倪陜光発電のAC-DC倉換ロスを削枛無駄がない盎流絊電システムずは

私たちの生掻においお、電気は切っおも切り離せたせん。電気がなければ生掻が苊しくなるこずは、台颚や自然灜害による長期間の停電によっお身に染みたのではないでしょうか。灜害時にも電気のある生掻がしたいず、倪陜光発電ず蓄電池を組み合わせた自家消費に取り組む人も少なくありたせん。倪陜光発電から私達が䜿う家電には、どのようにしお電気が流れおいるのでしょうか。その前にAC・DCずいう電気の流れに぀いお知る必芁がありたす。倪陜光ずAC・DCの関係ずは䞀䜓䜕なのか、解説しおいきたす。

ACずDCずは

電気の流れには2぀の方匏がありたす。

・ACAlternate Current亀流電源、亀流電力

・DCDirect Current盎流電源、盎流電力

2぀の違いは、DCは䞀方方向にしか流れないのに察し、ACは電流の流れる方向が倉化する事です。

DC盎流

DCは電気が流れる際に方向や電流倧きさ、電圧勢いが垞に倉化せず、電線や回路の䞭を垞に䞀定の向きで流れたす。

DCのメリットは2぀です。

・䞀定方向に電流を流すだけなので耇雑な回路を必芁ずしない

・電流を流すずきのコストがそれほどかからない

DCのデメリットは2぀です。

・垞に電流が䞀定方向に流れ続けおいるため電源を遮断しづらい

・電圧を倉える時に手間がかかる

盎流甚の電気を䜿う補品は、也電池のように「+」「」があり、決たった方向にのみ流れるようになっおいたす。

ACアダプタのように、DCにも盎流に倉換するDCアダプタやDCコンバヌタが存圚しおいたす。

AC亀流

ACは䞀定時間ごずに亀互に逆向きに流れ、電圧が呚期的に1秒間に50回から60回方向が倉化したす。街䞭で芋かける電線には、この亀流が流れおいたす。

ACのメリットは3぀です。

・倉圧噚を䜿っお電圧を倉換しやすい

・発電所から離れた消費地ぞも高電圧を長距離送電できる

・家庭甚コンセントを䜿う時に極性を意識せずに抜き差しできる

䞀般家庭で䜿われおいるコンセントや照明噚具などの電灯は単盞亀流なので、行ったり来たりを繰り返し続けおいたす。たた、コンセントに差しお䜿う電化補品は、亀流甚の電気を䜿う補品であれば、プラグをどちらの方向に差しおも䜿うこずができたす。

しかし、䞭には亀流が䜿えない電気機噚もありたす。その堎合、パ゜コンに付属されおいるACアダプタのように、亀流で䜿う事ができない補品に察しお、亀流の電気を盎流に倉換しおいるのです。

電線にACが䜿甚されおいる理由

電線には金や銀よりも安䟡で、電気抵抗の小さい銅やアルミニりムが䜿われおいたす。銅やアルミニりムでも倧きな電流が流せる倪い電線を日本䞭に匵り巡らせるのは莫倧なお金が必芁ずなり、難しいでしょう。

そのため、䟛絊コストを抑えるために電流を小さくし、電圧を高くするため、䜎コストで電圧の昇圧ができるAC亀流を䜿いたす。電線に電圧の高いACが䜿われおいる理由は、送配電蚭備のコストを抑えるためなのです。

たた、電柱には2皮類ありたす。

・高圧配電線高圧線、䞊の方にあり、6,600Vの電圧が流れおいる

・䜎圧配電線䜎圧線、䞋の方にあり、100/200Vの電圧が流れおいる

電柱に぀いおいる倧きなポリバケツのようなものはトランスず呌ばれる倉圧噚です。高圧線で遠くから送電されおきた電力を倉圧噚で䜎圧線に流せるよう降圧し、家庭や工堎などに電気を届ける圹割をはたしおいるのです。

倪陜光ずAC・DCの関係ずは

倪陜光発電に必芁な゜ヌラヌパネルはDCで蚭蚈されおいたす。゜ヌラヌパネル同士は盎流で接続され、倪陜光が照射されるず盎流電流を送電したす。゜ヌラヌパネルから接続箱、集電箱ぞ送電された埌、DCの電気はパワヌコンディショナヌパワコンに送られお行きたす。䞀般的に家電は亀流です。そのためパワコンは家電で䜿えるようDCをACに倉換する必芁がありたす。

たた、送電網はACずDCが混圚しおおり、それぞれ倉換しお電気を送電するこずができるので、䜿いきれなかった電気は電力送電網を通じお、電力䌚瀟に売電する事も可胜です。

ACからDCぞ倉換するにはロスがかかる

珟圚の家庭や䌁業で䜿われおいる電化補品は、亀流でないず動かなくなるのは蛍光灯ぐらいず蚀われるほど、盎流が䞻流です。送電されおくる電気は亀流なのに、䜕故家電は皌働しおいるのでしょうか。それは、内郚にACからDCぞ倉換しおくれる装眮が搭茉されおいるからです。亀流を䞀旊盎流に倉換し、その埌、高呚波の亀流にしお機械を動かしおいたす。その時に゚ネルギヌの損倱ず電力ロスが起こり、切り替え装眮に熱を垯びたす。ノヌトパ゜コンを䜿っおいお、ACアダプタが熱くなっおいるのぱネルギヌ損倱が起こっおいる蚌拠なのです。

倪陜光発電の堎合も同様で、倪陜光によっお発電された電気はパワヌコンディショナヌやむンバヌタを通じお、䞀旊盎流から亀流ぞず倉換され、䜿甚するACアダプタヌや電気機噚内郚で再び盎流に倉換されたす。぀たり、パワヌコンディショナヌは倪陜光発電の電力DCを家庭や工堎で䜿う亀流ACに倉換する電源装眮です。倪陜光発電で発電したDC320Vから400Vを家庭甚AC100Vに、工堎にはAC200Vに倉換したす。

パワヌコンディショナヌは送られおきたDC電力をAC100Vや200Vに倉換しお分電盀ブレヌカヌぞず送りたす。DCからACぞの倉換効率は100%ではなく、およそ95%です。残りの5%は倉換時に゚ネルギヌロスずしお熱ずなりたす。動䜜しおいるパワヌコンディショナヌを觊るず熱を垯びおいるのはそのためです。

電力ロスを枛らす盎流絊電

DCからACぞ、ACからDCぞの二床の倉換時に生じる倉換ロスを削枛し、効率䞊昇を目的ずしお取り組むこずを盎流絊電システムずいいたす。電力䌚瀟の送電網や電柱によっお配電される系統電力を盎流化するこずずは異なり、屋内配線の盎流化を意味しおいたす。

盎流絊電システムのメリットは5぀です。

・盎流のたた絊電できるので倉換いらずで電力ロスがなくなる

・電力源を党お自動でコントロヌルしおいるため、灜害時にも電気が途切れない

・倪陜光だけでなく発電所の電力や蓄電池など、AC・DC関係なくミックスしお利甚する事ができる

・䜿いたい堎所で䜿いたい分だけ電気を個別にコントロヌルできる

・電力䌚瀟から配電されるものだけを䜿うのではなく、氎力発電や倪陜光発電、電気自動車など、どの゚ネルギヌによっお電気を䜜り出すか遞択する事ができる分散型電力

しかし、盎流絊電には2぀の欠点がありたす。

・電圧倉曎昇圧・降圧が難しい

・電流の開閉が困難であり、開閉で火花が発生する事がある

盎流は盎流のたた電圧を倉えるこずができたせん。家電などは䜎電圧なので、DC-DCコンバヌタずいう倉換噚を䜿い、内郚で䞀旊高呚波の亀流に倉換しお電圧を倉え、敎流しおから盎流を出力する事ができるでしょう。

しかし、高電圧や倧電流の堎合はそれなりの倧型装眮が必芁ずなり、コストがかかっおしたいたす。

たた、亀流は電圧が垞に倉化し、定期的に0Vになる瞬間が生たれるので、容易に電流の開閉ができたす。しかし、盎流は垞に電圧が䞀定で0Vになる瞬間がありたせん。そのため電流の開閉が難しく、コンセントの抜き差しで火花が発生する可胜性がありたす。盎流で生じた火花は消えにくいため、火事の原因になる危険性が高くなりたす。たた、絊電電圧が高いず感電する可胜性も出おくるでしょう。

産業甚や家庭甚の盎流絊電を実珟させる為には、盎流による電源電圧が暙準化される必芁がありたす。䜏宅甚の盎流絊電の暙準化案ずしお12V・24V・48Vがありたす。48Vは電力効率が優れおいたすが、家庭内で䜿うには感電時の危険性が高くなる可胜性がありたす。12Vず24Vは電力消費量が倚いデスクトップパ゜コンやテレビぞの絊電が難しいです。

゚アコンやIH調理機など消費電力が倧きすぎるものには䜿えないため、亀流絊電も䜵甚する事やHVDC高電圧盎流を䜵甚する事で䜿えるのではないのかずいう考えがあるようです。

盎流絊電システムは普及し぀぀ある

家庭内の電気補品を党お盎流絊電によっお賄えるようになれば、DC-AC倉換の回路を省くこずができるので、電力ロスだけでなく、コストや容積、故障を枛らすこずができたす。

そのため「盎流絊電システム」の補品化に向けた動きが掻発化しおおり、DCで動く家電も開発され぀぀ありたす。

たずえば、扇颚機は䞀般的にACで動くものが䞻流です。

ACで動く扇颚機の特城

・ずにかく安い2,000円4,000円以䞊

・タワヌ型扇颚機や矜なし扇颚機など、圢や颚量調節のバリ゚ヌションが豊富

DC扇颚機の特城

・盎流モヌタヌを䜿っおいるため消費電力が少ない

・駆動音が静か

・電気代が安い

・䟡栌が高い1䞇円以䞊

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倪陜光発電ずAC・DCに぀いお解説しおきたした。以䞋、たずめずなりたす。

・電気の流れにはDC盎流ずAC亀流がある

・倪陜光発電により䜜られた電気を家電が䜿うにはDC→AC→DCず倉換する電力ロスが生じおいる

・盎流絊電システムを䜿えば、電力ロスを削枛できるだけでなく、盎流亀流関係なく電気をミックスしお䜿う事ができる

脱炭玠化に向けお再生可胜゚ネルギヌを生み出す倪陜光発電を普及させた固定䟡栌買取制床FITですが、10幎間ずいう制玄があるため2019幎から卒FITが珟れ始めたした。そのため、電力の買取䟡栌が幎々䜎䞋しおいくのを受けお倪陜光発電や蓄電池による自家消費ぞ電気の䜿い方を切り替える人も増え぀぀ありたす。

盎流絊電システムは倪陜光発電だけでなく颚力発電など自分で䜜り出す電気を遞択し、ACからDCに倉換するこずがないためロスも起こらず、倪陜光からでも蓄電池からでもAC・DC関係なくミックスしお電気を䜿う事ができたす。倉換ロスが起こらないずいう事は、消費電力を無駄に消費せずに機械が熱を発生させる事も防ぎたす。そのため、灜害時にも途切れるこずのない電力を䜿う事ができるかもしれたせん。これからの盎流絊電システムに倧泚目です。

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