【オフグリッド実践編】チャージコントローラーを用意しよう

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おはようございます。6月下旬か7月上旬を目標にランチを開始します。

その試作に精が出ます、モーリーです。

追記:ランチやめました。今はピザ修行しています

それでは、本日のテーマに入っていきます!かなりマニアックで説明が難しいテーマです。うまく説明できるかな…わからなかったらコメント欄からご質問くださいねー!

オフグリッドに必要不可欠!チャージコントローラーって?

これまでの記事で太陽光パネルとバッテリーについて書きました。発電して、それを蓄電する。これだけで十分な気もしますが、もう一つ、重要な部品があります。「発電した電気を、バッテリーに溜めすぎないようにコントロールする」あるいは「雨続きの日に、バッテリーが深放電しないようにコントロールする」という役割を担う、頭のいい機械。それが、チャージコントローラーです。

点灯式

過充電も過放電も、バッテリーが傷んでしまう原因になるのです(火災の原因にも!)。

また、夜間はソーラーパネルの発電電圧はゼロ。バッテリーは12V前後。電圧が大きい方から小さい方へ電流は流れるので、バッテリーからソーラーパネルへと電気が逆流する恐れもあります。そうするとソーラーパネルが傷んでしまいます。それを防いでくれるという役割も、チャージコントローラーにはあります。

まとめ。チャージコントローラーの役割
・過充電防止
・深放電防止
・逆流防止
絶対必要!!

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高いけどMPPT式を買おう

チャージコントローラーには実は二種類あります。『PWM制御』と『MPPT制御』です。

チャージコントローラーですら初めて聞くようなワードなのに、さらにわけのわからないことになってきましたね。

これらの違いを一言で表すと

PWMは安価だけど発電ロスが大きい
MPPTは高価だけどロスは少ない

MPPTはPWMに比べて30%ぐらい効率がいいと言われています。MPPTもロスが少しあります。

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(※こちらの実験結果では発電効率は16%くらい違うという結果だったようです)

もしこれが500Wの発電システムなら80〜150Wくらいロスすることに。

パネル一枚買えるくらいの違いが出てきますよね。それならばMPPT式を購入したほうが経済的にもお得でいいんじゃないかと僕は思います。MPPT式を買おう。

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最大の難関!?チャージコントローラー選び

これね、僕も悩みましたよ…かなり難しいです。なぜならチャージコントローラーによって流していい最大の電圧と、最大の電流が決められているのです。もしそれを超える電圧や電流を流すと…ボンッ!です。

(がっかり)

せっかく買った高価なMTTPチャージコントローラーが…( ;  ; )ということにならないように、ここでは具体例をもとに選び方を説明します!

例によってわがゲストハウスikkyuの具体例から。

うちには発電システムが2系統あります。そのうちの客室の電気をまかなっている系統を参考に例を出してみます。

【具体例①】客室をまかなう系統の現在

客室の電気系統にはこの写真のソーラーパネルを4枚使用しています。

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公称最大出力 113W
公称最大出力動作電圧 12.9V
公称最大出力動作電流 8.80A
公称開放電圧 16.1V
公称短絡電流  9.41A

ikkyuではこれを2直2並で繋いでいます。

はい。頭の中「??」になりましたよね。

こんな感じです。2枚を直列、2枚を直列、それらを並列につなぐってこと。イメージわくだろうか…

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んで、2直2並だと以下のようなスペックになるわけです。

公称最大出力 452W
公称最大出力動作電圧 25.8V
公称最大出力動作電流 17.6A

これに対して使用しているチャージコントローラーはこちら。

型番 Tracer2210A
商品コード 5157
システム電圧 12/24V(自動認識)
最大電流 20A
バッテリ電圧範囲 8~32V
最大入力電圧 100V
最大入力電力 12V system 260W
24V system 520W
放電回路の電圧降下 ≤0.15V
イコライゼーション充電 Sealed:14.6V
Flooded:14.8V
USER:9~17V
ブースト充電 Gel:14.2V
Sealed:14.4V
Flooded:14.6V
USER:9~17V
フロート充電 Gel/Sealed/Flooded:13.8V
USER:9~17V
寸法 220 x 154 x 52mm
重量 1.1kg

見るべきポイントはこの赤字部分です。
最大入力電圧100Vに対して25.8Vだ、ok。
最大入力電流20Aに対して17.6Aだ、ok。
バッテリーは12Vだから最大入力電力260Wに対して452Wだ、NG。

ん、NG?

俺チャージコントローラー選び間違っとるやないかぁぁぁぁぁぁ!!!!!!

衝撃の事実(笑)マジでいま知りました。
最大入力電圧と最大入力電流しか気にしてませんでした。最大入力電力っていうのがあるんかー!というわけで本当に適合しているのはこちらのチャージコントローラーでした。いま使用しているやつより1万円ほど高いです。とほほ。適合機種のスペックはこちら。

型番 Tracer4210A
商品コード 5915
システム電圧 12/24V(自動認識)
最大電流 40A
バッテリ電圧範囲 8~32V
最大入力電圧 100V
最大入力電力 12V system 520W
24V system 1040W
放電回路の電圧降下 ≤0.15V
イコライゼーション充電 Sealed:14.6V
Flooded:14.8V
USER:9~17V
ブースト充電 Gel:14.2V
Sealed:14.4V
Flooded:14.6V
USER:9~17V
フロート充電 Gel/Sealed/Flooded:13.8V
USER:9~17V
寸法 252 x 180 x 63mm
重量 1.9kg

最大入力電力520Wに対して453Wなので適合、ということになりますね。

う〜んやっぱり難しいな、チャージコントローラー選び。

でも今のところ壊れてないのでこのまま使い続けてやろうと思います(笑)

【具体例②】客室をまかなう系統を4直に変える

さて、さきほどは4枚のソーラーパネルを2直2並で繋いだパターンをご紹介しました。

じゃあ、今度は応用編。これを4枚とも直列で繋いだらどうなるの??

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公称最大出力 452W
公称最大出力動作電圧 51.6V
公称最大出力動作電流 8.80A

全部直列でつなぐと電流はそのまま、電圧が4枚足したぶんになります。このスペックに適合するチャージコントローラーはまあ結局上記と同じものになってしまうのですが(例えが悪い)、僕が言いたかったのはつなぎ方一つで電圧が増えたり電流が増えたりするので適合するチャージコントローラー選びはパネルの繋ぎ方も同時に考えなければならないので難しいのです。

でも、だいたいパネルの発電能力が1000W以下であればこのtracer 4210aでいけます。

スペックを見て、「もう少し安いやつでいけそうだな」と思ったら以下のものを。

いつかパネル増設するかも、という方はギリギリラインを選ぶより一番スペック高いやつを購入していた方がいいかもしれませんね。

 

購入先は蓄電システム.comかamazonがオススメ

前回の記事でも紹介しました、蓄電システム.comさん。

ここは親切丁寧な電話対応が神がかっているとお伝えしました。

もうね、自分で考えるの大変なので、こちらの店員さんに相談しちゃいましょう。

「どんなスペックの太陽光パネルを、◯直◯並で繋ぎたいんだけど」って。そしたらきっと最適なチャージコントローラーを紹介してくれるはずです。悩んだらプロに聞け!それが一番です。

あと僕から言えることは「液晶モニター付きのものがいいよ!」ってこと。

いまこの瞬間何W発電しているかが一目でわかります。そういう意味で、tracerのこのシリーズはとても使いやすいしおすすめです。tracerシリーズは蓄電システム.comさんでも取り扱いはありますがamazonの方が断然安いです(中国からの発送のため納期は遅い、ご注意を)。

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お疲れ様でした!

さて、ここまでお読みいただきまして、ありがとうございます。なんとなくついて来れましたか??途中でボロが出たように僕もなんとなくしかわかってません…!それでもオフグリッドはできる!大丈夫。オフグリッドに深い知識はいらないのです。あーすればこーなる。なんで?とか考えない。ざっくり生きましょう!(ああ勉強し直そう…)

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