太陽エネルギーシステムの分類

現在、世界中で人々がエネルギー需要を満たすために再生可能エネルギーの利用に向けて動いています。今日の世界では、太陽エネルギー システム/技術が大規模に出現し、社会に導入されている例が数多くあります。-卒業したばかりの大学生や、家庭や仕事で太陽光発電技術を利用したいと考えている個人は、十分な情報に基づいて購入の意思決定を行うために、どのような種類の太陽光発電システムが存在するのか、どのように機能するのか、それぞれの長所と短所について教育を受ける必要があります。太陽エネルギーシステムは、1) エネルギーの出力方法 (技術) に基づいて 3 つのタイプに分類できます。 2) システムが電力網にどのように接続/連携して機能するか (構成)。 3) 他のタイプのシステムと比較したシステムのサイズ。この記事の目的は、太陽エネルギー技術システムをこれら 3 つのカテゴリに分類する方法のいくつかの例を示し、それぞれについて詳細に説明することです。

太陽エネルギーシステムの最も基本的な分類は、物に電力を供給するために太陽エネルギーをどのように使用するかに基づいています。これを行うには、太陽光発電 (PV) を使用するか、集中太陽光発電 (CSP) を使用するかの 2 つの方法しかありません。そして、熱（または熱生成）エネルギー（加熱）の出力を生み出す太陽熱システムもあります。-

太陽光発電 (PV) システム

太陽エネルギー生成の最も一般的なタイプは太陽光発電システムです。最新の太陽光発電システムは、光起電力効果を利用して、業界標準である半導体、最も一般的にはシリコンを使用して太陽放射を電気エネルギーに変換します。半導体は太陽光線によって「励起」され、電子の流れが移動して、2 つの異なる方向に流れる交流とは対照的に、直流電流が生成されます。ほとんどの家庭や職場では、これを直流 (DC) と呼びます。ほとんどの家庭や職場に適用するには、セルの直流 (DC) を交流 (AC) に変換するインバーターが必要です。太陽光発電システムの多用途性と拡張性を考慮して、最新の商用パネルは 30% もの高い効率を達成するように設計されています。これらのシステムは、屋上に数枚の太陽光発電パネルを設置する程度の小規模なものから、大規模な事業規模の太陽光発電施設のような規模のものまで可能です。-

集光型太陽光発電 (CSP) システム

CSP (集中太陽光発電) プロセスでは、ミラーやレンズを利用して広いエリアに集中した太陽エネルギーを収集し、それらのレンズやミラーを使用してそのエネルギーを広いエリアから小さなエリア (受信塔や受信管など) に集中させます。集中した太陽エネルギーは平面ミラー (またはレンズ) の表面を加熱し、熱伝達流体 (私自身、溶融塩、油など) を加熱するために使用できる熱を生成します。熱は、熱伝達流体内の熱が蒸気を生成するために使用されるまで、熱伝達流体内に蓄えられ、その後、発電に接続されたタービンを回転させるのに使用されます。 CSP 技術の最大熱効率は約 35% と推定されており、日没後に電力を供給できる熱エネルギー貯蔵要素を備えているため、他の発電形式と比較して優れています。一般に、CSP システムは規模が大きく複雑です。したがって、これらは主に、砂漠などの直射日光が大量に当たる地域にある大規模なグリッド アプリケーションに適しています。-

太陽熱（暖房）システム

CSP とは異なり、太陽熱技術は、(CSP のように) 発電するのではなく、実際の使用のために「熱」(熱) エネルギーを捕捉します。これらの技術が一般的に使用される例としては、家庭用温水暖房 (シャワーなど) やプールの暖房などが挙げられます。太陽熱システムは一般に、CSP システムに比べて複雑さが少なく、特定の暖房要件を満たすためのコスト効率が高くなります。

設置者または住宅所有者の観点から見ると、太陽光発電システムの最も実用的な分類は、その電気構成と電力網との関係に基づいています。主なタイプは 3 つあります: グリッド接続 (オングリッド)、オフグリッド (スタンドアロン)、ハイブリッド システムです。-

-グリッド（グリッド-結合）システム上
オングリッド システムは公共の電力網に直接接続されており、世界中で最も一般的なタイプの住宅および商業施設です。{0}}

仕組み:ソーラーパネルは日中電気を生成します。この電力は建物の負荷を動作させるために使用されます。システムが必要以上の電力を生成した場合、余剰分は電力網にフィードバックされます。夜間または生産量が少ない時間帯には、建物は送電網から電力を供給します。

主要なコンポーネント:これらのシステムにはバッテリー バンクは必要ありません。グリッド自体は、余剰エネルギーの仮想貯蔵システムとして機能します。

利点:電池が不要なため、最も費用対効果が高く、設置も最も簡単です。{0}また、住宅所有者が送電網に供給する余剰電力のクレジットを受け取るネットメーターも可能になります。

短所:主な欠点は、安全上の理由（ライン作業員への逆給電を防ぐため）で系統停電が発生するとシステムがシャットダウンし、バックアップ電力を供給できないことです。{0}

オフグリッド（スタンドアロン）システム-

オフグリッド システムは、電力会社の送電網から独立して機能します。{0}}これらは、実用的な送電網接続が存在しない遠隔地や、送電網接続コストが高すぎる場所での使用に最適です。

手術：ソーラーパネルは、夜間または晴れていないときに使用するためにバッテリーバンクを充電します。インバーターは、家庭で使用されるように、バッテリーによって生成された直流を交流に変換するゲートウェイとして機能します。

中心的な機能:オフグリッド システムを数日間充電することなくサポートできる十分な電力を供給できるバッテリー バンクは、オフグリッド システムの主な機能です。{0}{1}気象条件により充電できない場合に備えて、多くのオフグリッド家庭では、長期間十分な電力を供給できるバックアップ発電機も備えています。-

利点:送電網から完全に独立して生活し、送電網から電力が供給されていない遠隔地で電気にアクセスできること。

短所:これらのシステムは、バッテリーのコストにより大幅に高価になります。また、バッテリーの消耗を避けるために、より複雑な設計とユーザーによる入念なエネルギー管理も必要になります。

ハイブリッドシステム
ハイブリッド システムは、オングリッド テクノロジーとオフグリッド テクノロジーの最良の要素を組み合わせたものです。{0}{1}

ハイブリッド システムとは:ハイブリッド システムは、系統連系システムと同様に電力会社に接続しますが、システムにはバッテリー バンクも含まれています。{0}生成された太陽エネルギーは、まず家庭の電気負荷に電力を供給し、次にバッテリーを充電するために使用されます。バッテリーが完全に充電された後にのみ、生成された残りの太陽光発電電力が送電網に送り返されます。送電網の停止による停電中、ハイブリッド システムは送電網から独立し、バッテリー バンクとソーラー パネルを通じて家庭に電力を供給し続けることができます。

ハイブリッド システムの主要コンポーネント:ハイブリッド インバーター、またはバッテリー コントローラーと組み合わせられたインバーター - このコンポーネントは、ハイブリッド システム内のさまざまなコンポーネントを制御します。

ハイブリッド システムの利点:バックアップ電源の信頼性、電力料金のピーク時に使用するために自家発電したエネルギーを節約する機能、オフグリッドのみのアプリケーションと比較した場合、バッテリー バンクが小さくなる可能性があります。-

ハイブリッド システムの欠点:追加のバッテリーコストにより、標準的な系統接続システムよりも全体的なコストが高くなります。{0}}

システムのタイプとは別に、太陽光発電設備は、そのサイズと電力負荷との関係に基づいて分類されます。

分散型発電 (DG): これらは、消費地点に最も近い場所にある小規模なシステムです。住宅の屋上や商業ビルのシステムのほとんどがこのカテゴリに属します。これらは通常、低電圧配電網に統合されており、消費者は電気代を節約できます。

集中発電（事業規模）: 通常、数百エーカーにまたがる大規模な太陽光発電所で、発電した電力は高電圧送電線を介して遠く離れたエンドユーザーに供給されます。-大規模な太陽光発電施設と CSP プラントの両方がこのカテゴリに属します。-全体として、太陽エネルギーシステムの分類は複雑です。関連する技術（PV 対 CSP）、運用構成（オングリッド、オフグリッド、ハイブリッド）、または導入の程度によって分類されるかどうかに関係なく、それぞれの分類は世界のエネルギー システムにおいて重要な役割を果たします。これらの違いを知ることは、太陽エネルギーの利用を目指す人にとっての基礎となります。