ソーラーチャージコントローラー: 概要、必要な理由、コスト (2023)

ソーラー充電コントローラーは、太陽光発電パネルを使用してバッテリーを充電するときに電圧と電流を調整します。 このデバイスがなければ、バッテリーは過充電によって損傷する可能性があります。

充電コントローラーはオフグリッド太陽光発電システムでのみ必要です。 インバーターが余剰エネルギーを自動的に送電網に送るため、送電網接続システムでは必要ありません。 ソーラー充電コントローラーの価格は約 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に接続されたシステムよりも全体的なコストが高くなることに留意することが重要です。 最良の太陽光発電会社は、太陽光発電が必要かどうかについてアドバイスし、すべてが正しく設定されていることを確認します。

バッテリーを家の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あります。 ソーラー充電コントローラーまたはソーラーレギュレーターは、次の 3 つの重要な機能を実行します。

チャージ コントローラーはスマート バッテリー充電器と言えます。このデバイスはソーラー パネルでバッテリーを充電する際に非常に重要です。 電圧と電流の出力は太陽光に応じて変化するため、バッテリーには安定した制御された入力が必要です。

ソーラー充電コントローラーの主な機能はバッテリーの充電を調整することですが、次のような方法で電気的保護も提供できます。

ソーラー充電コントローラーは、オフグリッド システムでのみ必要です。 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おり、この場合には充電コントローラーは必要ありません。

バッテリーバンクを備えた太陽光発電システムの構成は、インバーターの種類によって異なります。 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。 どちらの場合も、インバータにはチャージコントローラ機能が内蔵されており、別途機器を用意する必要はありません。

ソーラー充電コントローラーは、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 つの主なタイプに分類できます。

PWM 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、効率も低くなります。 PWM コントローラーは、バッテリーが充電されるにつれて電流出力を徐々に減らします。 バッテリーが 100% 充電に達すると、コントローラーは過充電せずに少量の電力を供給することでバッテリーを満充電に保つことができます。

PWM 充電コントローラーは、バッテリー電圧に一致するソーラー パネルで使用するように設計されています。 たとえば、12 V バッテリーを充電する場合は、定格出力 12 ボルトの太陽光発電モジュールも必要です。

EnergySage によると、PWM ソーラー充電コントローラーの価格は 15 ドルから 125 ドルの間で、価格は定格ワット数とアンペア数によって異なります。 PWM コントローラーの一般的な効率は 80% 未満です。

長所と短所

MPPT ソーラー充電コントローラーはスマート DC-DC コンバーターとしても知られており、PWM コントローラーよりも先進的です。 MPPT 充電コントローラーは、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。

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。 最高の MPPT コントローラーは、95% 以上の効率を達成できます。

簡単な例として、小型の太陽電池アレイが 36 ボルト、10 アンペアで動作し、360 ワットの電力を供給すると仮定します。 PWM 充電コントローラーを使用すると、この出力を使用して 12V バッテリーを充電することはできません。 ただし、MPPT 充電コントローラーを使用すると、電圧を 12V に下げながら電流を 40 アンペアに増やすことができるため、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ます

– MPPT テクノロジーはより高価です

– 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

チャージコントローラーを購入する前に、その技術仕様を注意深く確認する必要があります。 充電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、システムは機能しなくなり、コンポーネントが損傷する可能性もあります。

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およびバッテリーに必要な入力電圧と互換性がある必要があります。 PWM コントローラーを使用する場合、これらの電圧は等しくなりますが、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。

他の電気システムと同様に、コンポーネント間の現在の互換性も必要です。 充電コントローラーはバッテリーの定格入力電流を超えてはならず、太陽電池アレイからの可能な限り最大の電流を処理できる必要があります。 たとえば、バッテリ 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を使用しないでください。

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に使用される充電コントローラーには、多くの場合、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使用される分流負荷が装備されています。

多くのチャージ コントローラーには、動作パラメータを確認できる LCD ディスプレイや、スマートフォン経由で監視できる Bluetooth モジュールが含まれています。 理想的には、動作状況を表示できる充電コントローラーを探す必要があります。

高温によりバッテリーの寿命が大幅に短くなる可能性がありますが、最高の充電コントローラーには温度補償機能が備わっています。 温度センサーでバッテリーを監視し、過熱を防ぐために必要に応じて充電電圧を下げます。

充電コントローラーの効率は、バッテリー充電に変換される太陽エネルギーの量を決定するため、重要な指標です。 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。 PWM 充電コントローラーの効率は一般に 80% 未満ですが、価格も手頃です。

ソーラーチャージコントローラー自体はそれほど高価ではありません。 高品質の MPPT コントローラーでも数百ドルしかかからないため、オフグリッド太陽光発電システムのコンポーネントの中で最も安価なコンポーネントの 1 つとなります。 ただし、オフグリッド システムの総コストは通常​​、グリッドに接続されているシステムよりもはるかに高く、数万ドルもかかる可能性があります。

チャージ コントローラーの取り付けの難しさは、購入する特定の製品とシステムのサイズによって異なります。 一部の充電コントローラーはシンプルなプラグアンドプレイ設計を採用しています。つまり、電圧と電流定格が一致するソーラーパネルとバッテリーを接続するだけで済みます。

ただし、家庭に大規模なオフグリッド太陽光発電システムが必要な場合は、専門の太陽光発電設置を強くお勧めします。 関係する電力と電流定格はより高く、DIY プロジェクトは危険を伴う可能性があります。

チャージ コントローラーには可動部品がないため、メンテナンスが非常に簡単です。 ただし、接続が緩んでいると電気抵抗が発生し発熱するため、配線を定期的にチェックする必要があります。 LCD ディスプレイ付きのチャージ コントローラーを使用すると、注意が必要な問題が画面に表示されるため、メンテナンスの目的にも役立ちます。

市場には多くのチャージ コントローラー プロバイダーが存在するため、購入する前に製品レビューを読むことを強くお勧めします。 Victron Energy と Renogy は、以下の 2 つの最高のブランドとして広く認められています。

Victron SmartSolar シリーズ = 12/24/36/48V、10 ～ 100 Amp MPPT コントローラー

Renogy Rover シリーズ = 12/24/36/48V、20 ～ 100 Amp MPPT コントローラー

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でバッテリーを安全に充電するために必要です。 鉛蓄電池とリチウム電池の両方で使用できますが、電圧と電流の定格が一致していることを確認する必要があります。

太陽光発電パネルを家庭に設置し、電力網に接続したままにする場合は、充電コントローラーは必要ありません。 ハイブリッド インバーターまたはバッテリー インバーターは充電プロセスを単独で制御でき、余剰電力は送電網に送られるだけです。

オフグリッドの家庭用太陽光発電システムは、電力網に接続されたシステムよりも高価であることに留意してください。 家庭用太陽光発電システムの一般的なコストは 15,000 ドルから 20,000 ドルですが、連邦税額控除などの優遇措置が適用されると 10,000 ドルを下回る場合もあります。 ただし、オフグリッド太陽光発電システムには大型バッテリーと追加の制御システムが必要なため、5万ドルを超える場合があります。

ソーラーチャージコントローラーのサイズは、ソーラーパネルシステムの合計ワット数とバッテリーのサイズによって異なります。 バッテリーに適切な電圧と電流入力を提供しながら、パネルの電圧と電流出力を処理できる充電コントローラーが必要です。

最大の充電効率が必要な場合、および複数のパネルを備えた大規模なオフグリッド設置の場合は、MPPT 充電コントローラーをお勧めします。

PWM 充電コントローラーは効率は劣りますが、小型のポータブル ソーラー システムにとってはコスト効率が高くなります。

PWM コントローラーと MPPT コントローラーにはどちらも長所と短所があります。 PWM コントローラはより手頃な価格ですが、MPPT コントローラは最大 20% 効率が優れています。 PWM コントローラは低ワット数システムではコスト効率が高く、170W を超える太陽光発電システムには MPPT コントローラが推奨されます。

ソーラー充電コントローラーには、パルス幅変調 (PWM) と最大電力点追従 (MPPT) の 2 種類があります。

レオナルド・デヴィッド電気機械エンジニア、MBA、エネルギー コンサルタント、テクニカル ライターです。 エネルギー効率と太陽光発電に関するコンサルティングの経験は、銀行、繊維製造、プラスチック加工、製薬、教育、食品加工、不動産、小売などの分野をカバーしています。 2015 年からはエネルギーとエンジニアリングのトピックに関する記事も執筆しています。

サブリナ・ロペス編集者は、特にホーム サービス、家庭用品、パーソナル ファイナンスに重点を置いたデジタル コンテンツの執筆と編集に 6 年以上の経験があります。 消費者が十分な情報に基づいた意思決定を行えるよう記事を作成していないときは、サブリナは創造的な執筆を楽しんだり、家族や 2 羽のオウムと時間を過ごしたりしています。