太陽光発電システムはどのように電力を生産していますか？

太陽光発電の専門家として、太陽光発電システムがどのように電気を生成するかのプロセスを説明できることが重要です。 このプロセスは多くの人にとって神秘的なようで、太陽エネルギーに慣れていない人の間では誤解がたくさんあります。 この記事では、太陽光発電設備が電気を供給する方法と、そのプロセスが顧客にどのように機能するかの概要について、基本に戻ります。

太陽エネルギーがどのように生成されるかの基礎から始めて、太陽光発電システムの詳細に入りましょう。

太陽光発電システムの基礎

太陽光発電システムは、本質的にソーラーパネル、パネルを通るエネルギーの流れを助けるために必要なハードウェア、およ

システムの種類に応じて、ストリングインバータ、マイクロインバータ、またはパワーオプティマイザを使用してエネルギーを変換できますが、ほとんどのPVシ

太陽光発電システムでは、太陽エネルギーはどのように機能しますか？

太陽電池パネルは、光子（光粒子）のエネルギーを電気に変換します（太陽エネルギー初心者ガイドで説明しています）。 このプロセスは光起電効果と呼ばれます。

光子が太陽光発電（PV）デバイスに当たると、そのエネルギーは光子から材料中の局所電子に伝達されます。 これらの励起された電子は流れ始め、電流を生成する。

太陽電池（ソーラーパネル内）は直流（DC）電気を生成し、通常はインバータによって交流（AC）電気に変換されます。 これはそれがAC電気と作動する、また顧客の家（か商業太陽取付けの場合には商業建物）の電気器具に動力を与えるのに使用されている電気格子に送

それが詳細な説明です。 要約すると、太陽電池パネルがどのように機能するかのプロセスには、3つの主要なステップが含まれます:

1. 太陽電池パネル内の太陽電池は、太陽からの光を吸収し、電流が流れ始める。
2. インバータは直流電力を交流電力に変換します。
3. この電力は、顧客の建物の現在のエネルギー需要を供給するために使用され、顧客が使用できるものを超えた余剰電力はグリッドに輸出されます。

太陽光発電システムが生成するエネルギーはどうなりますか？

米国のほとんどの太陽光発電の顧客は、グリッド接続の太陽光発電設備を持っています。 彼らの家は電力網に接続されており、太陽光発電設備が生産している以上のものを必要とするとき（雨の日や夜間など）、電気事業者が供給するエネルギー

それはまた、彼らのPVシステムが必要以上に生産しているときはいつでも、その余分なエネルギーを他の人が使用するためにグリッドに送ることが

ネットメータリング

米国全体で一般的なネットメータリングと呼ばれる政策は、彼らがグリッドから使用する将来の電力のコストを相殺できるよ

純測光は、太陽エネルギーを費用対効果の高いものにする上で重要な役割を果たしてきた。 しかし、全国各地で、電力会社がネットメータリングをどのように実装するかにいくつかの変化が見られ始めており、その多くは太陽光発電の顧客が

固定価格買取制度

固定価格買取制度は、一部の地域で太陽光発電の顧客が送電網に送る電力を補償する別の方法です。

太陽光発電システムの部品は何ですか？

シンプルなPVシステムには、二つの基本的なタイプのコンポーネントが含まれています:

• 太陽モジュール:太陽モジュールは電気に日光を変える太陽電池を含んでいます。
• インバータ：インバータが直流電流を交流電流に変換します。 また、電力網に有益な他の機能を実行することもできます（現在、カリフォルニア州で必要とされているスマートインバータに関する記事を参照してくださ

からのシンプルなPVシステムの図シンプルなPVシステムの図。 出典：オーロラソーラー。

BOSコンポーネント

モジュール以外のPVシステムのすべてのコンポーネントをbalance of system(BOS)コンポーネントと呼ぶのが一般的です。 BOSの部品の例はインバーター、切断、ラッキングおよび配線を含んでいます。

もちろん、これは太陽光発電設備の部品とそれらがどのように適合するかの基本的な概要に過ぎません。 ソーラーパネルとインバータを一緒に配線する方法（ストリング）と、モジュールレベルパワーエレクトロニクス（MLPE）として知られる従来のインバータの代替方法につ

太陽光発電システムの効率に影響を与える要因

太陽エネルギーから電気を生産するプロセスは100％効率ではないことに注意することが重要です。 温度、汚れ、陰影などの環境要因や電気部品の損失は、太陽光発電システムの効率に影響を与える可能性があります。 典型的な損失カテゴリは次のとおりです:

• 温度:太陽電池パネルの効率は温度と変わります。 高温は性能に悪影響を及ぼします。
• : PVパネルの表面に蓄積する材料は、光が太陽電池に到達するのを阻止することができ、それによって発電された電力を低減することができる。 汚れることによる電力損失は汚れることのタイプによって非常に可変的、（塵か雪のような）であり、どの位の割りでパネルはきれいになります。

太陽光発電モジュールのほこりなどの汚れは、電力出力を減少させます。

• シェーディング：シェーディングは、環境内の樹木、建物、地形、およびその他のオブジェクトによる放射照度の妨害です。 太陽取付けの出力に対する陰影の効果は非常に可変的である。 （シェーディングの原因と結果についての詳細を学ぶために、この記事とPVシステム損失シリーズのこのセクションは素晴らしいリソースです。)
• 配線と接続:太陽光発電設備の電気接続における抵抗は、通常、数パーセントのエネルギー損失をもたらします。
• 不整合:製造上のばらつきにより、同じタイプのモジュールの電気特性が若干異なる場合があります。 モジュール間のこの不一致は、パフォーマンスの低下につながる可能性があります。
• インバータ効率：インバータを介してDCをAC電流に変換することは、通常、約96-97％効率的です。 インバータは、通常、DC入力電力が高い場合には、より高い効率を有する。 変換効率は入力電力がインバーターの評価される力より大いにより少しのとき大きい衝突を取ります。
• 年齢：太陽電池パネルは、彼らが得る古いより少ないエネルギーを生成します。 典型的には、パフォーマンスの低下は年間約0.5％であると仮定される。

これらの損失の詳細については、PVシステム損失シリーズを参照してください。

異なったPVシステム損失のタイプのための典型的な太陽効率の価値。

システムディレート係数

上記の要因は、太陽設備の全体的な損失を表すためにシステムディレート係数と呼ばれる係数に組み合わされています。 たとえば、NRELがサポートしているPVシステムエネルギー生産計算機PVWattsは、デフォルトのシステム軽減係数86％を使用します。

ただし、システムの設計や環境条件によっては、この値を大きくしたり小さくしたりすることができます。 Auroraのような高度な太陽設計ソフトウェアは、PVシステムの損失とPVシステムが生成するエネルギーの量を正確に決定することを保証します。

ソーラーパネル(モジュール)効率は、標準試験条件下(STC;放射照度1000W/m2、周囲温度25°C)でモジュールが電気に変換する放射照度の部分を示します。 一般的な経験則として、次の式を使用して、放射照度を電気に変換する際のPVシステムの効率を（STCの下で）推定することができます:

text\text{システム全体の効率}=\text{モジュールの効率}\times\text{ディレーテファクタ}$$

これらは単にバックオブエンベロープの計算であることに注意することが重要です。 包括的なエネルギー生産分析を行うには、太陽光発電システムの環境特性、機械的特性、電気的特性をすべて組み込んだAuroraなどのソフトウェアアプリケーションが必要です。

太陽光発電教育について101

太陽光発電システムが電気をどのように生産するかは、太陽光発電教育101の一部であり、初心者のための太陽光発電の基礎の入門プライマーとして機能する六記事シリーズである。

記事1:太陽エネルギーへの初心者のガイド
記事2:光起電システムが電気を作り出す方法
記事3:あなたの電気手形を読む:初心者のガイド
記事4:電気代からPVシステムのサイズを設定する方法
記事5:PVシステムのシェード損失、およびそれらを軽減するためのテクニック
記事6: 太陽光発電システムのコストを導く基本原則

クリスチャン-ブラウン