再生可能エネルギーは、各国で導入され、国の電力網に組み入れられることが多くなってきています。また、小規模コミュニティや個人にとっても選択肢になりつつあります。自家発電し、公共の電力網に依存せずに生活できることは、多くの人にとって現実的な選択肢です。
ハイブリッド電源システム 太陽光、風力、水力など、さまざまな形態の自然エネルギーを統合して捕捉できるほか、独立型発電機や公共電力網に接続することもできます。この記事では、これらのシステムの仕組みと利用可能な選択肢について説明します。
目次
ハイブリッド電力システムの市場成長
ハイブリッド電力システムの紹介
ハイブリッド電力システムのコンポーネント
ハイブリッド電源システムの適切なサイズを選択する方法
最終的な考え
ハイブリッド電力システムの市場成長
ハイブリッド電力システムは、再生可能エネルギーを活用して、ますます高価になる公共電力網への依存を最小限に抑えることで柔軟性とコスト削減を実現する家庭向けに、世界中でますます人気が高まっています。
多くの国では、再生可能エネルギーシステムを利用する家庭に対して政府の支援や税制優遇措置があり、一部の国では、利用可能な場合にはユーザーから余剰電力を買い戻す制度があります。
ハイブリッド電源システムの世界市場は 2年に2022億米ドル、そして非常にプラスの成長が見込まれている 10.4% の年間平均成長率 (CAGR)、から 2.4年に2023億ドル、4年に約2028億ドル欧州とアジア太平洋地域は、図に示すように最も高い成長を示しています。 上記のグラフ.
ハイブリッド電力システムの紹介
電力は多くの自然資源から生成することができ、その電力を国家レベルで捕捉して統合する技術も存在します。しかし、これらの技術はすべて、農場、小規模コミュニティ、さらには個人の家庭で使用できる小規模で利用可能です。
ほとんどの人は、家庭の電力を発電するために住宅にソーラーパネルを設置していることをよく知っています。農場に住んでいる人は、風力タービンを使って電力を発電していることも知っているかもしれません。また、近くの流水源を利用して発電する人もいます。これらはすべて、家庭の電力需要を補ったり完全に供給したりするために自然エネルギー源を使用する、非常に確立された手段です。
公共電力網からの電力のみを使用する住宅は「グリッド接続」または「オングリッド」と呼ばれますが、公共電力網を使用せず、必要な電力をすべて自家発電する住宅は「オフグリッド」と呼ばれます。孤立した地域に住む人々は、必要に迫られてか、自ら望んでかに関わらず、完全にオフグリッドで生活していることがよくあります。
上に示した 5 ～ 10 Kw システムなどのハイブリッド電力システムは、複数の自然資源から生成された電力を統合できます。必要に応じて、公共の電力網や独立型燃料発電機などの他の電力源と組み合わせることもできます。システムは、利用可能な電力源に応じて、さまざまな電力網モードを切り替えることができます。
ハイブリッド電力システムでは、エネルギーを捕捉するために 1 つ以上の手段を使用できます。通常は太陽光発電 (PV) パネルと小規模風力タービンが選択肢となりますが、小型水力タービンも含まれる場合があります。
各ソースでは、エネルギーは直流 (DC) または交流 (AC) として捕捉されます。エネルギーは調整され、バッテリー バンクまたはアレイに DC として保存されます。この DC 電流は、DC 電流として家庭で利用できるようになるか、インバータを使用して AC に変換され、必要に応じて家庭用電化製品で利用できるようになります。
ハイブリッド電力システムのコンポーネント
最も市販されている ハイブリッドパワーシステム 太陽光と風力のソリューションが含まれています。通常、発電機、水力ソリューション、バイオマスなどの他の形態のエネルギー供給などの他のソリューションは含まれていません。太陽光発電パネルのみを含み、風力タービンのオプションを含まないシステムは、通常、ハイブリッド「太陽光」システムとして宣伝されています。
ソーラーパネルには、100 枚あたり約 700 ワットから XNUMX ワット以上まで、さまざまなサイズと出力のものがあります。屋根や平らなスペース、または太陽に向かって斜めにパネルを並べるのが一般的です。
風力タービンには、水平型（プロペラ）と垂直型（ビーター）の 2 つの主なバージョンがあります。両方のタイプのタービンでハイブリッド電力システム パッケージが利用可能です。
一部のプロバイダーは、開始価格からパッケージの価格を設定し、最終価格は太陽光パネル、風力タービンの数、コントローラーとインバーターの電力に応じて決まります。
電力コントローラとインバータ
ハイブリッド電力システムの「心臓部」となるのは、コントローラーとインバーターです。
の主な役割 ハイブリッドパワーインバータ 直流 (DC) を交流 (AC) に変換することです。公共の電力網では、長距離伝送に最も効率的な電流である AC が使用されています。家庭の電気供給も、ほとんどの家電製品と同様に AC です。
しかし、太陽光発電パネルは不安定な直流電力を生成し、風力タービンや水力タービンは不安定な交流電力を生成します。蓄電池は電流を保持する最も効率的な方法として直流を使用します。したがって、システムは受け取った電力を安定させ、それを直流電流に変換して蓄電する必要があります。それが蓄電池の役割です。 ハイブリッド電源コントローラ.
電力の安定化と変換は、上記のオフグリッド供給業者の図のように、別のコントローラで管理できます。 ハイブリッド風力・太陽光発電システム風力/太陽光ハイブリッド コントローラーがバッテリーに電力を供給しています。蓄えられたバッテリー電力は、インバーターによって AC に変換され、家電製品に電力を供給します。
ただし、最新のインバーターの中には、コントローラーとインバーターの両方の機能を備え、クラウドやコンピューターのデータレポートなどの高度な管理機能も提供できるものもあります。
上記のハイブリッド電力システムの図では、再生可能エネルギー（グリーン電力）源、公共グリッド、家庭用発電機など、すべての電源がインバータに直接接続されています。 ハイブリッドパワーインバータ さまざまな電源からの電流を調整し、それを保存し、家庭への供給に必要なときにアクセスします。
最新のインテリジェントインバータは、次のような柔軟な電力管理を実現します。
- 再生可能エネルギー料金を制御する、
- バッテリーアレイにエネルギーを蓄える
- バッテリーの充電レベルを監視して報告する
- 公共電力網とバッテリーの使用を切り替える、
- 蓄えられた直流電流を交流電流に変換する
- 家庭用アプリケーションへの電力供給、
- 余剰電力を公共電力網に供給する
- クラウドとローカル コンピューターにリアルタイム データを提供します。
純正正弦波インバーターは、公共電力網の電流と一致する、高度に安定化された AC 電流を生成します。これは、多くの精密電子機器が組み込まれている家庭用電化製品に、高品質でクリーンかつ信頼性の高い電力を供給するために不可欠です。
リチウムイオン電池アレイ
獲得したエネルギーは、必要なときに使用できるように保存する必要があります。これは、リチウムイオン電池のアレイまたはバンクを使用して行われます。電池の保存には、ケーブルで「結ばれた」非常に基本的な電池から、家庭内でも違和感がなく、リモート監視も可能な最新のすっきりとしたキャビネットまで、さまざまな形式があります。
必要なバッテリー貯蔵量は、ユーザーの家庭内電力消費要件と、ユーザーがどの程度まで地域の電力網から独立したいかによって異なります。貯蔵される電力が多ければ多いほど、オフグリッドで使用できる電力も増えます。
この 積層バッテリーとインバータアレイ すっきりとしたキャビネットの外観で、家庭内に適しています。5Kw バッテリー レイヤーの倍数で積み重ねて構成でき、インバーターとコントローラー レイヤーを備えたオールインワン システムとして提供されます。20 つのバッテリー レイヤーで、749 時間あたり XNUMX キロワットの電力を家庭に供給できます。パフォーマンスとバッテリー レベルは、LED ディスプレイだけでなく、クラウドとコンピューターを通じてオンラインでも監視できます。価格は約 XNUMX 米ドルからで、注文するバッテリー レイヤーの数によって異なります。
適切なハイブリッド電源システムを選択する方法
再生可能エネルギーの獲得の選択肢
ハイブリッド電力システムを選択する場合、最初に決定すべきことは、どのタイプの再生可能エネルギーを設置するか（ほとんどの完全なシステムには風力と太陽光が含まれる）と、システムをオフグリッドにするかハイブリッドにするかです。
風力タービンとソーラーパネルの選択肢を提供するシステムは数多くあります。風力コンポーネントとソーラーパネルの両方について、システムが生成するように指定されている電力定格 (キロワット単位) を確認してください。
水力発電や現地の発電機も必要な場合は、購入者は供給業者との接続に問題がないか確認する必要があります。システムを公共電力網に接続する場合、購入者は電力が主に再生可能エネルギーから供給されるのか、それとも主に公共電力網から供給されるのか、またシステムがその 2 つをどのように切り替えるのかを明確にする必要があります。
インバータ容量
インバーターの決定は、家庭で一度に使用される電力の量によって決まります。
購入者は、予想される最大同時エネルギー需要と、1 時間あたりに必要となる電力量を計算する必要があります。たとえば、同時に稼働する機器の数はいくつで、それらはどのような機器でしょうか。
調理は需要が高い例です。ほとんどのキッチン家電が同時に使用され、個別に 3 Kw 以上の電力を消費する可能性があるためです。インバーターは、最も厳しい需要を満たすために十分な Kw/時間 (Kwh) 容量を備えている必要があります。そうでないと、インバーターが過負荷になる可能性があります。
コントローラ、エネルギー貯蔵、バッテリーアレイ
コントローラーとバッテリー容量の決定は、収集および保存される電力の量によって決まります。購入者は、毎日必要なバッテリーストレージの量を計算し、その電力がどこで（いつ）生成されるかを見積もる必要があります。
たとえば、風力タービンを使用する場合、平均的な風の強い日に 1 日を通して生成される電力量はどれくらいになるでしょうか。太陽光発電パネルは、日中のどの時間帯に、どれくらいの量の太陽光を捉えることができるでしょうか。公共電力網を使用する場合は、オフピークなどの特定の時間帯に使用されますか。
コントローラの選択はさまざまなエネルギー源に適したものでなければならず、バッテリー容量は、バッテリーの充電が行われる可能性が高い時期を考慮して、日中のあらゆるニーズに対応できるものでなければなりません。
サプライヤー支援
サプライヤーは計算を手伝うことができ、エネルギー回収のピークとエネルギー使用量のピークを含む毎日の必要量を見積もるのに役立つスプレッドシートを提供できる場合があります。
通常、計算された 1 日の使用量と同時使用量に基づいて、キロワット単位で使用量を計画します。毎月の公共料金を 1 日あたりの使用量に分割すると、全体的な平均使用量と、必要な全体的なストレージがわかります。
ただし、使用のピークにも注意する必要があります。食事の時間は一般的なピークであり、よく使用される電化製品の多くは電力需要が高いです。オーブン、電子レンジ、電気ポット、エアフライヤー、トースターはすべて 1 ～ 4Kw を使用する例なので、すべてを合計すると、同時電力消費量が予測されます。また、他の電化製品も同時に使用される可能性があることも覚えておいてください。家庭暖房、給湯、パワーアンプ、テレビ、家庭用 WiFi、電気自動車の充電。これらもすべて電力を消費します。
余剰電力とグリッドフィードバック
コスト モデルが、公共電力網にフィードバックできる余剰供給を生成することである場合、追加の風力タービンまたはソーラー パネルが必要になる可能性があるため、見積もりにその余剰を含める必要があります。
ハイブリッド電力システムを導入する場合、コスト削減を実現するには多額の初期費用がかかることを念頭に置くことが重要です。タービンと PV パネル、コントローラーとインバーター、バッテリー アレイは高価になる可能性があり、さらに導入コストと定期的なメンテナンスのための追加費用もかかります。
投資回収には数か月ではなく数年かかる場合があるため、予定しているシステムは予算内に収まるだけでなく、継続的なコストも考慮する必要があります。
最終的な考え
小規模ハイブリッド発電システムを利用することで、住宅市場では、公共電力網と組み合わせて、さまざまな再生可能エネルギー源を最大限に活用できます。一般的なシステムには、家庭での使用に適した垂直または水平の風力タービンが付属しています。これらのシステムには、屋根に便利に設置できる太陽光発電パネルもパッケージ化されています。
ハイブリッド電力システムには幅広い選択肢があり、ハイブリッド電力コントローラ、インバータ、蓄電池アレイ、スマート監視ソフトウェアなどの主要コンポーネントが含まれています。購入者は、電力需要、発電量、家庭で一度に使用する必要がある電力量を明確にする必要があります。
ハイブリッド電源システムには、機器と設置への先行投資が必要であり、購入者はROIが長期間に及ぶ可能性があることを認識する必要があります。サプライヤーは、システムの適切なサイズを決定するための計算を支援できるはずです。さまざまな選択肢は、オンラインショールームで見つけることができます。 Chovm.com.
