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【発電スタートアップ】太陽光発電システムを始める方法と必要なもの《DIY》

このページは太陽光発電に興味を持ち始めた頃の私が

  • どのように太陽光発電にたどり着いたのか?
  • 太陽光発電にはどんな工事をすれば活用できるのか?
  • 太陽光発電をするためにはどんな機材が必要になるのか?

と疑問を持ち自分に合った方法や考えをまとめたものです。

これから私と同じようなことに疑問を持った人、太陽光発電をDIYで始めようと思った人に、どんな方法が自分に合った太陽光発電なのか参考になればいいなと思いまとめてみました。

目次

電気代を安くするためには太陽光発電が一番いいと思ったきっかけ

最初は電気の使い過ぎかと思った2023年12月電気代

「なに先月の電気代!?すごく高く請求来ているんだけど間違っていない!?」

2023年1月に届いた東京電力の請求書を見てこう思いました。

2023年末より電気代は非常に高くなってきていたようで、この頃の請求金額を見て驚かれた方はかなりいると思います。

私もその一人なのですが、そんな事態になるとは知らずに直前の10月にアウトランダーPHEVを購入して自宅に充電設備も用意したので毎日のように充電を行っていました。

その充電にかかる電気料金が大きく乗ったのかな?と一瞬思いました。

しかし、請求対象のその時期は早朝がとても寒かったので夜間の充電はせず節約のために乗り始めからエンジンで充電しながら走行をはじめてエンジン熱暖房で通勤していたので自宅ではEV充電はしていなかったのです。

まあく
まあく

標準仕様のアウトランダーPHEV【GG2W】は暖房を使うためにガソリンを消費するエンジンを回さなければならないんです・・・私の場合はオプションで電気温水器付きだったのでラジエターの水を電気で温めその熱で熱風を出す仕様のようです。

だったら電気使って温水にするよりもチャージモードにしてエンジン掛けてラジエター水を温めれば効率いいんじゃない?と思ったので朝は充電していない状態で(夜中に充電しない状態で)乗車していました。

それでも外気温と車内温度が10度くらいの差があるとエンジンがかかる仕様なんですけどね。

毎朝4時半に家を出るので冬場だと暖房無しではとてもつらいんですよ、、、

アウトランダーPHEVの暖房は電気温水器で冷却水(?)を温めて空気と熱交換するのでエンジンを稼働すれば早く車内も温められるもで一石二鳥なのです。

なので車の充電はしていない。今回の請求月は家での車のEV充電代金が上乗せされていないってことなんです。

電気代は純粋に生活のみの電気代なのです。

なので普段かの生活で電気の使い過ぎだと思っていました。

じゃあ、節電すればいいんじゃね?

と一瞬思いましたが結論は違う。

それは全国的に電気代が高騰しているとのことを後から知り、これから世の中はもっと電気代が高騰していくとの情報にたどり着くまで時間がかかりませんでした。

世の中で紛争が起きその影響で様々な物資の値上がり。

天然資源であるガスや石油などもその一つでした。

火力発電の燃料でもあるガスもその影響を受けて電力会社が軒並み電気料金の大きな発表もせず値上げを行ったのです。

よく考えれば物価が上がっているのに電気料金も上がるのはちょっと考えたら必然なことだろ思ったわけですが何も備えていなかったので多くの人が電気代の値上がりに驚いたのです。

さて、そんなことから電気代を何とかしなくてはいけない!!と強く思い、私は太陽光発電について本気で考えていくきっかけとなったのです。

どんな太陽光発電システムを目指すか?どのくらいの電力量を発電したいのかを見つけることが大事

今自分が必要な電気ってどのくらいなのかわかりますか?

毎月請求されてくる電気代の請求書を見て1日、1週間、1カ月とどのくらい使っているのか契約している電力会社によって提供される請求書や専用アプリで自分の家がいつ?どのくらい?電気が消費されているのか細かく見ることが出来ます。

例えば東京電力から出している“TEPCO Web”

みためはこんな感じで毎日の電気料金が分かります。

例えば8月の電気代は57,695円であることがわかります。(大人2名高校生2名の4人の家庭です。普段からめっちゃ高いですよね)

毎月の料金がわかるだけでなく

↑日ごとの電気料金

↑このように時間別の電気量も確認することが出来ます。

まあく
まあく

時間帯が分かればその時にどんな家電を使っていたのか見えてくるよね

何時にどのくらい消費電力が発生したのか一目瞭然ですね。

どのような天候の日で何時くらいに使った家電が電気を使っているのか確認することが出来ます。

それらのデータを参考にして考えると「エアコン使っている時間帯はこのくらいの電気を使っているのね」「ホットプレートで調理するのって意外と電気を食うんだな」「車の充電で一気にグラフが振り切るな」とか見えてきます。

それで消費の多かった時間帯に使っていた家電特定し、その家電を控えたり節約できそうな部分を探しだすことにも使えるし、電気消費が激しい家電は買い替えたりべつの方法を考えたりするようにと色々な対策することを考えるきっかけになります。

電気を節約できそうだ!と思った自分に合った電気の最適なプランの見つけやすくなると思います。

時間帯に電気料金が変わるプランもありますからそれに乗り換えれば電気代をおさえるってことにもなるわけです。

そして節約も買い替えもしない、節約したけど更に電気代を減らしたい、この生活を崩さずに電気を使い続けたいと思ったならば・・・

どのくらいの電気を太陽光で発電したいのかを考えます。

まあく
まあく

私は電気代0円を目指しガッツリ発電したい!!

まず自分の電気の使用状況を確認し、どのくらいの電気を作れば自分が思っている生活が出来る太陽光発電システムの規模を見つけ出すことが一番最初のステップです。

太陽光発電を利用したシステムは大きく分けて3つの方法

太陽光発電をする方法は大きく分けて3つあります。

必要になる材料や規模がそれぞれ変わってきますので必要になるものを一つずつ説明していきます。

方法その1

独立した機能を持った機械を組み合わせて発電する方法

1つ目の『個々に独立の機能を持った機械を揃えて組み立てる』方法は太陽光発電システムの構造を勉強できる内容です。

家じゅうの電気をまかなうためには不向きですが、少量の電気で生活できる家庭には向いています。

電気をためておくことが出来るので元々電気の無いところでも簡単に電気を作りためておけるのでお手軽で始めやすいオフグリッド発電システムを作ることが出来ます。

“独立した機能を持った機械を組み合わせて発電する方法”の良いところ

  • 大きな金額をかけずに始められる
  • 電気の無いところで始めるにはもってこい
  • 蓄電が出来るので発電時以外でもバッテリー残量がある限り電気が使える
  • 壊れた個所はその部品交換だけで済む
  • 太陽光発電の仕組みがよくわかるので勉強になる

“独立した機能を持った機械を組み合わせて発電する方法”の残念なところ

  • 最大入力電圧と最大入力電流の制限に悩まされる
  • 太陽光パネルの枚数が制限されるため家じゅうをまかなうような大規模な電力消費を作るにはむかない
  • バッテリーが無くなったら商用電源に差し替えなければならない(自動電源切り替え機を使えば解決)

太陽光発電をするために必要になるものは

この4点あれば太陽光発電を手軽に始められます。

各部材の接続と流れ

<上の図の流れ>

太陽光パネルで太陽光を浴びて発電します。

チャージコントローラーで太陽光パネルで発電した電気をバッテリーの電圧に変換しバッテリーに充電します。

バッテリーの電力をインバーターで100Vもしくは200Vに変換します。

インバーター電力100Vもしくは200Vに変換した電気をコンセント経由で消費します。

独立の機能を持った機械を揃えて組み立てるときに必要になる部材

太陽光パネル

太陽光パネルは太陽を浴びると発電する部材です。

太陽光パネルはチャージコントローラーに合わせた発電電圧と電流を合わせたものが必要になります。

チャージコントローラー

太陽光パネルと蓄電池をつなぐのがチャージコントローラーです。

チャージコントローラーは太陽光パネルからバッテリーに充電するためにつなぐものです。

チャージコントローラーは安いもので1,500円くらいで購入できるものがあります。

しかし、安いものだと発電からバッテリーに充電する効率が悪かったり、電圧や電流の制限が厳しかったりと大変なので制限が大きいものを選択すると拡張しやすいです。

2種電気工事士の免許を持っていなければ30V未満のシステムを組まなければならないので24Vの物を選ぶと良いでしょう。(免許を持っていたら48V対応の物がおすすめです)

大勢の人が使っているお勧めなものは変換効率のいいMTTP方式のRenogy社のこのタイプが有名です。

こちらのチャージコントローラーは家用として使うほかに、車載用として使っている方もたくさんいらっしゃいます。

バッテリー(蓄電池)

発電した電気をためていくことが出来るのがバッテリー(蓄電池)です。

太陽光発電をするために必要になってくるバッテリーには種類があり、選択するバッテリーによっては大きく価格差が出てきます。

蓄電池にお勧めなのはリチウムイオンバッテリーで長い目で見るならこのバッテリーを選択するのがベストでしょう。

バッテリーは高額のため躊躇しますが現在販売されている種類の中で選ぶとリン酸鉄リチウムイオンバッテリー(LFPバッテリー)が注目されています。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは4,000回以上の充放電サイクルが出来ると言われ、1日に充放電1回ずつ行うと計算しても年間365日で計算しても10年以上は使用できる計算になります。

このタイプはBMS(バッテリー・マネージメント・システム)が内蔵されているのでバッテリーに対し過酷な状況になると動作をカットするので長寿命の手助けをしてくれます。

このLitime製バッテリーはYouTubeでもたくさん見かけることがあります。たくさんの人が利用しているだけあり、安全性に優れたバッテリーなのでしょう。

このタイプが一番扱いやすいでしょう。

インバーター

インバーターはバッテリーにつないで家庭用電圧の100Vもしくは200Vに変換する部材です。

ワット数が大きければ大きいほど電力の高い家電をつなげて使うことが出来ますが結構発熱するものなので高性能なものを選ぶことが必須です。

最大電圧で使い続けると大変熱をもちインバーター自体の寿命も縮めてしまうので負担をかけるのは要注意です。

グリッド・タイ・インバーター(GTI)を使った発電方法

2つ目のグリッド・タイ・インバーター(GTI)を使った方法は、家庭で使う電気を完全にまかなうわけではなく部分的に節約したい人にお勧めな方法です。

大規模に家じゅうの電気をまかなおうと考えている方には不向きです。

入力電圧がが低く入力電流も低めなので総合的な総出力電力量は大きくないためです。

発電量が足りないときは自動的に商用電力を使用するため設置の手軽さは抜群にいいです。

最小構成で必要になるのは

この2点あればグリッド・タイ・インバーター(GTI)を始めることが出来ます。

グリッド・タイ・インバーター(GTI)を使った発電方法の電気の流れ

この方法は太陽光発電の恩恵を受けられる瞬間とは太陽が出ていて太陽光パネルで発電しているときだけの時間帯に発電した電気が家のコンセントに送られます。

しかし部材を置き換えて便利な使い方も出来ます。

ソーラーパネルをバッテリーに置き換えることも出来ます。

バッテリーがあるうちはバッテリー電力をインバーターで100Vに電圧変換してコンセントに差し込みます。

この方法はバッテリー残量があるうちは昼夜問わず電力を供給し続けます。

しかしこのままではバッテリーは充電されないのでさらに

  • チャージコントローラー
  • 太陽光パネル

の2点の部材を増やして

発電できる時間のみバッテリーに充電しバッテリーが無くなるまで家庭用コンセントに電気を流し続けます。

このシステムは欠点があり使い続けてバッテリー残量が無くなった場合は次に太陽光パネルで充電されるまでバッテリーの電圧低下状態が続きます。

バッテリーの負担を減らすためGTIとコンセントの間にタイマーコンセントやスマートコンセント等をはさんで供給時間を調整することが無難です。

※電力計つきスマートコンセントを使うと消費している電力を測れるしスケジュール設定も出来るので便利ですよ。

↑この画面はTapoのスマートコンセントのスクリーンショットです。任意の時間帯にコンセントのオンオフが設定できます。

この機能で充電されたバッテリーの放電時間を調整すればバッテリー残量をうまくコントロールが出来るようになります。

“グリッド・タイ・インバーター(GTI)を使った発電方法”の良いところ

  • 部材が少ないので少ない金額から始められる
  • システムを今ある家庭のコンセントに刺すだけで済むので他のシステムより配線がラク
  • バッテリーをシステムに加えれば蓄電が出来るので夜間でも使うことが可能
  • 壊れた個所はその部品交換だけで済む
  • 一部の家電が動かせればいいなら最適な発電方法

“グリッド・タイ・インバーター(GTI)を使った発電方法”の残念なところ

  • 商用電源の補助のようなものなので商用電源が無いとグリッドタイインバーターは動かない(電気の無いところでは動かない)
  • 最大入力電圧と最大入力電流の制限に悩まされる
  • 太陽光パネルの枚数が制限されるため家じゅうをまかなうような大規模な電力消費を作るにはむかない
  • 日本の法律では使用することが法的にあいまいなところ

このシステムの上手な使い方

私の家では日中の電気はあまり使わないのですがそのような家庭なら発電する時間帯はグリッドタイインバーターからの電力供給はスマートコンセントのスケジュール設定でコンセントに流れないようにして夜間に家族が帰宅し電気を使い始めるころにグリッドタイインバーターからの電気を流して昼間に蓄えた電気を消化していきます。

まあく
まあく

電気の使わない昼間の時間帯に電気を放流しても捨てることになるのでバッテリーで蓄電する方法を使って、電気を使う時間に放流しないと意味が無いよ

“グリッド・タイ・インバーター(GTI)を使った発電方法”で必要な部材

グリッド・タイ・インバーター(GTI)

設置した太陽光パネルにグリッド・タイ・インバーター(GTI)を接続しグリッド・タイ・インバーター(GTI)から出力された電力を家庭用コンセントに差し込むと発電した電力がコンセントから別のコンセントに電力を供給されます。

太陽光パネルで発電された電力分そのまま電気消費できるので発電している間だけ節約できることになります。

その時の発電量が消費電力を大幅に上回った場合発電電力が無駄になってしまいますがこれにバッテリー(蓄電池)をつなげることによって回避する方法もあります。

またバッテリーから電気を供給し電圧を変換させ家庭用コンセントへ電気を送る方法も使えます。

Tapo P110M(電力計つきスマートコンセント)

ハイブリッドインバーターを使った発電方法

ハイブリッドインバーターはチャージャーもインバーターもUPS機能もついた簡単に始められる方法です。

機種を選べば大きなソーラーパネルを積むことも出来るので完全手間いらずで普段の生活に影響しない太陽光発電システムを組むことも出来ます。

“ハイブリッドインバーターを使った発電方法”で必要になるものは

  • 太陽光パネル
  • ハイブリッドインバーター
  • バッテリー

の3点です。

ハイブリッドインバーターを使った発電方法の電気の流れ

電気の流れはこうなります。

上の画像の電源タップのところを30アンペアまでのブレーカーであれば変更することも出来ます。

<上の図の流れ>

ソーラーパネルで発電

ハイブリッドインバーターでバッテリー電圧に変換しバッテリーを充電

同時にハイブリッドインバーターで100V及び200Vに変換し家庭用電源を供給

“ハイブリッドインバーターを使った発電方法”の良いところ

  • 部材が少ないのでシステムを作りやすい
  • 接続方法はマニュアルを読めばある程度理解できる
  • 簡単に始めやすいので大勢の他の人の参考にしやすい
  • 取り付けスペースが小さくて済む
  • ほぼオールインワンなので接続が簡単
  • 容量の大きいインバーターなら電気代0円も夢じゃない

“ハイブリッドインバーターを使った発電方法”の残念なところ

  • 一部が壊れたときの対処は部分的に交換できないので全交換になる

このシステムの上手な使い方

容量の大きいハイブリッドインバーターを使うと家のブレーカー直結で使うこともできるので他のシステムとは違い、一部電源のみの活用やコンセントの差し替えもせずにそのまま家の電気配線で電気を使うことも可能。

単相3線式のハイブリッドインバーターを使えばそのまま家庭用単相3線式を付け替えることもできる。

“ハイブリッドインバーターを使った発電方法”に必要になる部材

ハイブリッドインバーター

この一台で太陽光パネルとバッテリーをつなぐことが出来てここに商用電源を入力すれば太陽光発電の設定をこの機械ひとつで制御できます。

商用電源につなげばバッテリーが無くなった時に商用電源に切り替わり、バッテリーに太陽光パネルから充電されればそこから自動で供給するようにすることも出来ます。

このインバーターは人気のSRNE(OEM)製。単相2線式で100V仕様と200V仕様があります。

200Vの家電を使う予定がある場合は両方のハイブリッドインバーターを併用する必要があります。

この機種は単相3線式で出力されます。3本の電線で出力されるので電柱の電線からきている家庭用ブレーカーの白、赤、黒の電線と入れ替えると家じゅうの電気をこのハイブリッドインバーターで補うといった使い方も出来ます。

バッテリー(蓄電池)

発電した電気をためていくことが出来るのがバッテリー(蓄電池)です。

太陽光発電をするために必要になってくるバッテリーには種類があり、選択するバッテリーによっては大きく価格差が出てきます。

蓄電池にお勧めなのはリチウムイオンバッテリーで長い目で見るならこのバッテリーを選択するのがベストでしょう。

バッテリーは高額のため躊躇しますが現在販売されている種類の中で選ぶとリン酸鉄リチウムイオンバッテリー(LFPバッテリー)が注目されています。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは4,000回以上の充放電サイクルが出来ると言われ、1日に充放電1回ずつ行うと計算しても年間365日で計算しても10年以上は使用できる計算になります。

このタイプはBMS(バッテリー・マネージメント・システム)が内蔵されているのでバッテリーが高温になったり低温になったりとバッテリーに対し過酷な状況になると通電をカットするので長寿命になる手助けをしてくれます。

このLitime製バッテリーはYouTubeでもたくさん見かけることがあります。たくさんの人が利用しているだけあり、安全性に優れたバッテリーなのでしょう。

バッテリーの電圧はハイブリッドインバーターに合った電圧を用意する必要があります。

BMSが内蔵されているので安心して使えるのでこのタイプが一番扱いやすいでしょう。

まとめ

太陽光発電には大きく分けて下記の3つの方法がある

一部の家電を動かせればいいなら独立した機能を持った機械を組み合わせて発電する方法が最適

家庭内の電気をざっくり節電できればいいならグリッド・タイ・インバーター(GTI)を使った発電方法がおすすめ

家じゅうの電気をガッツリ節電したい場合はハイブリッドインバーターを使った発電方法が拡張性がありおすすめ

我が家ではハイブリッドインバーターを使った発電方法を進めていこうと思います。

夏場には電気代が6万円近くになる我が家ですがハイブリッドインバーターを使った発電方法で最終的には電気代ゼロを目指しこのブログにその経過を書き綴っていきたいと思います。

最後まで読んでくださりありがとうございました。