ソーラーチャージコントローラーの選択: 重要な要素と種類の説明

太陽光発電パネルを使用してバッテリーを充電するには、ソーラー充電コントローラーが必要です。この装置はバッテリーの過充電と損傷を防ぎます。

グリッド接続システムでは、インバータが余剰エネルギーを自動的にグリッドに送信するため、充電コントローラは必要ありません。ソーラー充電コントローラーのコストは約 20 ドルから 500 ドルの範囲ですが、オフグリッドシステムはグリッド接続システムよりも全体的な総コストが高くなることに注意してください。最高の太陽光発電会社が必要かどうかをアドバイスし、すべてが正しく設定されます。

ソーラーチャージコントローラーとは何ですか?

バッテリーをソーラーパネルに直接接続する場合、充電プロセスを制御するデバイスはありません。この場合、バッテリーは過剰な電圧と電流によって損傷する可能性が高くなります。ソーラーチャージコントローラーとソーラーレギュレーターは、次の 3 つの主な目的を果たします。

バッテリーに適切な電圧を供給する
充電電流（アンペア）の調整
過充電の防止

チャージコントローラーは基本的にはスマートバッテリー充電器です。これらは、ソーラーパネルを使用してバッテリーを充電するときに重要です。電圧と電流の出力は太陽光の量に応じて変化します。

このタイプの充電コントローラーの主な機能はバッテリーの電気量を調整することですが、次の手段によって電気的保護も提供できます。

バッテリーの電圧が過度に低くなった場合にバッテリーをオフにする
発電していないときにバッテリーからソーラーパネルへの逆電流を防止します。
電池温度上昇時に充電電圧を下げる

ソーラーチャージコントローラーはいつ必要ですか?

通常、ソーラーチャージコントローラーの使用はオフグリッドシステムに限定されます。ほとんどの家庭用太陽光発電システムは電力網に接続されているため、充電コントローラーを使用する必要はありません。

ソーラーパネルシステムにバッテリーが含まれていない場合、充電プロセスを制御できません。

太陽電池システムでは、インバータは充電コントローラとして機能します。バッテリーが完全に充電されると、余剰エネルギーを送電網に送ることができます。

インバーターのタイプに基づいて、バッテリーバンクを備えた太陽光発電システムを異なる構成にすることができます。ソーラーパネルとバッテリーに同時に接続するハイブリッドインバーターを使用することも、ソーラーインバーターとバッテリーインバーターを別々に使用することもできます。インバーターにはチャージコントローラー機能が内蔵されており、どちらの場合でも別途充電器は必要ありません。

ソーラーチャージコントローラーの種類

ソーラー充電コントローラーには、パルス幅変調 (PWM) コントローラーと最大電力点追跡 (MPPT) コントローラーの 2 つの主なタイプがあります。

パルス幅変調 (PWM)

PWM を備えたソーラー充電コントローラーは、よりシンプルで手頃な価格ですが、効率は低くなります。コントローラーは、バッテリーが 100% 充電に達した後、少量の電力を供給することで、バッテリーをフル状態に保つために少量の電力を供給できます。バッテリーが 100% 充電に達すると、コントローラーは電流出力を徐々に減らすことができます。
たとえば、PWM 充電コントローラーを使用して 12 V バッテリーを充電する場合は、定格 12 ボルトの太陽光発電モジュールが必要です。
PWM ソーラー充電コントローラーの価格は、定格ワット数とアンペア数に応じて、通常 15 ドルから 125 ドルです。PWMコントローラー典型的な効率は 80% 未満です。

長所と短所

MPPT チャージコントローラーよりも手頃な価格
小さくなって持ち運びが楽になりました
DIYの太陽エネルギーシステムに最適
高電圧ソーラーパネルではバッテリーを充電できません
MPPT 充電コントローラーよりも効率が低い
寒い気候では効率が低下する

最大電力点追跡 (MPPT)

アンMPPTソーラーチャージコントローラーは、スマート DC-DC コンバータとしても知られており、バッテリーシステムと高電圧のソーラーパネルを適合させることができます。
ソーラーパネルが生成する電力を最大化するには、MPPT 充電コントローラーが必要です。
同時に、コントローラーはバッテリーシステムに適切な充電電圧を維持します。
EnergySage によると、MPPT ソーラー充電コントローラーには 28 ドルから 324 ドルの支払いが予想されます。ただし、最高の MPPT コントローラーは、モデルによっては 95% 以上の効率レベルに達します。
36 ボルト、10 アンペアで動作する太陽電池アレイの例を示します。これは 360 ワットの電力に相当します。 PWM 充電コントローラーからのこの電力出力は、12V バッテリーの充電には使用できません。 MPPT 充電コントローラーの結果、電流を 40 アンペアに増加しながら電圧を 12 V に下げることができ、バッテリーの充電が可能になります。

長所と短所

より高電圧のソーラーパネルでバッテリーを充電できます
PWM 充電コントローラーよりも効率が最大 20% 向上
より高いワット数を効率的に処理できる
MPPT テクノロジーは高価です
インストールがより複雑になる
170W 未満のシステムでは効率が低下します

ソーラーチャージコントローラーを選択する際に考慮すべき要素

購入する前に、ソーラー充電コントローラーの技術仕様を注意深く確認する必要があります。チャージコントローラーとソーラーパネルおよびバッテリーの間に不一致がある場合、システムを操作できなくなり、コンポーネントが損傷する可能性もあります。

電圧の互換性

使用する充電コントローラーは、ソーラーパネルから供給される出力電圧とバッテリーに必要な入力電圧に対応している必要があります。 PWM コントローラーを使用する場合、これらの電圧は同等ですが、MPPT コントローラーを使用する場合、ソーラーパネルの電圧が高くなる可能性があります。

最大電流定格

また、電気システム内のコンポーネント間には、現在の互換性も必要です。バッテリーシステムの最大電流が 30 アンペアの場合、充電コントローラーはその電流を超えてはならず、ソーラーアレイは最大電流を処理できる必要があります。バッテリーシステムの最大電流が 30 アンペアの場合は、40 アンペアの充電コントローラーを使用しないでください。

迂回負荷制御

分流負荷は、バッテリーが完全に充電された後に余分なエネルギーを廃棄するために、ソーラーパネルや風力タービンなどの再生可能エネルギーシステムの充電コントローラーでよく使用されます。

表示および監視機能

動作状況を表示できるチャージコントローラーをお探しの場合は、LCDディスプレイまたはスマートフォンで監視できるBluetoothモジュールを備えたものを探す必要があります。

温度補償

バッテリーは高温によって損傷する可能性がありますが、最高の充電コントローラーには、過熱を防ぐために必要に応じて充電電圧を下げる温度補償機能が装備されています。

効率

どれだけの太陽エネルギーがバッテリー充電に変換されるかを判断するには、充電コントローラーの効率が重要な指標となります。 PWM 充電コントローラは一般に MPPT 充電コントローラより効率が劣りますが、安価でもあります。 MPPT 充電コントローラーは 95% 以上の充電効率を達成できますが、より高価です。

料金
ソーラー充電コントローラーは、オフグリッドソーラーシステムの最も安価なコンポーネントの 1 つです。それ自体はそれほど高価ではありません。優れた MPPT コントローラーの価格はわずか数百ドルです。ただし、オフグリッドシステムのコストは通常、グリッドに接続されたシステムよりもはるかに高く、おそらく数万ドルもかかります。