【発電】2年目の自作オフグリッドソーラー発電に考察

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5月、曇っていても200Ah電池の満充電を維持してくれてます。

かれこれ2年目の夏となりました。

バッテリーが空にならないよう、また、常に最高の蓄電ができるよう設定や構築を重ねてきました。

テスターを手放した日は無いくらいですから(;^ω^)

今のところ、パネル&バッテリー、これなら10年は持ってくれるはずです。

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去年公開したソーラー発電の図を更新しました。PDF

ソーラー発電システム図

24Vバッテリーを、AC100V、12V、5Vにして利用してます。

AC100V以外は、常時通電してます。

最大で2~3A程度、夜間は1A辺りの負荷にしてます。

これで、(発電前の)朝方で24.5Vまで利用してます。バッテリーの約2~3割まで使ってるつもり。

(常時消費分は)電気代にして月400円分だw

非満充電時(曇り日が続いた)は、12V系統の電源をOFFにしてます。

チャージコントローラーのChargeOff設定は、以前28.8Vとしていたのですが、これだと、晴天時にすぐ30Vを超過してしまい、DCコンバータがすぐ悲鳴を上げるような環境でしたが・・(装置が危険と判断して音が鳴る)

これを、デフォの27.0Vにしてみたら、30V以下で収まるでやんの。しかも、28.8Vで満充電した時と、バッテリー蓄電量も変わらないw

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晴天時は、最大で14Aまで来るので、蓄電不可な捨てる電気をどうにかしたい

自動で・・。

電子工作で、27V超えたら、別の負荷に通電するような回路を作ろうかどうか考え中。

作ったとしても、24V14A=336Wものエネルギーを、どう使う?

人が居なくても安全にエネルギーを使うという点がどうにも解決しないんですよねぇ。

んで、2年目を超えた知識を残したいと思います。

まず運用する電圧を決める(重要)

手軽に自作する・・となると、12Vで始める方がほとんどのはずです。

発電を実用レベルで利用するには、どうしても「大電流」を扱わなければいけません。これ、高価なケーブルや端子を使わないといけなくなって、結局高額になります(後から24Vに移行とか、すべての部材がゴミになる)

24Vなら、安価な2.0mmのケーブル径で十分に耐えます(約15-20A)ので、個人的には24Vがオススメですね。

但し、シガーソケット直挿し系のカーアクセサリーはほぼ全滅になりますが。後述

ソーラーパネルの枚数と設置

100Wパネルで、60x120cmと巨大なので、案外場所を取ります。24Vなら、2枚毎揃える必要があるのでなおさらです(1枚で24V系も有り)

当たり前ですが、パネルの裏側には太陽光が当たらなくなるので、夏と冬の時に、問題が発生しないか要確認です(物干し竿とか植木がある、とか)

あと案外忘れがちなのが「風対策」です。台風が吹いても、吹っ飛んでいかないよう注意です。

パネルは、内部セルが直列で繋がって電圧を上げているので、ちょっとでも影が入ると、発電が出来なくなります。

一年を通して、パネルに影が入らないような場所を見つけなければなりません。特に冬季は、太陽が31度と低い軌道になります。

そのため、出来るだけ高い場所に設置するのがベストですが、メンテナンスが出来るようにする必要があります(降雪対策や掃除も必要)

用意するバッテリーサイズ(Ah数)の、1/10のアンペア数があれば安心です。

バッテリー100Ahなら、パネル出力10Aという事です(100Wパネルが2枚位)

・・・ですが、あくまで「安心」というだけで、晴天時は朝日だけで満充電になっちゃいます。曇り日でも、ギリギリ満充電できるかな?という目安です。

ソーラーパネル

パネルの角度と方向

角度は30度が平均のようです(冬至が31度)ホコリの蓄積を防ぐ意味でも、個人的には40-60度辺りで良いような気もします(春・秋は55度ですし)

方角は、もちろん真南ですが。

複数設置ができるのなら、南東と南西もオススメです。春・夏・秋の太陽の軌道を見るとわかりますが、朝方と夕日も見逃さず発電するには、真南だけでは無発電です。

私は、50Wパネルだけ、夕日方向に向けてます。ギリギリまでバッテリーを満充電状態にしておくためです。夏だとPM7まで発電してくれてます。

バッテリーサイズ

いろんな方が仰っしゃる通り、使えるのは20%までです。

私は当初、100Ahの大きなバッテリーでも、20Aまでとなり、(最悪)冬季の無発電時間が20時間としても、1Aなら常時通電できると考えて構築しました。

正解のようでした。電圧の落ち具合を見ても未だまったく衰えてません。

電圧でバッテリー容量を測る事になりますが、あくまでも目安であって、実際は「電圧の落ち着き具合≒残り容量」なので、正確に測ることなんて不可能に近い。

サイズを決めるのが難しい。複数個繋げる事になりますが、同メーカー・同ロットで揃える必要があります。

私の場合は、安価な19サイズ(28Ah)を6個、ほぼ180Ah/12Vで、小さな負荷をそれなりに運用できてます(詳細はシステム図で)

中国・韓国製の安価なバッテリーが出回ってますが、すぐ寿命が来たとかあまり良い話を見ることがありません。

(最悪火災に繋がる)大事なところなので、日本製がオススメです。

バッテリー蓄電池

チャージコントローラー

ほぼ中国製ばかりな製品しかありませんが、MPPTなど高価な製品なんて不要です。

だって、パネル複数枚設置する事になるので、MPPTが意味なくなります。そんな事よりも、なるだけ太陽にパネルを向けるかが重要です。

中国製の「さらに中国製のパチモノ」が出回ってるらしくw、入手の際はとても注意です。

バッテリーの充電制御さえしっかりしてくれれば良いので、余計な機能の付いたものも不要です。電気ロスですし、テスターとか自前のもので十分です。

設定が出来るものがありますが、実際、設定も意味がないようなモンです(バッテリーの識別くらい≒満充電電圧)

安いので、複数購入するつもりで考えても良いかもです。20Aもあれば十分でしょう。

チャージコントローラー

意外にお金が掛かる部材

パネルの固定部材や、ケーブル&端子台&開閉器(スイッチ)などの電子系、DCコンバーターなどの負荷系と、何気に揃えるとお金が掛かります。

少しづつ揃えていけば良いけども、ケーブルなどの電子系は、最初にガッツリ用意しないといけません。頻繁にイジる部分では無いし、大電流が走る部分ですので。

VVFなど、2.0mm単線(20A)は安価に手に入ります(屋外では使えませんが)

安く手に入るホームセンターとかあれば良いでしょう。

バッテリー間だけは、より太めで短いケーブルで、専用品は高いので、ケーブルを複数本束ねて加工とかでもOK(実際に自分は4mm2本で8mmにしてる)

安価な交流AC用の部材も多くはそのまま使えます。・・というか、積極的に使いましょう。同じ電気なのに、直流DC用は、なんでか高額なので。

※開閉器/スイッチだけは、直流用を選びましょう(大電流時は、放電が発生して素直に切れてくれない→火事に繋がる)

手に入りにくいのが、パネル並列時に必要なショットキーダイオードです。私は一応5Aのものを使ってますが大丈夫のようです(パネル間で電気が移動するのを防止)

ショットキーダイオード

最後に、絶対にショートだけはしないように要注意。必要なら、ハンダ付けする位の気持ちで、ネジの緩みで火事になった・・とかにならない様に。

一瞬で鉄が溶ける温度になるんです。何度も経験してるのでw

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そうそう、銅線ケーブルの結線に、めちゃくちゃ便利なWAGO(ワゴ)が超~おすすめです。

ハンダ付けや、丸型金具とか一切不要で、結線が簡単に出来ます。

単線でも、ヨリ線でもOK(これ重要!)

難点は、若干(電子部材にしては)高価なところ。

5個で700円位。やり直しが効くので、基幹系では無く、(頻繁に変更する)負荷系で利用すると良いかもです。

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