英国における140kW風力・太陽光ハイブリッドシステムソリューションのケーススタディ

顧客の背景および要件：

顧客は英国出身で、家具製造会社の経営者です。工場の電力消費量は非常に大きく、1日あたり300kWhに達します。現在、顧客はすでに40kWの系統連系型太陽電池パネルシステムを導入していますが、これだけでは顧客の電力需要を満たすことができません。顧客の現時点での構想は、風力タービン、太陽電池パネル、およびエネルギー貯蔵用バッテリーを組み合わせた風力・太陽光ハイブリッドシステムを設置し、大部分の時間において自給自足による電力供給を実現することです。また、長期間の雨季においても、夜間は電力会社からの安価な電力を購入し、昼間にバッテリーから放電するという運用が可能になります。

分析

まず、顧客の敷地における15メートル高さでの風速を調査しました。顧客の平均風速は6.5 m/sであり、風力タービンの設置に非常に適しています。これは、定格出力で長時間運転できる可能性が高いことを意味します。したがって、当社では風力・太陽光ハイブリッドシステムの採用を推奨いたします。20kW DK風力タービン 1日あたり150kWh以上の発電が見込まれます。保守的な見積もりでは、顧客が現在導入している40kWの発電システムは年間35,000kWhの電力を生成します。つまり、1日の発電量は約95kWhです。なぜこれほど低いのでしょうか？ その理由は、英国では年間約150日が降雨日であり、その結果、1日の発電量が十分でないためです。したがって、状況を分類して検討する必要があります。既存の20kW風力タービンがあり、かつ十分な日照がある場合、昼間の8時間の稼働時間帯において、風力タービンと40kWの太陽光パネルにより、合計170kWhのエネルギーが供給されると予想されます。残りの130kWhのエネルギー不足分は、バッテリーまたは電力網から調達することになります。降雨時には、40kWの太陽光パネルは実質的に発電できません。一方、風力タービンは8時間で40kWhのエネルギーを供給できるため、残り260kWhのエネルギーをバッテリーまたは電力網から調達する必要があります。さらに、降雨と無風という特殊な状況が重なる場合は、全300kWhのエネルギーをバッテリーまたは電力網から調達することになります。

高圧バッテリーの放電深度が95％であることを考慮すると、バッテリー容量は最低でも315 kWhが必要です。顧客はすでに240 kWhのリチウムイオンバッテリーを2セット購入する予定のため、このバッテリー容量は十分です。次に、日照条件下で480 kWhのバッテリーを完全充電する方法を算出し、グリッドからの電力購入確率をできる限り低減する必要があります。風力タービンが24時間で発電する電力量は約150 kWhです。したがって、残りの充電可能量は330 kWhとなります。さらに、8時間で消費される300 kWhを加えると、少なくとも120 kWの太陽光パネルが必要となり、追加で80 kWの太陽光パネルも必要です。

顧客の平均的な1日あたりの電力消費は8時間で300 kWhです。誘導負荷などの要因を考慮し、インバーターの出力は60 kW以上である必要があります。

サービス

上記の分析に基づき、当社の初期計画では140 kWのシステムを採用します。 風力太陽光ハイブリッドシステム 20kWのDK風力タービン、120kWの太陽光パネル、2台の240kWhバッテリー、およびソリス社のインバーターS6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-Hを組み合わせたシステムです。このインバーターには10個のMPPT入力ポートがあり、1ポートあたり最大20kWのDC入力に対応します。したがって、当社の風力タービンコントローラーもこのインバーターに直接接続可能です。

顧客はこの140kW風力・太陽光ハイブリッドシステムのソリューションを高く評価しました。しかし、現地の規制および設置場所の制約により、顧客より、純粋な太陽光発電システムの代替ソリューションも必要であるとの連絡を受けています。

次フェーズでは、純粋な太陽光パネルシステムについての計算を行えます。