あなたですか ソーラーパネルは 正しい方法で配線されていますか?セットアップによって、出力からコストに至るまで、あらゆるものが変化します。
ソーラーパネルは太陽光を電気に変換し、家庭、RV、オフグリッドシステムに電力を供給します。しかし、配線は重要です。
パネルを直列または並列に接続すると、電圧、電流、およびシステムの日陰の処理方法に影響します。
この記事では、直列配線と並列配線の違いについて学びます。
長所、短所、安全性、コスト、そしてニーズに合わせて最適なものを選択する方法を検討します。
直列接続と並列接続について詳しく説明する前に、ソーラーパネルがどのように機能するのか、そして重要な用語の意味を理解することが重要です。これらの基本は、さまざまな配線設定がシステムのパフォーマンスにどのような影響を与えるかを理解するのに役立ちます。
太陽光発電の設置を計画する際には、これらの基本的な電気概念を理解することが重要です。
| 用語 | 定義 |
|---|---|
| 電圧 | 回路内の 2 点間の電位差 (圧力) で、ボルト (V) 単位で測定されます。 |
| 現在 | 回路を通る電荷の流量。アンペア (A) 単位で測定されます。 |
| アンペア数 | 電流の別の用語で、回路を流れる電子の量を表します。 |
| 出力電圧 | 特定の条件下でソーラーパネルまたはアレイによって生成される電圧 |
| 出力電流 | ソーラーパネルが接続されたデバイスまたはシステムに供給できる最大電流 |
電気をパイプの中を流れる水のようなものと考えてください。電圧は水圧であり、電流 (アンペア数) は水の流量です。どちらも家庭やデバイスに電力を供給するために不可欠です。
ソーラーパネルは、光起電力効果を通じて太陽光を電気に変換します。
光吸収: 太陽光からの光子がソーラーパネルのシリコンセルに当たります。
電子活性化: 光子がシリコン内の電子にエネルギーを与え、電子を解放します。
電場: パネルの設計により、自由電子を一方向に強制的に流す電場が生成されます。
DC 生成: この電子の流れにより直流 (DC) 電気が生成されます。
インバージョン: インバーターは直流電気を家庭用の交流(AC)に変換します。
各ソーラー パネルには、 プラス (+) と マイナス (–)の 2 つの端子があります。これらの端子の接続方法 (直列か並列か) により、システムの電圧と電流が変化します。
直列 接続は、 バッテリーの端と端を接続するのと同じように、ソーラー パネルをチェーンでリンクします。この構成では、 1 つのパネルのプラス端子が に接続されます 次のパネルのマイナス端子。この設定では、 全体の電圧が増加します。 でシステム 電流は同じまま.
直列接続では、ソーラー パネルがチェーン状にリンクされ、1 つのパネルのプラス端子が次のパネルのマイナス端子に接続されます。これにより、電気がすべてのパネルに順番に流れる単一の経路が作成されます。
直列接続されたパネルは懐中電灯の電池のようなものだと考えてください。電流を一定に保ちながら電圧を高めるために端から端まで積み重ねられています。
ソーラーパネルを直列に接続するのは比較的簡単です。
各パネルのプラス端子とマイナス端子を確認する
最初のパネルのプラス端子を 2 番目のパネルのマイナス端子に接続します。
アレイ内の残りのすべてのパネルに対してこのパターンを継続します。
残りの空いているプラス端子とマイナス端子をチャージ コントローラーまたはインバーターに接続します。
ソーラーパネルを直列に配線すると、その電気的特性が特定の方法で組み合わされます。
電圧の合計: 合計電圧は各パネルの電圧の合計に等しくなります
電流は一定に保たれます: 電流は単一パネルと同じに保たれます。
例: 3 つの 18 ボルト、6 アンペアのパネルを直列に接続する場合:
合計電圧: 18V + 18V + 18V = 54V
合計電流: 6 アンペアのまま
合計電力: 54V × 6A = 324 ワット
シリーズ構成は、特定のシナリオで優れています。
より高い電圧要件: より高い電圧を必要とする系統接続システムに最適
長距離電力伝送: 電圧が高いほど、長距離にわたる電力損失が少なくなります
低照度パフォーマンス: 早朝、夕方、曇りの状況でより効果的に機能します。
MPPT充電コントローラー互換性：電圧調整により効率を最大化
| 利点 | 欠点 |
|---|---|
| より高い電圧出力 | 1 つのパネル上のシェーディングの影響を受ける文字列全体 |
| 配線が小さくて安価 | 1 つのパネルに障害が発生すると、文字列全体が無効になる可能性があります |
| 暗い場所でのパフォーマンスの向上 | MPPT充電コントローラーが必要です |
| 長距離の場合はより効率的 | 電圧が高い場合は追加の安全対策が必要です |
| コンポーネントが少なく、設置が簡単 | 拡張の柔軟性が低い |
並列接続は、システム内で複数のソーラー パネルを組み合わせる 2 番目の基本的な方法です。この構成は、特定のシナリオで有利になる可能性がある明確な電気的特性を提供します。
並列接続では、ソーラー パネルのすべてのプラス端子が一緒に接続され、同様に、すべてのマイナス端子が一緒に接続されます。これにより、電気が流れる複数の経路が作成され、各パネルが独立して動作できるようになります。
高速道路の複数の車線のような平行パネルを想像してください。車線が増えると、同じ制限速度 (電圧) を維持しながら、より多くの交通 (電流) を流すことができます。
並列構成をセットアップするには、次の手順を実行します。
各パネルのプラス端子とマイナス端子を確認する
分岐コネクタまたはコンバイナボックスを使用して、すべてのプラス端子を一緒に接続します
すべてのマイナス端子を同じ方法で接続します
組み合わせたプラスとマイナスのリード線を充電コントローラーまたはインバーターに接続します。
ソーラーパネルが並列接続されている場合、それらの電気的特性は次のように組み合わされます。
電流の合計: 合計電流は各パネルの電流の合計と等しくなります。
電圧が一定に保たれる: 電圧は単一パネルと同じに保たれます。
例: 3 つの 18 ボルト、6 アンペアのパネルを並列に接続する場合:
合計電圧: 18Vのまま
合計電流: 6A + 6A + 6A = 18A
合計電力: 18V × 18A = 324 ワット
並列構成は次のシナリオに優れています。
可変光条件: 各パネルは独立して動作するため、1 つのパネルのシェーディングが他のパネルに影響を与えることはありません。
バッテリー充電システム: より高い電流により、安定した電圧でより高速な充電が可能になります。
システム拡張性: 電圧制限を超えずにパネルを簡単に追加可能
PWM 充電コントローラーの互換性: よりシンプルで安価なコントローラーとうまく連携します。
低電圧システム: RV、ボート、または小規模なオフグリッドセットアップの 12V または 24V バッテリーシステムに最適
| 利点 | 欠点 |
|---|---|
| 部分的なシェーディングに強い | より太くて高価な配線が必要 |
| 1 つのパネルの故障が他のパネルに影響を与えることはありません | 電流が大きいと伝送損失が増加します |
| 安定した電圧出力 | 追加コンポーネントによるより複雑なインストール |
| システム拡張が容易 | コントローラの最大電流によって制限される |
| 安価な PWM コントローラで動作します | 一日の始まりと終わりのパフォーマンスには理想的ではありません |
並列接続は、 弾力性があり, 拡張可能で、 日陰に強い ソーラー システムを構築するのに役立ちます RV、ボート、またはオフグリッド住宅に最適な、。配線とコントローラーが より高い電流を処理できることを確認してください。.
効率的な太陽光発電システムを設計するには、直列接続と並列接続の主な違いを理解することが不可欠です。各構成は、特定のニーズや環境条件に応じて、明確な利点を提供します。
次の表は、ソーラー パネルの直列接続と並列接続の重要な違いを示しています。
| 特性 | 直列接続 | 並列接続 |
|---|---|---|
| 電圧 | 合計します (V₁ + V₂ + V₃...) | 一定のまま (1 つのパネルに等しい) |
| 現在 | 一定のまま (1 つのパネルに等しい) | 合計します (I₁ + I₂ + I₃...) |
| 電力出力 | 電圧上昇×定電流 | 定電圧×電流が増加 |
| 耐陰性 | 悪い (1 つの影付きパネルがすべてに影響します) | 良好 (影付きパネルの出力のみ低下) |
| ワイヤー要件 | 細いワイヤ（より低い電流） | 太いワイヤ (大電流) |
| 距離効率 | 長距離の方が良い | 短距離の方が良い |
基本的な電気的動作によってシステムのパフォーマンスが決まります。
直列電圧の動作: 3 つの 18V パネルを直列に接続すると、元のアンペア数を維持しながら合計 54V の出力が得られます。
並列電流の動作: 同じ 3 つのパネルを並列に接続すると、18V が維持されますが、3 倍のアンペア数が生成されます (例: 3 つの 6A パネルから 18A)。
電力出力: どちらの構成も理論上は同じ電力 (電圧 × 電流) を生成できますが、実際の効率は条件によって異なります。
各構成がどのように機能するかは、環境要因に大きく依存します。
日陰許容値:
シリーズ: クリスマスイルミネーションのように – 1 つのパネルの故障がストリング全体に影響を与える
並列: 独立した操作 - 影付きのパネルは他のパネルに影響を与えません。
低照度パフォーマンス:
シリーズ: 早朝/夕方および曇天時のパフォーマンスの向上
パラレル: 最小電圧しきい値に達するには、より高い光レベルが必要です
各構成には、特定の機器に関する考慮事項が必要です。
チャージコントローラー:
シリーズ: より高い電圧を処理するには MPPT コントローラーが必要
並列: 小規模システム向けに、より安価な PWM コントローラと連携して動作します。
配線とコンポーネント:
シリーズ: より細いゲージのワイヤ (安価)
並列: より太いワイヤ、分岐コネクタ、または結合ボックスが必要です
保護装置:
シリーズ: 電圧保護が必要
パラレル: 電流保護が必要です (各ストリングにヒューズ)
直列接続: 安定した太陽光、系統接続システム、長いケーブル配線、および MPPT コントローラの使用に最適です。
並列接続: 部分的な日陰のあるエリア、小規模なオフグリッド システム、RV、ボート、および簡単な拡張が必要な場合に最適です。
ソーラーパネルを配線する前に、システムのニーズを評価することが重要です。適切な構成は、いくつかの重要な要素によって決まります。
太陽電池アレイを計画する際には、次の重要な要素を考慮してください。
場所の条件: 太陽光の一貫性と潜在的な日陰を評価します。
電力ニーズ: 必要な電圧と電流レベルを決定します。
物理的スペース：パネル配置の制限を考慮する
将来の拡張: システムの成長の可能性を考慮した計画
既存の機器または計画中の機器は、配線の選択に大きく影響します。
| 機器の | シリーズの優先順位 | 並列の優先順位 |
|---|---|---|
| MPPTチャージコントローラー | ✓ (より高い電圧を処理します) | - |
| PWMチャージコントローラー | - | ✓ (バッテリー電圧と一致) |
| 系統連系インバーター | ✓ (より高い電圧が必要) | - |
| 12V/24Vバッテリーシステム | - | ✓ (一定の充電電圧) |
インストールの実際的な側面も重要です。
シリーズの利点:
安価で細いゲージの配線が必要
コンポーネントが少なく、接続が簡単
長距離にわたる伝送損失の低減
並行して考慮すべき事項:
より太くて高価な配線が必要
追加のコンポーネント（コンバイナ、分岐コネクタ）が必要です
各弦に追加のフュージングが必要な場合があります
最適な構成では、多くの場合、特定の環境条件、機器の互換性、予算の制約、およびパフォーマンス要件のバランスがとれます。
はい！直並列構成は両方の長所を提供し、両方の配線方法の利点を組み合わせて最適なシステム パフォーマンスを実現します。
直並列構成には次のものが含まれます。
直列に接続された複数のパネル列の作成
次に、これらの文字列を並列に接続します
このハイブリッド アプローチにより、制御された方法で電圧と電流の両方を増加させることができます。
次のシナリオでは直並列構成を検討してください。
| シナリオの | 利点 |
|---|---|
| 大規模なシステム | 充電コントローラーの電圧/電流制限内に留まります |
| 混合太陽光条件 | 耐陰性と効率性のバランスをとる |
| より高い電力要件 | 最適な電圧および電流レベルを実現 |
| 複雑な設置場所 | さまざまなパネルの向きに対応 |
このアプローチは、システム サイズが機器の電圧または電流の制限を超える場合に特に役立ちます。
直並列構成を作成するには、次の手順に従います。
シリーズ文字列の作成: 2 ～ 4 枚のパネルを直列に接続して、複数の同一の文字列を形成します。
文字列の端点を接続する: すべての文字列のプラス端子を一緒に結合します。
マイナス端子を接続する: すべての弦のマイナス端子を一緒に接続します。
保護を追加: 各弦に適切なヒューズを取り付けます
機器に接続: プラスとマイナスのリード線を組み合わせてコントローラーに配線します。
この構成により、機器に適切な電圧および電流レベルを維持しながら、大規模なシステムを設計する際に柔軟性が得られます。
理想的なソーラー パネルの配線構成は、一般的にどちらが「優れている」かという問題ではなく、特定の状況にどちらが優れているかが重要 です 。各アプローチには、さまざまなアプリケーションに適した明確な利点があります。
| シリーズの利点 | 並行した利点 |
|---|---|
| 系統連系システム向けの高電圧 | バッテリー充電のためのより高い電流 |
| 暗い場所でのパフォーマンスの向上 | 独立したパネル操作 |
| より安価な配線 | 耐陰性の向上 |
| 長距離でも効率的 | システム拡張が容易 |
| MPPTコントローラーで動作します | PWMコントローラーと互換性あり |
特定の状況に合わせた構成を選択してください。
次の場合にシリーズを選択してください:
一貫して日陰のない日光が当たる
系統接続にはより高い電圧が必要です
パネルがコントローラー/インバーターから遠い
次の場合に並列を選択します。
あなたの場所では部分的に日陰が発生しています
小規模なオフグリッド システムを構築しています
後でさらにパネルを追加する予定がある
これらのガイドラインは違いを明確にするのに役立ちますが、特定の状況では専門家の分析が役立つ場合があります。プロの太陽光発電設置業者は次のことができます。
エネルギーの必要量と場所を評価する
最適な機器構成をご提案します
効率とパフォーマンスを最大化するシステムを設計する
規定への準拠と安全基準が満たされていることを確認する
最適な構成は、最終的にはエネルギー目標、予算、設置環境のバランスに依存します。
直列にすると電圧が上がります。並列にすると電流が増加します。どちらも電力を供給しますが、日陰や負荷の下では動作が異なります。
システムのニーズ (電圧、電流、シェーディング) が配線の選択の指針となります。
セットアップと目標について考えてください。次に、それに応じて構成を一致させます。
直列または並列のソーラー パネルのセットアップがお客様のニーズにどのように適合するかについては、TERLI New Energy にお問い合わせください。明確な答えがすぐに得られます。
