太陽光発電について

質問

最近、「光熱費ゼロハイム」の様に、太陽光発電によって光熱費を抑える家がありますよね。太陽光発電で得られる電流は直流なので、交流に変換して供給することで、掃除機などの一般電化製品を使えるようにしているとのことです。
しかし、考えてみれば、パソコンやデジタル家電などは、交流電気を直流に変えて動いています。これによってエネルギーの伝達効率が下がり、ノイズなども発生しています。せっかく直流の電気を交流に変換し、再び交流に戻して使うって言うのは、なんとも非効率的だと思います。こういう、太陽光発電の家（もしくはビル）で、直流電気をそのまま取り出すことってできないのでしょうか？
（パソコン側は、車の中でシガーライターから直流を取り出して使えるので大丈夫だと思います。）

回答No.1

taunamlz · ベストアンサー

出来ます。
ただ、ＡＣ（交流）の方が電圧を上げたり下げたりするのが簡単ですし、効率も良い事が多いと思います。
例えば、トランスを使用することで簡単に電圧を下げているのがＡＣアダプタです。
スイッチング電源は１００Ｖ５０Ｈｚの電源からわざわざ高周波を作ってから直流を作ります。

直流から直流を作る場合は電圧を下げるために一部を熱として消費して電圧を下げるため交流に比べて効率が悪いです。
効率の良いＤＣ／ＤＣコンバータと言うものもありますが、これはやはり内部で一度交流を作ってから電圧を上げたり下げたりしています。

直流から直流に変換する時に交流に変換しない限り、電圧を上げることは（自分が知る限り）出来ません。

また、多くの家電製品はＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚで使用できるように設計されているため、もし太陽光発電の直流電圧をそのまま入力できるようにするには改造が必要になります。そっちの方が非効率的だと思います。

お礼

>>ＡＣ（交流）の方が電圧を上げたり下げたりするのが簡単ですし、効率も良い事が多い
そうなんですか。まったく知りませんでした。
交流についてあまりよく知らなくて、「通常の発電システムでは交流しか起こせないから仕方なく交流を使っている」っていうイメージを持ってました。
詳しい解説ありがとうございました。

回答No.4

outerlimit

当然可能です

しかし　直流電源使用の機器は自動車用以外は、電圧がまちまちです
また直流電源に接続して使用できる機器は、非常に少ないです
PCも可能性のあるのはノートPCだけですが、それも必要とする電圧が異なります

また　太陽電池の発電する電圧・電流は日照等で変化します
さらに　負荷の要求する電力と発電する電力は一致しません

ですので、質問のようなことを行うには、バッテリと充放電制御回路が必須です

さらに重要なことは　直流電圧を何Vで設計するかです
12Vが使用できる機器は一番多いのですが、100Vに比べて電流が10倍近くなります、また電圧降下も100Vならば　数Vは許容できても　12Vでは1V程度が限界でしょう、そのために断面積が10倍以上の電線で配線しなければなりません

質問者の着眼点はよろしいですが、自分のアイデアに酔って現実を見る目がおろそかになっています

グッドアイデアと思っても、実現の可能性、デメリットを検討しなければなりません（利用できる対象がどの程度あるか等も）

お礼

ご回答ありがとうございます。
初めての投稿だったのですが、こんなにレスポンスをいただけるとは思っていませんでした。
僕自身は、電気に関する知識はほとんど持っていなくて、家に太陽光発電を引き込む予定も今のところないのですが、長年の疑問が解けました。（そういうつもりで「暇なときに答えてください」にしたんですが、それでよかったでしょうか？）
やはりいろいろと弊害があるんですね。最近、USBポートから電力を供給する安価な機器が増えているのを見て、「全部直流だったら、重いアダプター持たなくていいのになぁ」って思ってたんです。
ありがとうございました。

回答No.3

hungry4649

太陽光発電は、日の当たり具合によって電圧も変化するので直接直流を取り出して使うのは割と難しいですよ。
使用機器の直流電圧に合わせて、太陽電池の出る最高電圧にあわせると少しでも光量が落ちると電圧が下がってしまい精密機械では動かなくなる物が続出です。
直流機器も色々電圧がありそれにいちいち太陽電池側をあわせる設備費の方が遙かにかかりますよ。
直流で安定して電源を得るためには、バッテリーを中間に繋いで電圧の変化を吸収する方法が一般的です。それ以外になるとDC-DCコンバーターとかを使うことになりそれなりに効率は落ちますから....
素直にDC-ACでACにしてAC-DCといった形が良いと思います。
ちなみに車から直流(DC)電源を取る場合は、一部の機器を除いて通常はDC-DCコンバーターを使って電圧の変換をしています。
よほど使用機器側に安定化電源装置が無い限りは、直接使うって事は少ないですよ。
車のシガーライターの電圧ですが、エンジン起動時１４．６V前後、エンジン停止時１２V前後、エンジン停止時ＣＤやその他の機器が動作している時などは、１１．５Ｖとか下がります。
通常電源の許容範囲は、プラス、マイナス５％程度でしょうから１２Ｖの機器に１４．６Ｖかかると壊れますね。もしくは寿命を著しく短くします。
ＡＣ(交流)を任意のＤＣ(直流)に変換するのは、割と容易ですが、
ＤＣ(直流)を変換器を通さずに任意のＤＣ(直流)に変換するのは結構面倒です。使用する機器側の電流が一定ならばＯＫですが、出力される太陽電池も使用する機器もそのときの状況によって流れる電流が違うのでは、やはり難しいですね。
ちなみにどうしても出力側の太陽電池で電圧が調整できない場合、抵抗器をつかったりせざるを得ないので結局損失が出てしまい、本来の目的の無駄を省くと言った観点からは、また遠くなってしまいますね。

お礼

車のシガーライターってそんなに電圧変動していたんですね。
考えてみれば、もともと火を起こすものですもんね。
ご丁寧な解説ありがとうございました。

回答No.2

noname#252929

理屈から行けば出来ますが、やればAC100Vの出力に支障が出る可能性があります。

せっかくですので、やられてみては如何でしょうか。
太陽光システムとパソコンを壊すという可能性も、ありますが、その辺は、自己責任でやる分には構わないと思いますよ。
失敗しながら覚えて行くと言うのも良い物だと思います。

私なら、絶対にやりません。
パネルから中途半端な電圧を取り出すという事は、素子の負荷率が変わる事になり、素子自体もいためる可能性があります。
そこから取り出した電力は日照により不安定になります。
また、パネルからパソコンなどの機器までに引き込む電線の抵抗値によって、電力使用量の変動に対して電圧降下が発生します。

とてもではありませんが、不安定すぎるものですので使い物になりません。
安定させるために、高電圧状態で取り出してくる事も考えられますが、そのばあ、本来必要である電圧との電圧差部分はエネルギーロスとして熱になり消費されます。

直接直流を持ってきた時の効率の悪さ、変動による安定の無さを考えれば、AC100Vに変換されたものを使ったほうがよほど効率がよく、安定した出力が取れる事になると思いますよ。

お礼

ご回答ありがとうございます。
上記の通り、僕自身は、電気に関する知識はほとんど持っていなくて、家に太陽光発電を引き込む予定も今のところないのですが、長年の疑問が解けました。（そういうつもりで「暇なときに答えてください」にしたんですが、それでよかったでしょうか？）
>>失敗しながら覚えて行くと言うのも良い物だと思います。
という書き方、とても面白かったです(笑)僕も、何も調べずにはやりたくないですねぇ。
ありがとうございました。