本ブログの読者さまから質問を頂きました。
DIYソーラー（自作太陽光発電）やグリッド・タイ・インバーター（GTI）に興味をお持ちの方の参考になるかも知れませんのでご紹介いたします。

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■読者さまY氏からの質問

初めまして、こんにちは。
私はYと申しまして、小さな島に住んでいる者です。

本日はソーラー発電システムの事でご相談させて頂きたくメールさせて頂きました。

私の住んでいる島は私が移住して来るまでは無人島で、電気、ガス、水道などのインフラは当然無く、生活水は井戸を掘り、飲料水は隣の島の湧き水を運び、火は薪で起こし、賄えており、電気はソーラー発電により賄おうと考えております。

私は電気の事やソーラーシステムについて全く知識がないのですが、ネットで調べて先日、島の最寄りの町の電気屋で人生初のソーラーシステムを購入して来て自分で取り付けてみました。

ソーラーシステム (12V仕様)
ソーラーパネル (単結晶シリコン 100W)
(ボルト数は不明)
チャージコントローラー (30A)
バッテリー (ディープサイクル 70A)
インバーター (1500W)
ケーブル (600V)

と言う内容で発電し蓄えた電気で、スマホやタブレットの充電、モデム、扇風機、などに使用し、今のところ問題は起きていませんが、このシステムで問題はないでしょうか？

それから今後、私が生活する上で必要とする電化製品の1日の消費電力を考えているのですが、
冷蔵庫(200L)=800W/日、
テレビ(65インチ)=900W/日、
その他(DVDプレイヤー、
電気湯沸かし器、
電子ケトル、
スマホ、
タブレット、
扇風機、
照明器具、
など=1000W/日、この目安はいかがでしょうか？

仮に上記の目安が大体合っているとしたら1日3000Wの電力を発電して蓄電すれば良いのでしょうか？それでその場合は下記のようなシステムで大丈夫でしょうか？

ソーラーシステム (12V仕様)
パネル (単結晶シリコン 200W) × 5枚
チャージコントローラー (20A) × 5台
バッテリー (ディープサイクル 100A) × 5個
インバーター (正弦波 3000W) × 1台
ケーブル (出来るだけ太い物)

ネットで調べた情報から自分なりに考えてみたのですが全く自信はありません。私の説明不足で分かりにくい部分や素人考えでとんちんかんな部分も多々あるかと思いますが、お時間のある時で構いませんので、上記について新潟おてんと様のお考えやご意見、また最適なシステム内容や構築図などアドバイス頂けましたら大変有り難く存じます。

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■新潟おてんとサンの返答

はじめましてYさま。
メッセージありがとうございます。

僕なりに思うところを書かせていただきますね。

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＞＞ソーラーパネル (単結晶シリコン 100W)
※概ね100W：18V：5.56A程度かと。

＞＞バッテリー (ディープサイクル 70A)
※12V70Ahとしておきます。

一般的なバッテリーを使ったオフグリッドソーラーですね。

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＞＞このシステムで問題はないでしょうか？

特に問題はありません。

ただ、インバーターを使って交流の電力を得ている場合、ロスが大きいです。
なので、12V用の機器（12Vの自動車用もOK）を使うことで、インバーターでのロスを減らせます。

どの程度の照明と扇風機かは分かりませんが、
・12Vバッテリー⇒インバーター⇒AC100V（orAC200V）機器
・12Vバッテリー⇒DC12V機器
では、使える時間が大きく変わります。

インバーターを使わない方が、場合によっては2～3倍は長く使えるかと考えます。

また、バッテリーの負担も少ないでしょう。

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＞＞私が生活する上で必要とする電化製品の1日の消費電力を考えている

まずは、Wh（ワットアワー）やAh（アンペアアワー）といった単位で考えてみましょう。

ポイントは『h（アワー）』です。

例えば、100Wの電球を2時間使えば、
『 100W × 2h = 200Wh 』
ってなります。

前項での12Vバッテリーの容量『12V70Ah』。
簡単に言うと、3.5Aの電流を20時間にわたって取り出せる容量という意味です。
『 3.5A × 20h = 70Ah 』
※実際は5時間率や20時間率で考えるので、バッテリーの性能によって変わります。

つまり、
『どの程度の電力（電流）を何時間使うのか？』
というのがカギになってくるんですね。

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・冷蔵庫(200L)=800W/日
※冷蔵庫の平常運転は40Wくらいでしょうか。使い方によってだいぶ変わってきます。
仮に平均33.3Wとすると『 33.3W × 24h = 800Wh 』と考えられますね。

・テレビ(65インチ)=900W/日
※65インチのテレビの消費電力を180Wとして、1日5時間視聴するとすれば、
『 180W × 5h = 900Wh 』と考えられますね。

・その他=1000W/日
他ザックリ1000Whってことですね。

合計で、1日に2700Whほどの電力を使うという計算をされていると、僕はそう受け止めました。

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2700Whという電力を、バッテリーの容量と比較してみましょう。

『 W（電力） = V（電圧） × A（電流） 』ですから、
『 2700Wh = 2700VAh 』となります。

12Vバッテリーを使うワケですから、
『 2700VAh ÷ 12V = 225Ah 』となります。
※交流・直流などなど考えずに単純に大雑把な計算しているだけですから、あくまでも目安です

バッテリーは『バッテリー (ディープサイクル 100A) × 5個』とのことなので、
合計で500Ahですね。

225Ahと500Ahです。

インバーターを使って供給するでしょうから、インバーターが自分で消費する電力も考慮すると、1日に必要な電力は225Ahより大きくなります。

日中と夜間で必要になる電力のバランスも大切です。
発電してそのまま使う電力とバッテリー充電に回せる電力。
1日の日中でバッテリーは満充電になるか？
悪天候の場合、バッテリーのみで何日持つか？

インバーターを使って様々な機器を使うと、インバーターが使ってしまう電力が後々バッテリーに響いてくるかなと感じます。

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もうちょっとイメージしやすく考えてみます。

僕の家で1ヶ月に使う電力は夏場で170kWh程度です。
かなり節約して150kWhとします。
1日5kWhほど。
つまり5000Wh/1日ってことです。

まぁ3人家族の使用電力としてはかなり少ない数字です。
この数字と、Yさま試算の2700Wh/1日。

具体的な数字ですね。
ですが、2700Wh/1日をバッテリーで何とかし続けるのは大変です。

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＞＞下記のようなシステムで大丈夫でしょうか？

＞＞ソーラーシステム (12V仕様)
これは、48Vくらい（か、もっと大きな）のシステムにするべきでしょう。

＞＞パネル (単結晶シリコン 200W) × 5枚
1000W、1日に発電する電力は4000Wh（フィリピンだともっと多いかも）程度。
1日に必要になる電力は2700Wh。
何とかなりそうですね。

＞＞チャージコントローラー (20A) × 5台
インバーター1台なら、チャージコントローラーは1台になりませんか？
『48Vくらい（か、もっと大きな）のシステムにするべき』といったのは、こういう部分です。
24Vや48Vのバッテリー電圧が使えるチャージコントローラーであれば、1～2kWのパネルは入力できますよ。

＞＞バッテリー (ディープサイクル 100A) × 5個
12Vだと5並列にする考えかと。
出来れば12V120Ahほどのバッテリーを4直列で48Vとするのが良いかと。
いずれにしても、大きな電力が必要な場合はシステムの電圧を上げるべきです。

＞＞インバーター (正弦波 3000W) × 1台
1度に使う電力と、インバーター自体の消費電力、変換効率、などなど考慮して選べば良いかと。

例えば、システムの電圧を12Vから24Vに変えれば流れる電流が半分になります。
バッテリーも並列にせずに済むでしょう。
使えるパネルも増えますし、複数のチャージコントローラーも必要ありません。
1つ1つの機器はちょっと高くなりますが、システムはシンプルになりますし結果的に、バッテリーの寿命とシステムの安全性に貢献します。

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僕が思うこと。

電気湯沸かし器、電子ケトル、といった機器は、ドライヤー同様に瞬間的に大きな電力を要します。
インバーター経由で使うのだとは思いますが、バッテリーやインバーターへの負担が大きいです。
短時間なら大丈夫でしょうけど。

＞＞スマホ、タブレット、扇風機、照明器具、
この辺の機器はインバーターを使わずに12V用の機器（24V系なら24V用の機器）を準備するのが良いかと考えます。

すでに12V系のオフグリッドソーラーがあるのですから、インバーターを使わずにDC専用で使うとかなり便利ですよ。

あとは冷蔵庫。
24時間運転しっぱなしも良いですが、日中に保冷剤を冷凍させて、夜間の6～7時間くらいはその保冷材でもたせるとか、そういう運用の仕方も考えてみてはどうでしょうか。

バッテリーが常に額面の通りの性能を発揮するのであれば良いのですが、実際には話半分で受け止めておくべきかと考えます。
使っていけば劣化していきますし、温度でも性能が変わります。
それに、バッテリーはできるだけ浅く使うのが良いでしょう。
ディープサイクルバッテリーでも寿命に貢献します。

いかがでしょうか。
とりあえず思うところの走り書きなので、誤字脱字云々あるかもしれません。

また、各数字につきましてはちょっと乱暴に計算してしまっている部分もありますので、あくまで目安として受け止めてください。

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■読者さまY氏からの返答と質問

大変くわしくご説明いただき誠にありがとうございます。
私の頭では理解不能な事が多過ぎて混乱しております(^^;

そこでまた質問なのですが、システムの電圧を上げて流れる電流の量を下げた方が良いと言う事は分かったのですが、その理由としては、電流の量が多いとケーブルや機器が熱を持って発火の危険が高くなると言った事でしょうか？その他には何かありますでしょうか？

12V 120Ah のバッテリーを4個直列で繋いで48Vにした場合に得られる電力は
(各バッテリーが満充電の状態からで)
48V × 120Ah = 5760Wh
と言う事で宜しいでしょうか？

また、12V 120Ah のバッテリーを4個並列で繋いだ場合に得られる電力は、
12V × 120Ah × 4 = 5760Wh
で直列で繋いだ場合と同じと言う事で宜しいでしょうか？

12V 120Ah のバッテリーを4個使ったシステムを組む場合(1日に3000Wh程度の電力を得たい場合)
パネルは何Wで何Vの物を使用するのが理想でしょうか？
仮に200Wのパネルを使用するとしたら何Vの物を何枚必要でしょうか？

また上記で理想と考えられるパネルに対しては、何A (48V対応)のチャージコントローラーが必要でしょうか？

チャージコントローラーは1台で複数のパネルを繋ぐ場合、並列・直列のどちらで繋げば宜しいでしょうか？

質問ばかりで申し訳ありませんが、またお時間のある時にでもお教え頂けましたありがたいです。

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■新潟おてんとサンの返答

＞＞電流の量が多いとケーブルや機器が熱を持って発火の危険が高くなると言った事でしょうか？
その他には何かありますでしょうか？

Yさまの仰る通りの認識で良いかと考えます。

例えば、静電気は数万Vの電圧がありますが、電流が極端に低いので直接火災などの原因にはなりません。
ただ、感電はします。

一方、電圧が低く電流が高い場合、金属を溶かすほどの威力を発揮します。
細いケーブルだと簡単に発火します。

もっというと、それなりのチャージコントローラーが必要にはなりますが、12Vより24V、それより48V、となれば使えるパネルとバッテリーが増えますよね。
つまり、1系統のシステムで多くの発電や充電ができると、そういう感じです。

システムの規模を大きくしたい場合、システムの電圧を上げて対応した方が何かと簡単です。

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＞＞12V 120Ah のバッテリーを4個直列で繋いで48Vにした場合に得られる電力は(各バッテリーが満充電の状態からで)48V × 120Ah = 5760Wh と言う事で宜しいでしょうか？

これは、48V120Ah、になります。
つまり、48V × 120Ah = 5760Wh、ってことですね。

直列で繋ぐと電圧が加算されるんです。
一見、容量が減っているように見えますが、減っていません。

Yさまの見解の通りです。

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＞＞12V 120Ah のバッテリーを4個並列で繋いだ場合に得られる電力は、
12V × 120Ah × 4 = 5760Wh
で直列で繋いだ場合と同じと言う事で宜しいでしょうか？

これは、12V480Ah、になります。
つまり、12V × 480Ah = 5760Wh、ってことですね。

並列で繋ぐと電流が加算されるんです。

Yさまの見解の通りです。

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＞＞12V 120Ah のバッテリーを4個使ったシステムを組む場合(1日に3000Wh程度の電力を得たい場合)パネルは何Wで何Vの物を使用するのが理想でしょうか？

1日に3000Wh程度の電力を得たい場合、1日に3000Wh以上の発電が必要ですよね。
ただ、日中に多くの電力を使う場合と、夜間に多くの電力を使う場合とでは、バッテリーに依存する割合が違ってきます。

バッテリーに充電する場合、発電した電力をそのまま消費するよりも効率が悪いです。

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100Wh発電してそれを全部バッテリーに充電したとしても、バッテリーからインバーターを介して電力を取り出したときには、50Whくらいしか取り出せないのかなと考えます。
充電、給電、インバーター、それぞれでロスがありますよ。

日中に多くの電力を使う場合は発電した電力をそのまま負荷に回せば良いのですから、バッテリーに依存する割合は減ります。
夜間に多くの電力を使う場合は、いったんバッテリーに充電した電力を使うのですから、当然ですが日中に発電した電力の半分くらいしか使えないでしょうね。

先の返信で、
＞＞日中と夜間で必要になる電力のバランスも大切です。
＞＞発電してそのまま使う電力とバッテリー充電に回せる電力。
＞＞1日の日中でバッテリーは満充電になるか？
＞＞悪天候の場合、バッテリーのみで何日持つか？
と記したのは、上記の理由からなんです。

こればかりは、使いたい機器やすべての機器との兼ね合いなので、ケースバイケースとしか言いようがありません。

数字で机上計算できなくもないですが、概ね期待を大幅に下回ります。
なので、やってみて足りない部分を補うように増設。この繰り返しでシステムを理想に近づける行程というか期間が必要でしょう。

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＞＞仮に200Wのパネルを使用するとしたら何Vの物を何枚必要でしょうか？

日本の場合で考えると、ソーラーパネルの発電量は、1日晴天だった場合で4～5時間分の発電量と言われています。
南中の前後1時間くらいが発電のピークで、日の出や日の入り付近ではほぼ発電しません。
平らにならすと『4～5時間分の発電量』ということになります。

200Wのパネルであれば、晴天で800～1000Wh/1日の発電量ということになります。
フィリピンではもっと多く発電できるかもしれません。
ちなみに、僕が使っている200Wパネルは、良い季節のピークで900Wh/1日ほどの発電量です。

で、雨天や曇りの場合も考慮すると、200Wパネルなら6枚ほどあると良いのかなと感じます。

パネルにはいろいろな仕様があるので、良く確認する必要があります。
充電したいバッテリーの電圧やチャージコントローラーとの兼ね合いで選ぶべきですね。

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＞＞また上記で理想と考えられるパネルに対しては、何A (48V対応)のチャージコントローラーが必要でしょうか？
＞＞チャージコントローラーは1台で複数のパネルを繋ぐ場合、並列・直列のどちらで繋げば宜しいでしょうか？

理想とは、パターンによって変わってしまうので何とも言えません。
また、『これが正解』とシステム構成自体を僕が提示するのも違うような気がします。

仮に、200W：36V：5.56Aといったパネルを6枚使うにしても、直列に接続して電圧を上げることもできますし、並列に接続して電流を上げることもできますね。

並列と直列を組み合わせて、
2直列にしたものを3並列にして6枚とか、
3直列にしたものを2並列にして6枚とか、
こういう使い方になるのかなと考えます。
いずれも1200Wですが、電圧と電流の大きさが変わってきます。
当然ですがパネルの仕様によっても変わってきます。

どんなパターンにしても、
・チャージコントローラーの仕様、
・使いたいパネルの仕様と枚数と接続方法、
・バッテリー、
・負荷となる機器の見直しや使う時間帯などの検討、
以上を何度か検討して、必要となるシステム構成を煮詰めていくのが良いかと考えます。

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いかがでしょうか。
とりあえず思うところの走り書きなので、誤字脱字云々あるかもしれません。

また、重複しますが、各数字につきましてはちょっと乱暴に計算してしまっている部分もありますので、あくまで目安として受け止めてください。

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お世話になっておりますYです。

お送り頂きました新潟おてんと様のお考えを参考にさせて頂き、私なりにシステムの内容を考えてみました。

■ソーラー発電システム(60V仕様)
発電量 : 1800Wh

ソーラーパネル
200W : 18V : 11.11A × 9枚
3枚直列を3組並列にして9枚で
1800Wh : 54V : 33.33Ah

チャージコントローラー
50A(60V対応) × 1台

バッテリー
12V : 120Ah × 5個
5個を直列で繋ぎ、60V : 120Ah

インバーター
3000W(60V対応) × 1台

先のメールにて一日に必要な電力の目安を2700Whとお伝えしましたが、3000Whを超えそうなのと、充電、給電、インバーターのロスなどを考え発電と蓄電に余裕を持たせようと思い上記の内容で考えてみました。

ですが、これで良いのかどうかやはり不安で、上記内容につきまして、おかしな点やここはこうした方が良いのでは？など、あくまでも参考として、新潟おてんと様のお考えをお聞かせ頂けましたら有り難いです。

度々で誠に恐縮ですが、どうぞ宜しくお願い申し上げます。

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内容（数字的部分）は問題ないかと考えます。

あとは、購入予定のチャージコントローラーの仕様とよくよく比較することでしょう。

まともなチャージコントローラーであれば、パネルからの入力側、バッテリーへの出力側、双方の細かい仕様が表記してあるはずです。

パネルは、条件がそろえば表記の仕様より多く発電することがあります。
なので、チャージコントローラーの仕様ギリギリのパネルだと、ちょっと不安です。

バッテリーは満充電で15V近くになります。
チャージコントローラーの仕様などで、12Vバッテリー5直列OKかどうかをシッカリ確認する必要があるでしょう。

この辺を考慮して、あとは後々にパネルやバッテリーを増やすか否か？などを考えて検討するのが良いでしょう。

では、また何かありましたらお気軽に。

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本ブログでは、読者の皆様からの質問やご意見を出来るだけ記事に反映させていくつもりです。
質問やご意見などなどコメントや直メールで遠慮なくお寄せくださいね。

また、当コーナーでの僕の返答は、あくまでも『新潟おてんとサン』の思うところであります。
コレが全て正しいとか、そういう意味合いの意見ではありません。

『よくある質問集メニュー』

以上、『自作太陽光発電が好き！かんたんDIYソーラー発電』の新潟おてんとサンでした。

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