全体の神話

太陽光発電と組み合わせたバッテリーバックアップシステムは、時代遅れの電力網は言うまでもなく、カリフォルニア州の公共安全停電に対する最良の解決策として歓迎されています。

これらのシステムは、停電時に家庭に電力を供給するのに最適であるだけでなく、電気コストを削減し、地域の電力会社が必要とする場合に送電網サポート サービスを提供するのにも役立ちます。 排出量とコストの理由から、従来のガスまたはディーゼル発電機は選択肢にはなりません。

したがって、これらのシステムに対する需要が機器の供給や資格のある設置労働者の確保を上回っていることは驚くべきことではありません。

しかし、これには落とし穴があります。 私たちは、家全体のバックアップという神話や、火事地獄や高水にもかかわらず、21 世紀のライフスタイルは衰えることなく続くという考えを信じたいと思っています。 現実は異なります。一般的なバッテリー バックアップ システムは、バッテリー容量を制限し、主要な電化製品の使用を最小限に抑えるように設計されている場合に最適に機能します。

神話には実際に起源があることがよくあります。家全体のバッテリー システムは実際にオフグリッド アプリケーションで機能します。 米国にはそのような住宅が18万戸あると推定されている

しかし、これらの家はオフグリッド生活向けに設計されており、通常は小さく、断熱性が優れています。 プロパンバックアップによる燃焼加熱を使用します。 アクティブおよびパッシブ太陽熱システムを組み込む。 また、電力を大量に消費する空調システム、レベル 2 の EV 充電器、プールもありません。

バッテリー電力だけで家全体を稼働させることを非現実的なものにする基本的な工学的制限が 2 つあります。 まず、一般的なリチウムイオン電池システムのエネルギー容量は、夜間の停電時に家全体に電力を供給するには不十分です。 第二に、バッテリバックアップインバータは、多くの大型家電製品を起動して実行するには十分なほど強力ではありません。

もちろん、複数のバッテリーとインバーターを使用すれば、これらのエネルギーと電力の制限に対処できます。 しかし、20 キロワット以上のインバーターと 40 キロワット時以上のバッテリーのコストは、一般的な住宅所有者にとって法外な金額です。

より現実的なアプローチは、重要な負荷のみに電力を供給するバッテリー バックアップ システムを設計することです。エアコン、240 ボルトの EV 充電器、電気ストーブなどの大型機器は使用しません。 その代わりに、冷蔵庫、照明、エンターテイメント、通信、便利なコンセント用に、家の中に 4 ～ 8 個の小さな回路を設置するだけです。

現在の住宅は大量の電力を使用しており、プラグインされたデバイスが多数あるため、新しい住宅ではさらに多くの電力を使用することがよくあります。

高電力使用のアプライアンスは、家全体のバックアップ システムにとって最も困難です。 大型セントラルエアコンの消費電力は5,000ワット、EV充電器は7,000ワット、電気ストーブは10,000ワット、プールポンプは2,200ワットです。

それでは、これらの大型家電製品を動作させながら、一般的な太陽光発電システムとバッテリーシステムは夜間にどのくらい稼働するのでしょうか? 答え: それほど長くはありません。

計算は簡単です。 夜間にバッテリーのエネルギー容量が 2.5 キロワット時まで低下した場合 (自家消費を最大限に節約するために夜間にバッテリーを使用する場合が一般的です)、バッテリーのエネルギーはプールのポンプを 60 分間稼働させるのに十分な量しかありません。 ACで30分、EV充電器で20分、電気ストーブで15分。

これらの電化製品のいずれかを実行すると、家全体の自動バックアップを比較的短時間実行しただけで、バッテリーがすぐに切れてしまい、重要な負荷に電力を供給できなくなります。 歌詞の言葉で言えば、明かりはありません。 電話なし。 電気自動車はありません。 贅沢は一つもありません。 ロビンソン・クルーソーのように、可能な限り原始的です。

考えられる解決策の 1 つは、停電中に大規模なアプライアンスの負荷を手動で停止することです。 残念なことに、停電の多くは、家に誰もいない日中や、人々が寝ている夜間に発生します。 手動で負荷を軽減しようとした顧客は、通常、バックアップ システムに失望することになります。

もう 1 つの解決策 (住宅所有者の予算と壁のスペースが許せば) は、2 番目の蓄電池を追加することです。これにより、エネルギー貯蔵期間が効果的に 2 倍になります。

過去数か月間、私たちはバッテリー バックアップの良い経験も悪い経験もさまざまなお客様と協力してきました。 私たちの地域で最初の停電が発生したのは午後 10 時半頃で、持続気道陽圧 (CPAP) 装置を使用している顧客の 1 人が午前 2 時頃に蓄電池を使い果たしました (いびきをかき始めたので、妻に「もう寝なさい」と言われました)カウチ）。 別の顧客はバックアップ システムを使用して自宅のサブパネルの 1 つに電力を供給していましたが、バッテリーがなくなるまで停電に気づきませんでした。

両方の顧客にとっての解決策は、バッテリーが一晩中持続するように、バックアップ サブパネルからいくつかの任意回路を削除することでした。

家全体のバックアップ神話の 2 つ目の理由は、バッテリー インバーターの最大電力出力 (キロワット単位) です。

ほとんどのバッテリ バックアップ インバータは 200 アンペアの家庭用電気サービス用に設計されており、グリッド接続時の最大 AC 出力は 7,600 ワットになります。 バッテリ (ピーク放電率が制限されている) から電力を供給される場合、これらのインバータは通常、定常状態電力 5,000 ワットまたはピーク電力 6,000 ワット (約 25 アンペア) を供給できます。

ただし、AC またはポンプ モーターの瞬間的な起動サージ電流要件は、多くの場合、通常の消費電流の 2 ～ 3 倍になります。これは、インバーターが単純にバックアップ モードに切り替わらないことを意味します。 晴れた日にバッテリーが完全に充電されていても、AC とプールのポンプは起動せず、重要な負荷には電力が供給されません。

これらのエネルギー、電力、財務上の制限に関係なく、適切に設計された太陽光発電システムとバックアップ システムにより、ほぼ無期限に電力を供給できます。 3 つの設計要素が重要です。

まず、バッテリーのエネルギー容量 (キロワット時) とインバーター出力 (キロワット) は、バッテリーが部分的に放電した夜間の家庭のニーズに適合する必要があります。 第 2 に、多数の小型デバイスや大型家電に電力を供給しすぎないよう、バックアップ回路の数を厳密に制限する必要があります。 第三に、太陽系のサイズは、冬の曇りの日でもバッテリーを部分的に充電するのに十分である必要があります。

今後のスマートホーム電気システム技術は、停電時に自動的に負荷を遮断することで、これらの実際的な制限に対処します。 2019年のソーラーパワー・インターナショナル・ショーでは、企業はスマート家電制御装置や大型家電を自動的に無効にする回路ブレーカーを展示した。 住宅内のすべての回路を自動的に管理できるスマート電気パネル技術も展示されました。

2019年末までに、カリフォルニア州の10,000以上の住宅や企業に太陽光発電とバッテリーバックアップシステムを組み合わせたシステムが設置される予定です。 これらのシステムは（設備コストの削減と奨励金の両方によって）安価になるため、人々が公共の安全のための電力遮断という新たな常態に適応するための最も便利で効果的な方法となるでしょう。

言うまでもなく、時代遅れの電力網を再構築する最もクリーン、安全、経済的な方法です。

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バリー・シナモンは、カリフォルニアのシナモン・エナジー・システムズのCEOです。