太陽光発電システム101


ソーラーエネルギーは、照明や電化製品に電気を供給することから、プール、スパ、シャワー、部屋を暖めることまで、家のあらゆる種類の仕事に使用できます。しかし、ソーラーシステムがあなたのためにどれだけうまく機能するかは、あなたが住んでいる場所、太陽への露出、電気料金、暖房用燃料に支払うもの、予算、そして太陽のエネルギーを利用するというコミットメントなど、多くの要因に依存しますあなたの現在のプロバイダーより。

アクティブなソーラーシステムの心臓部は、電気を供給しているか熱を供給しているかに関係なく、コレクター(パネルまたはモジュールと呼ばれることもあります)です。受動システムは、熱の冷熱から熱への移動や熱流体が上昇するという事実など、自然の力に依存して動作します。逆に、アクティブなシステムでは、太陽から収集したエネルギーを使用するために、ブロワー、ポンプ、インバーターなどの他の機器が必要です。

一般的なタイプのコレクター
ソーラーコレクターには、電気(太陽光線を電気に変換するもの)と熱(熱に変換するもの)の2種類があります。どちらも通常は屋根にありますが、アレイは地面または柱に取り付けることもできます。

ソーラーパネル (PVまたは太陽光発電モジュールとも呼ばれます)は、通常、太陽電池タイルサイズのシリコンウェーハで構成され、配線されてパネルまたはモジュールに組み立てられます。彼らはしばしば青または緑のキャストを持っていますが、同様に黒にすることができます。最も一般的な住宅用ソーラー電気集熱器は次のとおりです。

•結晶PVモジュール 市場に出回っている太陽熱集熱器の大部分を占めています。それらは、人工のシリコン結晶インゴットまたはパンをスライスして、それぞれが正および負の電子を運ぶウェーハに作られます。ウェーハは配線されてモジュールを形成し、モジュールは配線されてアレイを形成します。ウェーハが日光に当たると、電流が前面接点から背面接点に流れ、モジュールからモジュールに電荷が分配されます。

•薄膜モジュールとラミネート ガラスや柔軟なバッキングなど、さまざまな基板上に非常に薄い層でさまざまな半導体材料を堆積させることで作られています。彼らも電気を生産します。半導体材料がガラスで保護されている場合、薄膜ソーラーコレクターはモジュールと呼ばれます。半導体材料に柔軟な保護カバーがある場合、それらはラミネートと呼ばれます。

薄膜モジュールとラミネートは、同じkW-hr / yrの出力を生成するために最大4倍の屋根スペースを必要とすることもあり、ソーラーモジュールの総売上のわずかな割合を占めています。薄膜PVの最大の関心を集めた住宅用アプリケーションは、スタンディングシーム金属屋根(垂直シーム間)およびソーラーシングルとしてです。

太陽熱集熱器 暖房用途に使用され、一般にかさばり、屋根から少し離れています。ただし、多くの例外があります。いくつかのサーマルコレクターは、大きくて平らな箱のように見えたり、円筒形のタンクが取り付けられています。その他は、一連の大きなガラス管で構成されています。最も一般的なタイプの太陽熱集熱器は次のとおりです。

•サーマルプレートコレクター、加熱用に設計された、通常は4インチから5インチの厚さの長方形のエンクロージャで、上部にガラスカバーが付いています。エンクロージャーの内側には、液体が流れて太陽の熱を逃がすための一体型の通路を備えた黒くなった吸収シートがあります。加熱された液体は、家庭用水または暖房用に使用できます。チューブはコレクターエンクロージャを通過するため、追加のコレクターだけでなく、供給電源と戻り電源にも接続できます。コレクターを循環する液体は、通常、水または不凍液(グリコール)、またはその2つの組み合わせです。

•真空管コレクター新しいタイプのサーマルコレクターは、それぞれが独自の吸収プレートとチューブを備えた真空チューブの列から作られています。液体は、従来のサーマルコレクターと同様に、吸収プレートから熱を除去します。真空管コレクターの使用は近年増加していますが、それでも今日の市場のわずかな割合を占めています。

•素焼きのサーマルコレクター 通常、黒いポリマーから押し出され、加熱される液体をポンプで送ることができる一連のチューブを含みます。ガラスなしのサーマルコレクターは、スイミングプールやスパの加熱に使用されるような低温用途に適しています。

•熱風コレクター 液体を加熱するコレクターよりも大きくなる傾向があり、建物の外壁全体を覆うこともあります。そのため、商用アプリケーションでより頻繁に使用されます。 「空冷式」コレクターとも呼ばれる一部の熱風コレクターはガラス張りです。このようなコレクターは、暖房用に使用されます。凍結や過熱は問題にならないので、問題が生じることはあまりありません。

ソーラーシステムの仕組み
太陽電気集熱器は、太陽放射を直接電気に変換し、すぐに使用したり、バッテリーに保存したり、送電網に送ったりすることができます。後者の場合、住宅所有者は生産物に対するクレジットを受け取り、それにより電気代を引き下げます。実際、公益事業会社は、必要のない日中に生産される電力の貯蔵庫として機能します。グリッドは、太陽エネルギーをあまり生産していない曇りの期間のバックアップとしてもあります。

サーマルコレクターは太陽エネルギーを熱に変換します。放射線が吸収体プレートに当たり、熱は液体または空気によって奪われます。熱の需要がない場合、液冷システムの過熱に対処するための対策を講じる必要があります。水を使用する場合は、凍結の準備をする必要があります。熱はすぐに使用するか、後で使用するために保存することができます。太陽熱温水暖房システムでは、タンクが温水を貯蔵します。スイミングプールの場合、プールは貯蔵タンクとして機能します。

太陽熱暖房では、熱は大きな水槽または石で満たされたビンを含むある種の石積みに蓄えられます。加熱された空気は、従来の加熱システムとほぼ同じ方法で、ダクトまたはパイプによってさまざまな部屋に分配できます。

投資収益率
太陽光発電システムの設置を希望する住宅所有者は、さまざまな連邦および州のインセンティブを利用できます。再生可能エネルギーと効率のための州のインセンティブのデータベース(DSIRE)にアクセスすると、お住まいの地域で利用可能なものを見つけることができます。

一般に、家庭用温水暖房とプール暖房のアプリケーションは、最も短い投資回収期間(5〜7年)を持ち、最小限の投資(インセンティブの前に3,000〜10,000ドル)が必要です。凍結温度が問題にならない気候では、設置費用が少なくて済みます。電力コストのかなりの部分を満たす太陽光発電設備は、より大きな投資を必要としますが、近年コンポーネントのコストは低下しています。建設中に行うと、コストが大幅に削減されます。

お住まいの地域で利用可能な場合、リースプログラムは、システムのインストールコストを劇的に削減します。また、家の南側にある1つまたは2つの部屋を暖めるだけの場合を除き、太陽熱暖房には多額の投資が必要です。

どのタイプの太陽系を考えているかに関係なく、今からエネルギーの節約を始めてください。ソーラーコレクターを設置するよりも、照明を消し、シャワーを短くし、屋根裏部屋と壁を断熱する方がはるかに安価です!

あなたの家にソーラーを考えていますか?こちらからお住まいの地域の専門業者を見つけてください。

著者注:頻繁に寄稿者であることに加えて、Joe ProveyはEverett M. Barberとともに、「あなたの家を太陽エネルギーに変換する」の共著者です(The Taunton Press、2010)