■太陽光発電(ソーラーシステム)


太陽電池を手に入れることができたので、太陽光システムを組んでみることにしました。

■太陽電池(ソーラーパネル)

<ソーラーパネルの規格>
 単結晶
 最大出力:128W
 最大出力電圧:26.5V
 最大出力電流:4.83A   
 短絡電流:5.42A   
 開放電圧:33V

屋根上への設置は危険(台風などで飛ばされる危険あり)ですし、敷地の関係もあり、ベランダに設置することにしました。

太陽電池で発電した電気を蓄える為に、まずは、自動車解体屋から、中古のバッテリーを買ってきて下記のようなシステムをつくりました。配線は1.6mmのVVFケーブルを使用しました。(100Vの一般電灯配線に用いるやつです)

●System1:DC-DCコンバーターで12Vにするシステム

ソーラーパネルが24V系ということでDC-DCコンバーターで12Vに変換し、12Vバッテリーに充電させるシステムをつくりました。

ソーラーパネルの規格は24V(最大出力電圧:26.5V )で最大出力電流:4.83AですのでDC-DCコンバーターで12Vに変換すれば、2倍の電流(9.66A)が出力される計算になりますが、実際にはそうはいきません。夜間は電圧低下でインバーターのブザーが鳴ることがしばしばとなりました。

<システムの問題点>
・DC-DCコンバーターにかなりのロスがある。
・太陽高度が低い状態では発電電圧が低く、12Vが供給されない。
・夜間はバッテリーの電気が逆流する。

●System2:System1にダイオードを追加

<システムの問題点>

System1の逆流問題を解決する為にダイオードを追加しましたが、今度はダイオードの抵抗が大きいのかやはり夜間は電圧低下でインバーターのブザーがなります。

この時点で、バッテリーはかなり弱っていたと思います。

●System3:System2からDC-DCコンバーターを撤去

少し乱暴ですが、DC-DCコンバーターを撤去して、ダイオードを介してダイレクトにバッテリーに接続しました。バッテリーに気合を入れようというこんたんです。

ところが、やはりうまく働きません。暫く(何週間か)放置していたのですが、やがてバッテリーの電圧は夜間は10V程度になってしまうようになり、バッテリーがいかれてしまったようです。この後、なすすべもなく、しばらく放置することになります。

●システムの改良に取り組む

ソーラーシステムについては少しあきらめ気味になっていたのですがバッテリーの改善を中心にホームページで検索したところ、ソーラーシステムを紹介したホームページが意外と多くあり、いろいろな問題点が分かってきたので、再チャレンジすることにしました。

・バッテリー

自動車用のバッテリーは常に充電されながら使用するのが前提のバッテリーで、ソーラーシステムのように充電と放電を繰り返す場合は「ディープサイクル・バッテリー」が適している。

・システム電圧

24Vのソーラーパネルは24Vでシステムを構成するのがベストで、12Vにしてしまうとかなり効率がおちる。

・チャージコントローラー

チャージコントローラーなるものがあり、充電電圧をコントロールするし過充電を防ぐと共に、夜間の逆流を防止することが可能。

(株)ノースパワーさんのホームページに、

ソーラーパネル
・チャージコントローラー
・ディープサイクルバッテリー
・インバーター
・ 導入の基礎知識
が詳しく紹介されています。

今回のシステム改善にあたっては、(株)ノースパワーさんに相談にのっていただきました

麗澤瑞浪中学高等学校さんのホームページ「それいけエコロジー」に、太陽光発電に関する詳しいレポートがあり参考にさせて頂きました。こちらの 太陽光発電Q&A 、 バッテリーの容量がおかしい は非常に参考になりました。

●System4:24V系でシステムを再構築

24Vのソーラーパネルは24Vでシステムを構成するのがベストいうことで24Vのシステムを再構築することにしました。
資金の関係もあり、以下の選択をしました。

・今までの経験からチャージコントローラーは必須(\16,500)
  ※
チャージコントローラーはMORNINGSTAR社のSS-10L-24Vを選択しました。(値段が比較的安価)

  <SS-10L-24V>
   ←クリックすると拡大できます。


・バッテリーは2個必要(高価)なので自動車用のもので再チャレンジする(\0)
  ※ダメならディープサイクル・バッテリーを購入


・インバーター は24V用に買い換える。
  ※カー用品で調達:24V310W、矩形波、55Hzのものを購入しました(約¥10000)

・実際には、下図のような接続になります。インバーターへはチャージコントローラーを介して電力供給されます。
インバーターへ供給される電力は、バッテリー電圧が23.0V以下になると自動的に切断します。

●System4での発電状況

 チャージコントローラーとインバーターは防湿の為に樹脂のケースに入れました。


・発電状況は以下の通りです。(6月南中時)
   ソーラーパネル部分での発電電流:約1A(24V×1A=24W)
   ※ ソーラーパネル
の定格128Wには程遠いです
   バッテリーに流れる電流(無負荷時):約0.7A(24V×0.7A=16.8W)
   ※0.3Aの差は配線、及び チャージコントローラーによる損失だと思います。(ちょっと大きすぎる気もしますが)

・現在、まだ思うような発電量が得られていませんが、一応コードレス電話親機のACアダプター(24時間)と蚊取りマット(夜間のみ)に電気を供給しています。これ以上の負荷をつなぐと、電圧降下で夜間はチャージコントローラーが自動的に負荷を切断してしまうなど、完全に発電量不足です。(期待している効果にはまだまだ遠いようです。)

・発電量に関しては、ベランダに設置している関係上、直射日光が全面に差し込むことがないなど、あまり良いロケーションではありませんのでこのあたりは改善の余地があると思います。

・電力使用量が1日0.15Kwhとして、1日3.45円の節電となっています。
 ※
1年で¥1259の節電、イニシャルコストが数万かかっていますので、先行投資分をペイするには数十年かかりそうです。

●しばらく様子をみて、また改善に取り組みたいと思いますので、結果がでればまた報告したいと思います。