場所(山岳、海上、宇宙)があり、
電気が通っていない場所、直接発電と給電を行うもの。


理想
太陽電池やバッテリー(蓄電池)の性能が良くなり、小型で軽量になれば、
車用(電気自動車やハイブリッド車、保冷車)
ノートパソコン、などにも活用されるようになるかもしれません。


独立系、太陽電池の取り扱い上の注意。
・直流電圧24V以上になると、素手で触った時に感電の危険性がある。
 
・回路にあった電圧、電流の太陽電池を用意しましょう。
 ※電圧が大きいときは、必ず、回路に合う電圧まで下げましょう。
  3端子レギュレータ等を使います。
  高い電圧を流すと、回路や機器を損傷させることがあります。 
・落とさない、強い衝撃を与えない。(内部が割れやすい。)
・極性に注意する、短絡(ショート)させない。
  電圧が大きい(12V以上)ものは、下記にも注意が必要です。
・回路を組むときは、できれば太陽電池に光が当たらないように布などをかぶせる。
・電流にあわせた、ケーブルを用意し、回路を作ります。
・電圧が大きい場合、ヒューズを回路と電源の間に配置する。
 バッテリー(鉛蓄電池)に接続する回路には必ずケーブルや配線に合うヒューズを設置します。
・野外に設置する場合、しっかり防水と固定をしましょう。

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