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May 02, 2024

ウィスコンシン州各地で太陽光発電所が建設されている。 どうやって家庭に電力を供給しているのでしょうか？

ウィスコンシン州の田園風景の変化を見逃すのはますます難しくなっている。 州内の果てしなく続く作物と赤い納屋の中に点在し、エネルギーを生み出す光沢のあるパネルが何列も並んでいます。

ウィスコンシン州の田園風景の変化を見逃すのはますます難しくなっている。

ウィスコンシン州の果てしなく続く農作物の海と赤い納屋の中に点在し、ウィスコンシン州の何千もの家庭に電力を供給するエネルギーを生成する光沢のあるパネルが何列も並んでいます。

ウィスコンシン州初の大規模太陽光発電システムがマニトウォック郡で稼働した2020年以来、5つの大規模太陽光発電所が稼働を開始した。 発電した電力を合わせると、約 130,000 世帯に電力を供給することができます。 現在建設中のさらに13隻が就役する来年末までに、その数は3倍以上になるだろう。

州公共サービス委員会によって提案されているか、すでに承認されている太陽電池アレイを含めると、比較的近い将来、実用規模の太陽エネルギーは、米国国勢調査局が推定している280万戸の住宅のほぼ3分の1に電力を供給できるようになるでしょう。ウィスコンシン州。 それには、住宅の屋上から地域のソーラーパークに至るまで、小規模な施設の爆発的な増加は含まれていません。

太陽光発電施設はますます一般的な光景になりつつありますが、太陽光エネルギーをどのようにして家庭用の電力に変換するのかを理解するのは難しい場合があります。 これがどのように機能するかを段階的に見てみましょう。

2,700 万度で燃える太陽は、膨大な量のエネルギーを放出します。 私たちはそれを肌で感じたり、夏の暑い日のアスファルトの道路で感じたりすることができます。

光として到着するエネルギーは、それ自体は電荷を持たない小さなエネルギーのパケットである光子で構成されています。 しかし、特定の物質は光が当たると電子を放出する反応を起こし、これは光起電力と呼ばれます。

ソーラーパネルでは、その物質はプラス面とマイナス面を持つシリコンベースのウェーハの相互接続されたアレイです。 これにより電子が流れ、電流が発生します。

各パネルにあるセルの数は、パネルの寸法と両側にセルがあるかどうかによって異なります。 両面パネル、つまり両面パネルは、地面から反射した光エネルギーを捉えることができます。

ソーラーパネルによって生成される電気は、バッテリーから得られるのと同じ種類の直流電気です。 しかし、それは私たちの家庭、学校、職場に力を与えるものではありません。 つまり、電流は家庭に供給される交流電力になる前に、いくつかの変換を経る必要があります。

ソーラーパネルの列はストリングケーブルで接続されており、ストリングケーブルはソーラーパネルの列の長さに沿って伸び、コンバイナーボックスに供給され、そこで電力が収集されて次のステップであるインバーターに送られます。

アライアント・エナジー社の発電エンジニアリングマネージャー、スティーブ・グライダナス氏は、木に例えています。 各パネルは太陽のエネルギーを集める葉っぱのようなものだと彼は言いました。 木の枝がエネルギーを集めるのと同じように、ストリング ケーブルは各パネルで生成された電力を結び付けます。

インバーターへようこそ。この装置は、米国エネルギー省が「太陽エネルギー システムで最も重要な機器の 1 つ」と呼んでいます。

ここで、結合された電気が、家庭で使用されている種類の交流に変換されます。

大規模な太陽光発電施設では、複数のインバーターを使用してストリングケーブルから電力を収集し、それを低電圧AC電流に変換し、地下ケーブルを介して次のステップに送電し、そこですべての電力が結合されます。

電源の組み合わせは、電力網に送られる前の現場での最後のステップである変電所で行われます。

また、インバーターから流れる AC 電力が変圧器によって昇圧され、太陽光発電施設を電力網に接続する近くの送電線の電圧と一致する高い電圧にされる場所でもあります。

これは、インバーターがバッテリー電力を電力メーターに流れる電力と一致する AC 電流に変換する屋上の太陽電池アレイで起こることと比較すると、追加のステップです。

マディソンにあるワンエナジー・リニューアブルズの開発担当副社長、エリック・ユーデルホーフェン氏は、一部の太陽光発電プロジェクトは既存の変電所に結び付けることができるが、大規模な開発では通常、新しい変電所の建設が必要になると述べた。