直列 vs 並列 どうする？ソーラーパネルの接続
電気をつくってみようとソーラーシステムを用意して、手元にたくさんのソーラーパネルがあります。このパネルたちで、家やRV車の電気機器のために効率よく発電させたいとします。では、接続方法はどのようにえらべばいいのでしょうか？まずは、接続方法が異なれば、得られる発電効率も異なってくることを知っておく必要があります。
複数のソーラーパネルを接続する場合、直列接続と並列接続の2つの選択肢があります。どちらの方法で接続するかは、ソーラーシステムを使用する条件や環境に応じて決めるとよいでしょう。さて、どちらの方法が自分にピッタリかを見ていきましょう。
ソーラーパネルを直列でつなぐ
1. ソーラーパネルの直列接続とは？
重要なポイント：ソーラーパネルを直列に接続すると、それぞれの電圧が足し算され、電流は一定です。
シンプルな一例：
合計電圧 = 17.9V x 4 = 71.6V
合計電流 = 5.72A
合計電力 = 71.6V x 5.72A = 409W
図1：直列でつないだソーラーパネルの電圧・電流・電力
2. どのような条件でソーラーパネルは直列接続されるのか？
十分な光量があり、ソーラーパネルが影にさえぎられる可能性が低い環境にあなたは設置したいと仮定します。そんなケースでは、直列に接続することを検討してください。なぜかというと、直列にすると、それぞれの合算がシステム全体の発電量に影響するからです。
また、低電流でシステムを構成したい場合にも直列接続がグッドチョイスです。ソーラーパネルが直列に接続されているため、電流は一定です。電流が少ない分、安価で入手しやすいより細い電線を使うことができます。
最後に、ソーラーパネルを直列に接続する場合、とっても重要なツールとなるのがMPPTチャージコントローラーです。MPPTチャージコントローラーは、主にソーラーパネルの電圧と電流を調整し、電流を適切な大きさに調整し、ソーラーパネルのパワーがムダになるのを防ぐために活躍します。
ソーラーパネルを並列でつなぐ
1. ソーラーパネルの並列接続とは？
重要なポイント：ソーラーパネルを直列に接続すると、電流が足し算され、電圧は一定です。
シンプルな一例：
合計電圧 = 17.9V
合計電流 = 5.72A x 4 = 22.8A
合計電力 = 17.9V x 22.8A = 409W
図2：並列でつないだソーラーパネルの電圧・電流・電力
2. どのような条件でソーラーパネルは並列接続されるのか？
太陽光が時々さえぎられる環境で、ソーラーパネルが混光下で動作することが多い場所に設置したいと仮定します。その場合、並列接続がベストチョイスとなります。同型のソーラーパネルが独立して動作するため、1枚や2枚に影がかかっても、残りのソーラーパネルは期待通りに発電し続けます。
ソーラーパネルの直列接続と同様に、ソーラーパネルの並列接続にも、PWMコントローラーという必須ツールがあります。PWMコントローラーは、低電圧のシステムを低コストでコントロールでき、その結果、ソーラーパネルの出力電圧が標準的なバッテリーの充電電圧と一致するようになります。
ソーラーパネルの直列 - 並列接続について
1. ソーラーパネルの直列 - 並列接続とは何か？
一般的に、ソーラーパネルアレイは多くの要因の影響、とくに使用するチャージコントローラーの影響を受けます。チャージコントローラーの設計上、一定の電流強度と電圧しか受け付けないようになっています。
大規模な太陽エネルギーシステムの場合、太陽エネルギーシステムの電力を最大化するために、直列 - 並列接続の設計を同時に採用する必要があります。こうした、工夫をこらした接続を行って、電流と電圧を適切な範囲に抑えなければなりません。
同様にかんたんな一例を挙げてみましょう：
合計電圧 = 35.8V
合計電流 = 5.72A + 5.72A = 11.44A
合計電力 = 35.8V x 11.44A = 409W
図3：直列 - 並列でつないだソーラーパネルの電圧・電流・電力
ソーラーパネルの直列・並列の接続形態とその基本原理を理解することは、太陽光発電の効率を上げるためにとても大事になってきます。
- 上の図では、100wのパネルが4枚で、それぞれ定格電圧9V/電流5.72Aです。
- 直列につないだ1組目のパネルは、8V/5.72Aの発電をすることができます。
- 直列につないだ2組目のパネルも、8V/5.72Aの発電をすることができます。
- 2つの直列のパネルを並列に並べると、8Vの電圧と11.44Aの電流、つまり合計409Wの電力を発生させることができます。
アレイ内のソーラーパネルが同じであれば、どのように配線しても（少なくとも数字的には）、出力は同じですが、電流と電圧の値が異なってきます。
2. ソーラーパネルが直列 - 並列に接続されるのはどういう状況か？
前述したように、ソーラーシステムが大規模になる場合、ソーラーパネルを単に直列または並列接続で使用するのはもっとも効果的なやり方ではありません。実際には、複数の太陽電池を直列 - 並列に接続することで、電流と電圧のバランスをはかり、ソーラーシステムの性能を最大限に発揮させるというのがスタンダードな方法です。
このとき、直列接続にすると電圧が上がるので、より細い電線を使うことができるのを覚えておいてください。MPPTチャージコントローラーは、より効果と価値を発揮してくれるスグレモノです。並列接続は電流が増加するため、より太い電線が必要になりますが、光量不足によるソーラーパネルの発電効率への悪影響を防ぐことができます。
つまり、複数のソーラーパネルをどのように接続するにしても、シンプルに考えると、電圧、電流、そしてソーラーシステムの規模にまとめることができます。仮に、接続の途中でトラブルが発生したとします。その場合、プロに助けと最適なアドバイスを求めなくてはいけませんが、BougeRVの場合、アフターセールスチームが引き続きサポートします。
直列と並列のソーラーパネルの違いは何か？
ある場面を想像してみましょう：クリスマスツリーのイルミネーションが突然、何らかの理由で電球が切れてしまい、この時、連なったイルミネーション全体が点灯しない場面です。これはなぜかというと、このイルミネーションは直列に接続されているためです。不具合のある電球を見つけて交換しなければなりません。
しかし、最近のクリスマスイルミネーションはすべて並列に接続されており、1個が切れても他の電球は通常通り使えるようになっています。これが並列接続方式です。
直列のパネルが1枚でも故障すると、回路全体が故障してしまいます。これに対し、並列に接続したソーラーパネルに不具合があっても、他のソーラーパネルの出力に影響を与えることはありません。
図4：使用する電気機器や環境によって接続形式は変わる
もうひとつ肝心なことは、ソーラーパネルを直列に接続すると電圧が上昇することです。一方、並列に接続すると、電流が上昇します。ソーラーシステムを設計する際、プロは電圧、電流、システムの規模、そしてもっとも適したインバータを検討します。
ほとんどの場合、プロのソーラー設置業者が、直列と並列を共有するシステムを設計し、ソーラーパネルが最高の状態で電力を出力できるように、インバータに負荷をかけないように、もっとも適切な電圧と電流で発電することができるようにします。
ソーラーパネルは直列接続と並列接続のどちらをえらぶべきか？
ソーラーパネルの直列接続と並列接続の選択は、主に電気機器の需要や周囲の環境によって決まります。一般的な船舶やRV車の場合、ソーラーパネルは並列接続によって、より効率的な配線と電圧が実現されます。
しかし、3000Wを超える大型のアプリケーションでは、より高い電圧を得るために直列接続形式を使用する方がよい場合があります。どちらかをえらぶ前に、さまざまな配線や装置の動作条件や動作原理を理解して、もっとも適切な方法を判断し、自信を持ってからソーラーパネルを設置するようにしてください。
図5：影のない大型のアプリケーションには直列がよいことが多い
ソーラーパネルがほとんどの時間、影に覆われていない場合、複数のソーラーパネルを直列に接続することがあなたのファーストチョイスとなります。そうすることで、ソーラーパネルのシステム効率が上がり、日中やくもりの日でも高い性能を発揮することができます。
一言で言えば、万人向けの解決策はありません・・・。なので、特定の問題や条件に対応する解決策が必要です。パネルの影がどのくらいになるかわからない場合は、並列方式を検討してみてください。もちろん、BougeRVのアフターセールスチームとコミュニケーションをとっていただいても結構です。あなたのためにベストを尽くします。
ソーラーパネルの効率的な使用方法についての提案
- 屋根の上のTVや衛星のアンテナ、換気口など、パネルに影を落とす可能性のある障害物に注意する。
- ソーラーシステム全体で、できるだけ正確な仕様のソーラーパネルを使用する。
- ハイブリッドパネルを使用すると、適切な配線を通じて直列に接続し、最大電流で構成することができる。
- ソーラーシステム内の損傷したパネルは取り除き、他の基板からの出力に影響を与えないようにする。
- ソーラーパネルの仕様をできるだけ近づける。仕様が大きく異なるパネルを一緒に使用しない。例えば、50W/3A/18Vと200W/9A/21Vを一緒にしない。
- RV車に太陽エネルギーシステムを使用する場合、通常は直列接続方式を採用する。
- ソーラーシステムの効率を最大化するために、RV車をすごく幻想的な?!場所に駐車しないでください。
- 定期的にソーラーパネルをクリーニングしてください。今後ソーラーパネルのクリーニング方法についても、くわしい記事を掲載する予定ですので、引き続きBougeRVに注目してください：https://www.bougerv.com/。
私たちのコンテンツと製品がみなさんのお役に立てることを願っています。
