TIANONケーススタディ: 8.4 kWp 太陽光, 20 kWh LiFePO4 & 6.5 kW 超電圧防止設計のハイブリッドインバーター

プロジェクト概要

ファームハウススタイルの負荷プロファイルを必要とする一戸建て住宅では、信頼性の高いオフグリッド対応の電力システムが必要でした。この家庭では、250Wの冷凍庫から1,100Wのブースターポンプまで、さまざまな電化製品を使用しており、その多くは突入電流が大きい誘導電動機負荷です。実際の設計上の課題は、電化製品の定格出力を合計することではなく、連続運転電力、最大同時需要、および始動サージという3つの異なる電力値を中心にエンジニアリングすることでした。

TIANONは、グリッドタイハイブリッドソーラーシステムを設計しました。これは、太陽光発電、バッテリーストレージ、自動バックアップを組み合わせたもので、月々の電気料金を削減し、停電時でも住宅を稼働させ続けるようにサイズ設定されています。

エネルギー消費分析

最初のステップは、すべての負荷を1日あたりのエネルギー量（定格ワット数*使用時間/日）に変換することでした。この表は、その後のすべてのサイジング決定の基礎となります。

ここで4つの異なる電力値を区別する必要があります。それらを混同することが、サイジングにおける最も一般的な間違いです。

• 定格（銘板）電力— 接続済み合計：5,678W。これを単純に合計するのは誤りです。
• 運転/稼働電力— 実質的な同時需要：多様性係数約0.7を考慮すると約4.0kW。すべての電化製品が同時に稼働するわけではないため。
• 始動/サージ電力— 電動機負荷の瞬間的な突入電流。ダイレクトオンライン誘導電動機は、一瞬の間、定格電流の3〜7倍を消費することがあります。
• 最大同時負荷— インバーターが維持する必要がある連続負荷：約4.0kW。

電動機負荷（ブースターポンプ（1,100W）、ウォーターポンプ（750W）、洗濯機（800W）、冷凍庫（250W）、冷蔵庫（150W））は、サージ挙動のために個別に扱われました。ブースターポンプだけでも、始動時に約4,400W（定格の約4倍）を必要とします。したがって、同時最悪ケースのサージのために設計すると、始動時の範囲は約8〜10kWとなり、稼働ワット数の単純な合計をはるかに超えます。

システム設計と機器選定

PVアレイ。 最小アレイ = 18.04 kWh/日 ÷ (3.5 ピーク太陽時間 * 0.8 システム derate) ≈ 6.44 kWp。TIANONは、8.4 kWp（14 * 600WN型TOPCon単結晶モジュール）を推奨しています。これは、変換損失、バッテリー充電、長期的な劣化を十分にカバーする余裕を持たせるためです。

バッテリー。 1日のエネルギー消費量の約半分が夜間に消費され、1日分の自律性を目標とすると、約18kWhの利用可能なストレージが必要です。80％の放電深度では、これは約22.5kWhに相当します。TIANONは、20.48 kWhのLiFePO4（4 * 5.12 kWh壁掛けユニット）

を指定しています。これは、安全でサイクル寿命が長く、熱的に安定した化学物質であり、BMSが統合されています。ハイブリッドインバーター。 6.5 kWグリッドタイハイブリッドインバーター

は、約4.0kWの連続負荷を強力なヘッドルームと、ポンプを始動するための約13kWのピークサージ能力でカバーします。PV、バッテリー、グリッド、バックアップを1つのユニットで調整します。バランスオブシステム（DC/AC側）。

DC：ストリングコンバイナボックス、DCアイソレータ、Type 2 DC SPD（1,000V）、15Aストリングヒューズ、MC4コネクタ、取り付けレール。AC：ACアイソレータ、AC SPD、グリッドタイブレーカー、RCD、メイン配電盤。さらに、完全なアース/接地システム、ケーブル管理、雷保護。

• 太陽光発電とバッテリーバックアップ1日の発電量：8.4 kWp * 3.5 h * 0.8 ≈
• 23.5 kWh/日月間発電量：約
• 706 kWh年間発電量：約

8,470 kWh

日中、PVは負荷に直接電力を供給し、バッテリーを充電します。余剰分はグリッドに輸出されます。夜間は、LiFePO4バンクが家庭に電力を供給します。停電時には、ハイブリッドインバーターはシームレスな20ミリ秒未満の転送でバックアップモードに切り替わり、冷凍庫、冷蔵庫、ルーターを自動的にオンラインに保ちます。

推定コストと節約額以下の数値は、エンジニアリング推定値

約 13,2001kWhあたり0.30ドルの料金と、月々約540kWhの自家消費太陽光を仮定すると、月々の推定節約額は約 $162

（余剰発電の輸出クレジットは別途）

ROI / 回収期間推定回収期間 = システムコスト ÷ 月間節約額 = $13,200 ÷ $162 ≈ 82ヶ月 ≈ 6.8年

。回収後、システムは20年以上にわたって実質的に無料の電力を生成し続けます。LiFePO4バンクは6,000サイクル以上に定格されています。ユーティリティ料金の上昇とグリッドの不安定性は、実際にはこの期間を短縮します。

TIANONを選ぶ理由この事例は、ストレージシステムをすべての銘板定格を単純に合計してサイジングできない理由を示しています。TIANONは、実際の負荷挙動に基づいて設計を行い、稼働電力、最大同時負荷、電動機始動サージを分離することで、ブースターポンプ、ウォーターポンプ、冷凍庫、冷蔵庫、洗濯機などの高突入電流機器が、インバータートリップを起こすことなく確実に始動できるようにしています。太陽光発電、LiFePO4ストレージ、ハイブリッドインバーター、グリッド接続を統合することにより、TIANONは、より低い請求額、高い太陽光自家消費率、信頼性の高い停電バックアップを1つのエンジニアリングパッケージで提供します。事前に統合されたパッケージを好むクライアントのために、TIANONはターンキーのオールインワン家庭用エネルギー貯蔵システム

も提供しています。これは、インバーターとバッテリーを1つのキャビネットに統合したものです。

約 6.8年