オフグリッド太陽光発電に最適なバッテリーのガイド: 長所と短所

目次

オフグリッド生活は、公共電力網に接続せずに、エネルギーの自給自足を実現し、自宅を完全に太陽光発電で稼働させる最も効果的な方法です。余剰エネルギーを電力網に送り返す電力網接続システムとは異なり、オフグリッドシステムは後で使用するためにエネルギーを蓄えます。つまり、完全に独立しており、停電時に発電機などの外部電源に頼る必要がないということです。

オフグリッド ソーラー システムには、ソーラー パネル、充電コントローラ、インバータ、および電力を蓄えるために不可欠なバッテリーが含まれます。ソーラー パネルは太陽のエネルギーを電気に変換し、充電コントローラはバッテリーが過充電にならないようにします。バッテリーはこのエネルギーを蓄え、インバータは蓄えられた DC 電力を AC 電力に変換します。この電力は、日光が当たらないときに家庭用電化製品を動かすために使用できます。オフグリッド生活で安定した信頼性の高い電源を確保するには、適切なバッテリーを選択することが非常に重要です。

ソーラーオフグリッドに最適なバッテリー.

太陽光発電オフグリッド用バッテリーを選択する際に考慮すべき重要な要素

放電深度(DoD)

放電深度 (DoD) とは、損傷を与えることなく使用できるバッテリーの総容量の割合を指します。たとえば、放電深度が 90% のバッテリーは、再充電する前にバッテリーに蓄えられたエネルギーの最大 90% を放電できることを意味します。DoD が高いほど、バッテリーから得られる使用可能なエネルギーが多くなり、オフグリッド生活に非常に役立ちます。人里離れた小屋にいて、唯一のエネルギー源が太陽エネルギーであるとします。天気が長い間曇っている場合、蓄えられたエネルギーが次の晴れた日まで持続するようにする必要があります。DoD の高いバッテリーは、損傷を与えることなくより多くの電力を取り出すことができるため、冷蔵庫や照明に電力を供給し続けることができます。この機能は、蓄えられたエネルギーの XNUMX ジュールも無駄にできない状況で特に重要になります。

バッテリー容量と出力

バッテリー容量はキロワット時 (kWh) で測定され、バッテリーが蓄えられるエネルギー量を示します。一方、出力は特定の瞬間に供給できるエネルギー量を示します。オフグリッド生活では、バッテリーに 1 日分の必要なエネルギーを供給する容量と電力があることを確認することが重要です。

キャンピングカーに住んでいて、照明、電子レンジ、小型​​エアコンなど、複数の機器を使用する必要があるとします。毎日のエネルギー消費量とピーク時の電力要件を見積もることで、消耗することなくこれらの負荷に電力を供給できるバッテリーを選択できます。また、システムに過負荷がかかり、重要な時間に不都合な停電が発生するシナリオを回避するのにも役立ちます。

ラウンドトリップ効率

往復効率とは、バッテリーに蓄えられた総エネルギーのうち使用できるエネルギーの割合を指します。往復効率が高いほど、充電および放電プロセス中に熱に変換されるエネルギーが少なくなり、システム効率が向上します。

小さな家にソーラーパネルを設置する場合、ワット数が重要です。往復効率が高いということは、捕捉して蓄えた太陽エネルギーをより多く利用できることを意味します。これにより、無駄を最小限に抑え、エネルギー システムを常に最高の状態に維持できます。特に、できるだけ小さく、エネルギー効率の高い小さな家にお住まいの場合はなおさらです。

バッテリーの寿命と耐久性

サイクルで測定されるバッテリーの寿命と耐久性は、特に数年に及ぶ長期のオフグリッド生活においては重要な要素です。寿命が長いということは、交換頻度が少なくなるということであり、長期的な費用と不便さが減ることを意味します。オフグリッド システムは、グリッド接続システムと比較して異なる条件にさらされるため、信頼性も重要です。

遠隔地にある農場を照らすために使用できる太陽光発電システムを想像してみてください。バッテリーはさまざまな温度、湿度、その他の環境要因に対して耐久性があるため、頻繁に交換することなく安定した電力供給が可能です。日光が少ない冬などのディープサイクルに対応できるディープサイクルバッテリーは、オフグリッドシステムのセキュリティをさらに強化します。

ソーラーオフグリッドに最適なバッテリー.

太陽光発電オフグリッドシステム用バッテリータイプの概要

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は電池技術の最新進歩の 1 つであり、オフグリッド太陽光発電システムで急速に人気が高まっています。高いエネルギー密度と効率で知られるこれらの電池は、電気自動車からポータブル電子機器まで、さまざまな用途で広く使用されています。

長所:

  • 高いエネルギー密度により、コンパクトで軽量なバッテリー設計が可能
  • 長寿命。適切なメンテナンスを行えば、5,000 サイクル以上も持続します。
  • 定期的な散水や換気が不要で、メンテナンスの必要性が低い
  • 他のタイプよりも充電が速いため、日常のエネルギー使用がより効率的になります。
  • 往復効率90~95%の高効率
  • 動作温度範囲が広く、さまざまな気候に適しています。

短所:

  • 鉛蓄電池に比べて初期費用が高い
  • 適切に管理されていなかったり損傷していたり​​すると、熱暴走の可能性がある
  • 安全で効率的な動作を確保するにはバッテリー管理システム(BMS)が必要です

リン酸鉄リチウム (LiFePO4) 電池

リチウムイオン電池のサブセットである LiFePO4 電池は、高い安全基準と優れた熱安定性で知られています。これらの電池は、高い性能と強化された安全性を両立しており、オフグリッド太陽光発電システムに最適です。

長所:

  • 優れた安全性と安定性、熱暴走のリスクが低い
  • 長寿命、多くの場合7,000サイクル以上持続
  • 高い放電深度(DoD)により、バッテリー容量の最大100%まで使用可能
  • 急速充電機能により、バッテリーバンクの充電に必要な時間を短縮します。
  • 水やりや換気が不要なメンテナンスフリー設計

短所:

  • 鉛蓄電池や他のリチウムイオン電池に比べてコストが高い
  • 他のリチウムイオン電池に比べてエネルギー密度がわずかに低い
  • 最適なパフォーマンスを得るには、互換性のあるバッテリー管理システム (BMS) が必要になる場合があります。

鉛蓄電池

鉛蓄電池は、太陽光発電オフグリッド システムで最も伝統的かつ広く使用されている電池です。鉛蓄電池には、液式鉛蓄電池と密閉型鉛蓄電池 (AGM とゲル) の 2 つの主なタイプがあります。古い技術ではありますが、信頼性が高くコスト効率に優れたエネルギー貯蔵ソリューションを提供します。

長所:

  • リチウムイオン電池に比べて初期コストが低い
  • さまざまなオフグリッド太陽光発電システムコンポーネントとの幅広い可用性と互換性
  • 信頼性の高いパフォーマンスの長い実績を持つ実証済みのテクノロジー
  • リサイクル可能な材料で環境への影響を軽減

短所:

  • エネルギー密度が低いため、バッテリーバンクが大きくなり、重くなる
  • 寿命が短く、適切なメンテナンスを行えば通常500~1,000サイクル持続します。
  • 損傷を防ぐために、放電深度(DoD)を低く設定し、通常は50%に制限します。
  • 散水や換気などの定期的なメンテナンスが必要(浸水モデルの場合)
  • 温度変動に敏感で、パフォーマンスと寿命に影響を与える可能性があります

ニッケルカドミウム (NiCd) 電池

ニッケルカドミウム電池は、耐久性があり、極端な温度でも効率的に動作する能力があることで知られています。あまり一般的ではありませんが、過酷な条件での信頼性が不可欠なニッチな用途ではまだ使用されています。

長所:

  • 長寿命。適切なメンテナンスを行えば、1,500 サイクル以上も持続します。
  • 極端な温度でも耐久性と信頼性の高いパフォーマンス
  • 深放電に耐性があり、より高い放電深度(DoD)が可能
  • 自己放電率が低く、使用していないときでも充電状態が良好
  • 過充電や過放電に対する耐性があり、オフグリッドシステムでもより許容範囲が広い

短所:

  • 鉛蓄電池に比べてコストが高い
  • リチウムイオン電池よりもエネルギー密度が低いため、電池バンクが大きく重くなります。
  • 有毒なカドミウムが含まれており、適切に処分しないと環境に有害となる可能性があります。
  • 時間の経過とともに容量が低下する可能性がある「メモリ効果」を防ぐために、定期的に完全放電する必要があります。
  • 環境問題とコスト高のため、住宅用オフグリッド太陽光発電システムではあまり一般的ではない
ソーラーオフグリッドに最適なバッテリー.

太陽光発電オフグリッドに最適なバッテリーのタイプはどれですか?

太陽光発電オフグリッド システムに最適なバッテリーの選択は、予算、エネルギーのニーズ、メンテナンスの好みなど、いくつかの要因によって決まります。

リチウムイオン電池、特に LiFePO4 は、エネルギー密度が高く、寿命が長く、メンテナンスの必要性が低いため、最良の選択肢とみなされることがよくあります。

予算が限られている場合や、長期的な効率よりも初期コストの低減が重要な用途の場合、鉛蓄電池は良い選択肢となります。

ニッケルカドミウム電池はそれほど一般的ではありませんが、極端な条件下でも優れた耐久性と性能を発揮するため、特定のニッチな用途に適しています。

これらのバッテリーの包括的な比較は次のとおりです。

バッテリタイプリチウムイオンリン酸鉄リチウム(LiFePO4)鉛蓄電池(液式)鉛蓄電池(密閉型AGM)ニッケルカドミウム
エネルギー密度高 (100-265 Wh/kg)中(90~160 Wh/kg)低 (30-50 Wh/kg)低 (30-50 Wh/kg)中(45~80 Wh/kg)
サイクル寿命2,000-5,0002,000-7,000500-1,000500-1,2001,500-3,000
放電深度(DoD)80-100%80-100%50%50%70-80%
ラウンドトリップ効率90-95%90-95%80-85%80-85%65-80%
メンテナンスローロー高い(散水、換気)ローロー
安全性良好(BMS付き)素晴らしいグッドグッドグッド
温度感度穏健派ローハイ穏健派ロー
自己放電率低い(2~3%/月)低い(2~3%/月)高(5~10%/月)低い(2~3%/月)高(10~20%/月)
先行投資コスト高(1,200/kWh)高(1,100/kWh)低(300/kWh)中(400/kWh)中(800/kWh)
寿命10-15年10-20年3-8年4-10年8-15年
環境影響低(リサイクル可能)低(リサイクル可能)中程度(リサイクル可能)中程度(リサイクル可能)高(有毒カドミウム)
理想的なオフグリッドアプリケーション小さな家、RV、人里離れた小屋常時オフグリッド住宅、遠隔地の小屋予算重視のシステム、DIYプロジェクトRV、ボート、小規模オフグリッドシステム極端な温度、産業用途

太陽光発電オフグリッド システムに最適なバッテリーは、お客様独自の要件と優先事項によって異なります。各バッテリー タイプの長所と短所を理解することで、オフグリッド セットアップで信頼性が高く効率的なエネルギー貯蔵を確保するための情報に基づいた決定を下すことができます。

ソーラーオフグリッドに最適なバッテリー.

さまざまなオフグリッドシナリオに最適なバッテリー

タイニーハウス

近年、環境に優しい小さな家に住みたいという考えが広まり、小さな家がトレンドになっています。このような小さな家はスペースと重量制限が限られているため、リチウムイオン電池、特に LiFePO4 が適しています。エネルギーが豊富で長持ちし、メンテナンスもほとんど必要ないため、コンパクトな生活に最適です。

RV とキャンピングカー

RV やキャンピングカーは、電力網から独立してエネルギーを供給できるように設計されているオフグリッド住宅とは異なります。これらの移動可能な居住空間には、構造物の可動性や変動する条件に耐え、移動中でも簡単にメンテナンスでき、必需品と高級品の両方の機器や電化製品に電力を供給できる、ポータブルで堅牢なバッテリーが必要です。

リン酸鉄リチウム (LiFePO4) バッテリーは、このような状況に特に適しています。このバッテリーは、RV やキャンピングカーでの使用における多様な要件を満たすために重要な、高い安全性、熱安定性、および深放電能力を備えています。

リモートキャビン

オフグリッドキャビンは通常、電力網へのアクセスがほとんどないかまったくない地域に位置しているため、効率的なオフグリッドソーラーシステムが必須です。これらのキャビンは、居住スペースが広く、居住者が多く、電化製品が多いため、一般的にタイニーハウスや RV よりもエネルギー消費量が多くなります。

遠隔地のキャビンでは、LiFePO4 と AGM 鉛蓄電池の両方を使用できます。これらは、優れた性能、長いサイクル寿命、および手頃な価格を備えているためです。LiFePO4 電池は、照明、調理器具、家庭用電化製品など、キャビンの電力需要のほとんどを管理するのに適しています。エネルギー密度が高く、サイクル長が長いため、日光がほとんどまたはまったくない場合や電力需要が高い場合でも、長期間にわたって安定した電力出力が保証されます。

AGM 鉛蓄電池は、LiFePO4 電池と並列に接続して蓄電容量を拡大し、メンテナンス時や緊急時のバックアップ電源として使用できます。また、AGM 電池は高温/低温に対する耐性が高いため、冬や夏の暑さが厳しい地域のキャビンに適しています。

フルタイムのオフグリッド住宅

オフグリッド住宅とは、恒久的な住居として建てられ、電力網にまったく接続されておらず、すべてのエネルギーを太陽光発電から得ている住宅です。これらの住宅は大量のエネルギーを必要とし、年間を通じて電力を供給するために強力で安定した蓄電システムが必要です。

常時オフグリッド住宅の場合、最も推奨されるバッテリーの種類は、LiFePO4 や NMC (ニッケルマンガンコバルト) などのリチウムイオンバッテリーです。これらのバッテリーは、エネルギー密度が高く、サイクル寿命が長く、往復効率が高いため、常時住宅の高エネルギー要件に対応するのに重要です。

リチウムイオン電池には、電池の性能、安全性、耐久性を制御および調整するために電池に統合された電池管理システム (BMS) などの追加機能もあります。Tesla Powerwall などの一部のリチウムイオン電池システムには、住宅所有者がエネルギー使用量とシステムの健全性をリモートで監視および制御できる機能も付いています。

ただし、常時オフグリッドの住宅では、リチウムイオン電池のほかに、発電機や追加のバッテリーバンクなどのバックアップ電源を使用することもできます。この冗長性により、特に太陽光発電が長期間低調な場合やシステムが故障している場合でも、重要な負荷に常に電力が供給されることが保証されます。

ソーラーオフグリッドに最適なバッテリー.

オフグリッド太陽光発電システムに最適なバッテリー

51.2V 5KWH 家庭用太陽エネルギー貯蔵システム ESS

オフグリッドや自給自足に真剣に取り組む住宅所有者にとって、Keheng 51V ホーム エネルギー ストレージ システムは最も強力で柔軟性の高いソリューションです。2 つのユニットしか使用できない多くの競合製品とは対照的に、Keheng システムは並列接続された 32 個のバッテリーまで拡張できます。つまり、キャビンのサイズやオフグリッド ホームのサイズに応じて、必要なエネルギー ストレージ容量を正確に確保できます。

パワーとは、まさにその通りです。連続出力電流は 100A で、最も電力を消費する機器も含め、すべての機器に問題なく電力を供給できます。エネルギー貯蔵が日々の業務に対応できるかどうか、もう心配する必要はありません。また、汎用性が高く、SMA、SolarEdge、Growatt など、ほぼすべてのインバーターと連携できるため、太陽光発電システムに簡単に設置できます。パフォーマンスや拡張性に影響を与えない Tesla Powerwall の代替品をお探しですか? Keheng 51.2V システムが最適な選択肢です。

5Kw 5Kwh LiFePO4 リチウム電池 オールインワンインバーター Powerwall バッテリー

想像してみてください。停電が起きても、照明は点いていて、冷蔵庫は動いていて、生活はいつも通りです。KHLiTech 5kW 5kWh LiFePO4 リチウム バッテリー オールインワン インバーター Powerwall には、このような安心感があります。この小型で強力なデバイスは、高容量リチウム バッテリー パック、インバーター、スマート コントローラーをすべて XNUMX つのシンプルなパッケージに統合しており、簡単に設置できます。配線図や部品の組み合わせに煩わされることはもうありません。KHLiTech システムは、オフグリッド生活を容易にしながら、必要な電力を供給します。

しかし、プラグアンドプレイ機能の便利さだけではありません。KHLiTech Powerwall は安全で使いやすいです。バッテリーに付属の LCD 画面でバッテリーの状態を監視し、それに応じてエネルギー消費を調整できます。しかし、グリッドがダウンした場合、KHLiTech システムは基本的な家電製品の稼働を維持するのに役立ちます。オフグリッド住宅の建設を計画している場合や、バックアップ電源を探している場合、KHLiTech 5kW 5kWh オールインワン Powerwall は最適なソリューションです。

48V 5KW/20KWH LiFePO4 バッテリー エネルギー貯蔵システム

5kW/20kWh LiFePO4 バッテリー システムは単なるバッテリーではなく、バックアップ電源を提供し、電気代を大幅に節約することを目的とした家庭用エネルギー ソリューションです。このワンボックス ソリューションは、高性能 5kW インバーターと大型 20kWh LiFePO4 バッテリーを組み合わせたもので、追加のコンポーネントは必要なく、インストール プロセスはシームレスです。つまり、配線図に別れを告げ、停電時にも電力を利用できるようになります。

内蔵インバーターには最大 99.9% の MPPT 技術が搭載されており、ソーラーパネルから最大限の電力が利用されます。つまり、可能な限り多くのエネルギーを節約し、極端な場合にのみ電力網を使用することができます。200A の連続出力により、最も電力を消費する電化製品にも十分な電力が供給され、ご家庭を可能な限り快適にすることができます。

48V スタッカブル Lifepo4 バッテリーパック

48V スタッカブル LiFePO4 バッテリー パックは、モジュール性と拡張性を備えたバッテリー パックの完全な制御を提供します。5kWh バッテリー パック 75 個から始まり、複数のパックを並列に追加することで、驚異の XNUMXkWh まで簡単に拡張できます。つまり、ニーズと予算に合ったエネルギー ストレージを手に入れ、オフグリッド エクスペリエンスを拡大するにつれて電力を追加できます。また、スタッカブル設計により、限られたスペースにより多くのエネルギーを貯蔵できます。これは、オフグリッドの住宅やキャビンにとって重要な要素です。このバッテリー パックを購入すると、単にバッテリーを購入するのではなく、自分と同じように個性的なオフグリッド電力システムを構築する能力を購入することになります。

ソーラーバッテリーシステムのサイズを決める方法

余分な容量に投資することなくオフグリッドの要件を満たすのに十分な電力を確保できるように、ソーラー バッテリー システムの適切なサイズを決定することが重要です。オフグリッドの住宅では、平均して 5,000 日あたり 8,000 ~ XNUMX ワット時 (Wh) を消費します。これは、生活様式や国や地域の気候によって大きく異なります。

デバイス平均電力 (ワット)1日の使用時間(時間)1日あたりのエネルギー消費量(Wh)
LED照明10550
冷蔵庫150243600
ノートパソコン505250
天井ファン758600
ウォーターポンプ2501250
TV1004400
洗濯機5000.5250
電子レンジ10000.5500
スマートフォンの充電5420
トータル7920

ご自宅の適切なサイズを決めるには、まず 1 日に使用するキロワット時 (kWh) の数を見積もることから始めます。これは、すべての電化製品とその使用時間のリストを作成することで実現できます。

次に、最大電力需要と必要な蓄電日数(直射日光が当たらなくてもシステムが稼働できる日数)について考えます。一般的に、自律性は 2 ~ 3 日を超えないようにすることが推奨されます。10 日の消費量が 20 kWh で、XNUMX 日間のバックアップが必要な場合は、少なくとも XNUMX kWh の使用可能容量を持つバッテリー システムが必要になります。

また、選択したバッテリーの放電深度 (DoD) と、システム内のその他の損失や非効率性も考慮してください。これらは通常 10 ~ 15% の範囲です。たとえば、DoD が 80% のバッテリーと効率が 90% のシステムを使用する場合、バッテリーの耐久性と効率の両方を高めるために実際に必要な容量は、計算されたエネルギー要件よりも高くなります。

上記の表から、7,920 日の総エネルギー消費量は 7 Wh または 92 kWh と推定されます。3 日間の自律性と 90% DoD のリチウムイオン バッテリーを使用し、システムの非効率性を 10% 補正すると、次のようになります。3 日間の自律性と 90% DoD のリチウムイオン バッテリーを使用し、システムの非効率性を 10% 補正すると、次のようになります。

3日間に必要な電力: 7. 17 (kWh/日) × 3 (日) = 21. 51 kWh

DoD に合わせて調整: 必要な有効容量 = 21. 51 kWh ÷ 0. 90 = 23. 9 kWh

システム損失を含む: 総バッテリー容量 = 23. 9 kWh ÷ 0. 90 = 26. 6 kWh

この計算は一般的な意味で行われることに留意することが重要です。ただし、特定のオフグリッド太陽光発電システムに最適なバッテリー サイズを取得するには、エネルギーのニーズを評価し、最適な構成についてアドバイスしてくれるプロの太陽光発電設置業者に相談することをお勧めします。

まとめ

オフグリッド太陽光発電システムに適したバッテリーを選択することは、エネルギーの自立と効率化に向けて行う最も重要な決定の 4 つです。リチウム バッテリー、lifepoXNUMX バッテリー、鉛蓄電池 (ゲルおよび AGM)、NiCd バッテリーが選択肢としてあります。XNUMX つの利点と欠点、およびシステムに適したサイズの選び方を知ることで、ニーズに合った適切な決定を下すことができます。

Keheng は、太陽光発電オフグリッド向けに信頼性の高いリチウム電池を提供しています。

オフグリッド太陽光発電システム用に手頃な価格で耐久性のあるリチウム電池を必要としている方のために、Keheng はさまざまな製品を提供しています。同社のストレージ ソリューションは kWh から MWh まで利用可能で、カスタマイズ可能なため、あらゆるオフグリッド アプリケーションに最適です。Keheng のバッテリーは業界最高の往復効率を誇り、エネルギーが無駄になりません。これらのバッテリーは 95 時間でフル容量まで充電でき、最大 6,000% の放電深度を備えているため理想的です。また、XNUMX 回の充電サイクルという高容量を備えており、通常の使用を超えて最大 XNUMX 年のバッテリー寿命を実現します。バッテリーを小さな家に電力を供給するために使用する場合でも、オフグリッドの家全体に電力を供給するために使用する場合でも、Keheng のバッテリーは長持ちするエネルギー ストレージ ソリューションを提供します。

よくあるお問い合わせ

太陽電池は通常どれくらい持続しますか?

ソーラー バッテリーの寿命は、バッテリーの種類、品質、使用方法、メンテナンスなどの要因によって異なります。一般的に、リチウムイオン バッテリーの寿命は 10 ~ 15 年、または約 6,000 回の充電サイクルです。鉛蓄電池の寿命は通常 5 ~ 7 年、または約 1,000 ~ 1,500 サイクルです。最適な温度で定期的に使用し、適切なメンテナンスを行うことで、これらの期間に大きく影響します。最も正確な寿命の推定値については、常に製造元の仕様を参照してください。

太陽光発電オフグリッドシステムで十分なバックアップ電源を得るには、バッテリーがいくつ必要ですか?

適切なバックアップ電源に必要なバッテリーの数は、エネルギーのニーズによって異なりますが、一般的な目安としては、少なくとも 1 ~ 3 日間は充電せずに必須の負荷をカバーできる容量が必要です。たとえば、7.92 日あたり 3 kWh を消費し、90% DoD および 90% 効率のリチウムイオン バッテリーで 29.3 日間のバックアップが必要な場合は、合計で約 XNUMX kWh のバッテリー容量が必要になります。

オフグリッド太陽光発電システムにバッテリーを設置するにはどうすればいいですか?

ソーラー バッテリーの設置には、設置場所の評価、バッテリー バンクの設計、安全性の確保、バッテリーの安全な取り付けと配線、システムへの接続が含まれます。技術的および安全性の複雑さを考慮すると、専門家による設置を強くお勧めします。

オフグリッド太陽電池にはどのようなメンテナンスが必要ですか?

リチウムイオン電池は、管理システムを介してパフォーマンスを監視するなど、最小限のメンテナンスしか必要としません。鉛蓄電池は、腐食を防ぐために、定期的な電解液レベルのチェックと蒸留水の補充、端子のクリーニングが必要です。定期的にバッテリーの状態を監視しながら、バッテリー周辺を清潔に保ち、換気しておくことで、長持ちさせることができます。

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