ソーラーパネルの電圧と電流の関係について

現在、DIY型のソーラー発電を行っています。
いわゆるこのほかに、チャージコントローラー、バッテリー、インバーター
を使用した発電です。
二度ほど、売電システムについて問い合わせをさせてもらいました。
その節は、大変お世話になりました。
DIY型のソーラー発電を始めて、約一年半が過ぎようとしています。
ですからまだソーラー発電については初心者の域を超えていないと自覚
をしています。最近ふと疑問に思うことがありましてお聞きします。
パネルの電圧と電流の関係が、特にパネルの電圧が開放電圧の値を示して
いる時の電流の値がどうなっているかと言った点です。
現在、2系統で発電をしています。
〇250Wパネル-2枚並列接続(500W)
〇100Wパネル-3枚直列接続(300W)

今回「250Wパネル-2枚並列接続」を例に出してお聞きします。
250Wパネルの仕様は、
動作電圧 : 48V
動作電流 : 5.21A
開放電圧 : 59V
となっています。
パネルのW数250は、動作電圧(48V)×動作電流(5.21A)=250.08W
と言ったように、動作電圧の値と動作電流の値の積が基準になっている
と思います。
パネルの電圧が、最大の59Vになった場合、電流の値は、どのくらいを
示すのかどうかお聞きしたく、今回質問しました。一般的な回答で結構です
から、回答をいただければと思っています。
動作電流の5.21Aより大きい数値を示せば、常識的には、250Wの数値
は楽に超えているはずですが。
逆に、電圧が59Vになれば、電流は、動作電流の5.21Aの値より、下回
っている状態なのでしょうか?
この件がよく分かりません。


実は、驚いたのですが、一番寒い今年の一月に、59Vの値を示しました。
正直な所、寒い時に、こんな値を示すとは夢にも思っていませんでした。

付け加えますと、「250Wパネル-2枚並列接続」には、MPPT方式のチャージ
コントローラーを使用し、モニターも接続しています。しかしパネルの
電圧は表示されても、電流は表示されず、ですから電流の値は把握できません。
テスターを使っても、500mAまでの電流しか計測できないので使えません。
ただこのように計測器の準備が十分でないことは否めない事実のようです。

質問者からの補足コメント

• 

  angkor_hさん、回答を寄せていただき、有難うございました。
  angkor_hさんの他に、お二人の方から回答をいただきました。
  開放電圧の定義について、今回詳しく知る事が出来て、大変勉強に
  なりました。
  今回、MPPT方式のチャージコントローラーの性能について、
  お聞きしたく、補足させて下さい。
  現在、EPSOLAR社の製品を使用しています。
  一日のある時点で、ソーラーパネルの電圧が41.0Vで、バッテリ
  ーの電圧が27.8Vである場合、MPPT方式の製品は、PWM方式
  と違って、41.0V-27.8V=13.2V分を電流に変換して、バッテリー
  に充電してくれると言った話も聞きます。
  この事は本当でしょうか?
  こう言う意味で、MPPT方式の方が、PWM方式より変換効率が良い
  と聞きます。この事は本当でしょうか?

  No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/10/28 13:11

No.3 ベストアンサー 回答者： angkor_h 回答日時： 2015/10/27 00:25

太陽電池パネルの仕様書をたどれば、IV特性が得られるはずです。

パネルは日射量に比例する電流源を示します。
そして、MPPTは電圧をゼロから上昇させて最大電力点を目指します。
しかし、負荷がこれを下回れば、当然その電力しか出力できません。
電圧がある程度を超すと電流が低下を示し、この曲がり角がおおむね最大出力点になります。
さらに進んだその先の電流ゼロ値の電圧(最大値)が開放電圧になります。

太陽電池パネルの温度特性は、温度が上がると開放電圧は低下します。
短絡電流は日射量に比例し、温度の影響はほとんどありません(影響が小さい)。
したがって、同じ日射量強度であれば、気温の低い冬のほうが電圧は大きくなります。

この特性はLEDそのものです。構造が同じなので。つまり、LEDは、
電流に発光量が比例する、温度で順方向電圧が低下する、

この回答へのお礼

angkor_hさん、私のつまらないに質問にお付き合い
頂き有難うございます。
あなたのご回答をベストアンサーに選ばせて
もらいます。

お礼日時：2015/10/30 13:48

No.4 回答者： isoworld 回答日時： 2015/10/29 19:30

すでに回答があるようですが、開放電圧は「無負荷開放電圧」と詳しく言うこともあるように、電流を消費させない（負荷を接続しない）場合の電圧です。

なので、開放電圧 : 59Vとなっていれば、それは電流を流さない（＝消費電流がゼロ）状態を指します。この状態で負荷をつなぎ電流を消費させると電圧は電流に応じて下がって行きます。

開放電圧（無負荷開放電圧）の情報が必要なのは、ソーラーパネルの後に接続する回路の設計や装置の選択のためで、最大で幾らの電圧になるのか知っておかないと（設計者や装置を選択する人が）困るからです。でも、そのソーラーパネルを使用してエネルギーを利用する人にとっては、あまり役に立たない情報です。

この回答へのお礼

isoworldさん、No.1の方、No.2の方、No.3の方同様、
開放電圧に関する詳しい解説を頂き、大変うれしく
思っています。
参考にさせて頂きます。

お礼日時：2015/10/30 13:46

No.2 回答者： go 回答日時： 2015/10/26 23:09

ソーラーパネルを構成する1つのセルの等価回路は、定電流源とダイオードがパラになっています。

これよりその特性を可成りざっと言えば、光が強い弱いに関係なく 光があれば定格電圧がでて、なければ0V。電流を引いても定格定電流より少ないと電圧が出て、多いと0Vとなります。
なので、制御回路はこの　「電圧ｘ電流」の値が一番大きくなるところに動作点を持って行くように制御します。

＞パネルの電圧が、最大の59Vになった場合、電流の値は、どのくらいを示すのか？
→開放電圧 : 59V と記されている通り、開放なので「電流は0」です。

＞寒い時に、こんな値を示すとは夢にも思っていませんでした。
→なぜ寒い時に電圧が高くなって驚いたのでしょう…、ダイオードのVf特性より　低温の方が電圧が上がり セルの発電効率もあがります（市場の多くのパネルは）。
夏は発電量があがりますが、日照時間が長いためで、効率は落ちています。

＞テスターを使っても、500mAまでの電流しか計測できないので使えません
→どうやって測るのでしょう？　500ｍAと言うことではなく、大変危険だと思います。

＞計測器の準備が十分でないことは否めない事実のようです
→意味不明です。状況が掴めません。

ご質問の中にはよく分からないところもありましたが、一般的にと言うことでしたので、その部分はスルーして　 少し呟いてみました。

この回答へのお礼

goさん、ソーラー発電を始めて一年半くらいと書きましたように、
まだ初心者の域を超えない状況です。
ご指摘のように、意味不明とも言えるような内容を書いてしまった
ようで、真にすみませんでした。またこの点についてご指摘を
頂き、大変ありがたく思っています。

お礼日時：2015/10/28 12:55

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2015/10/26 15:07

＞パネルの電圧が、最大の59Vになった場合、電流の値は、どのくらいを示すのかどうかお聞きしたく、今回質問しました。

「開放電圧 : 59V」とは、「負荷端が開放のとき」つまり「負荷をつないでいないとき」の電圧です。つまり「電流はゼロ」ということです。
　パネル自身の内部抵抗がありますので、電流が流れれば電圧は「開放電圧」よりも下がります。
　「実際の電圧＝開放電圧 － （内部抵抗）×（電流）」と考えればよいと思います。


＞逆に、電圧が59Vになれば、電流は、動作電流の5.21Aの値より、下回っている状態なのでしょうか?

通常はそういうことです。上の式のように、「（内部抵抗）×5.21A」に相当するロスがありますから。動作時の内部抵抗が「2オーム」あれば、 59 - 2 * 5.21 = 48.6 (V) になります。


＞一番寒い今年の一月に、59Vの値を示しました。

　負荷がつながっていなかったか、ほとんど電流が流れていなかったのだと思います。あとは、「計測誤差」もあるかも。

この回答へのお礼

yhr2さん、有難うございます。
「開放電圧」の定義が、単に最高電圧に限らず、
「負荷端が開放のとき」、「負荷をつないでいないとき」の電圧。
「電流はゼロ」の状態であると知り、目から鱗です。
また以下の計算式を掲載していただき、大変分かりやすかったです。
「実際の電圧＝開放電圧 － （内部抵抗）×（電流）」

お礼日時：2015/10/28 12:50