【オフグリッド実践編】ソーラーパネルとチャージコントローラーとバッテリーを繋ぐ

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こんにちは。五月ももう下旬になりました。猛暑のように暑い日々、みなさんいかがお過ごしですか?

ぼくはといえば、昨年おろした瓦をいま、処分しています。去年のゴミは、去年のうちに!

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ちょうど去年の今頃ですよ、瓦を下ろしてたの。旅人西尾くんが大活躍してくれたのでした。

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土にまみれた青春時代でした。脳の何かの機能でもう思い出せませんが!

それでは今日も参ります、オフグリッド伝道師見習いのモーリーです。

さてこれまでソーラーパネル、バッテリー、チャージコントローラーの説明をしました。

実はこれでほぼ必要な機械は揃いました。

じゃあ、これらをどうやって繋ぐのか?といったことを、今日はお伝えします!!

便宜上、今回はソーラーパネル約1000W、バッテリー8個で2パターン考えてみます!

使用するチャージコントローラーは、先日もご紹介したTracer 4210Aで考えます。汎用性が高いのでかなりオススメでっす!(Amazonで買うのが最安)

型番 Tracer4210A
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

 

発電能力1000Wでシステムを作る

まず、このチャージコントローラーのスペックを見て、1000W発電システムの場合、バッテリーは24Vにしなければならないというのはおわかりいただけますでしょうか。12Vだと最大入力電力が540Wと規定されていますからね。また、ソーラーパネルも1040Wが最大ですね。案外カツカツです。

今後パネルを増設する予定がある場合はこのチャージコントローラーだとスペックが不足しますので別のチャージコントローラーを用意しましょう。

というように、用意したチャージコントローラーによって他の数値も規定されたりします。

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バッテリーのつなぎ方

ここでは一押しのACdelco M31MFを使用することにします。Amazonで入手しやすく、また、同スペックではもっとも安い部類のバッテリーです。

これを8個用意すると、3日間雨が続いても停電しないぐらいの電気は蓄えられると先日の記事でお伝えしました。※もちろん、家電を全て省エネで揃えた場合の目安です。

http://ikkyu.blue/battery/

こちらのバッテリーのスペックをおさらいしておくと、これ一つで12V115Ahの電力が蓄えられます。つまり、12V×115Ah=1380Wh。8つ揃えると約11kWhの蓄電能力を有することになります。

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では、8つのバッテリーをどう繋いだら24Vになるでしょうか。

並列だと電圧は変わらない、というのは基本事項。覚えてくださいね。

たとえば全部並列だと12Vのままです。こんな繋ぎ方。(上から見た図)

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12V接続の場合の最大入力電力は520Wと規定されていました。パネルの発電量は1000Wを想定しているのでこの繋ぎ方では適合せず。

またまた例えばのはなし。全部直列だと電圧は12×8で96Vになります。

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tracer4210Aは12Vか24Vにしか対応していませんので全部直列というのはダメです。ボンッと壊れてしまいます。

じゃあ、24Vにするには?

答えはこうです。絵が下手でごめんなさい。伝わるでしょうか。

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12V二つを直列に繋いだら24Vになるので、それを1ユニットと捉えて、24Vを4ユニット作り、それらを並列でつないであげるのです。

イメージはこんな感じ。

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あるいはこんな繋ぎ方もok。

download-11これで、24Vの蓄電システムが出来上がりました。

さて、お次はソーラーパネルの繋ぎ方です。

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ソーラーパネルのつなぎ方

それでは、モーリー イチ押し「ソーラーオフ」さんのこちらのパネルを使用するパターンを考えたいと思います。1000Wに近づけるためにはこれを3枚使用します。

※たとえが分かりづらいかもしれないので後日別の事例で修正します。

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基本スペックはこちら。

最大出力(Pmax) 325W
最大出力動作電圧(Vmp) 37.0V
最大出力動作電流(Imp)  8.78A

これを3枚、直列に繋ぐと最大電圧が100Vを超えてきます。これは、チャージコントローラー的にアウト。

最大出力(Pmax) 975W
最大出力動作電圧(Vmp) 111.0V
最大出力動作電流(Imp)  8.78A

なのでこれらを3枚、並列に繋ぐといいですね。

最大出力(Pmax) 975W
最大出力動作電圧(Vmp) 37.0V
最大出力動作電流(Imp) 26.34A

図で表すとこんな感じ。ソーラーパネルの並列接続にはY字コネクタという部品を使います。

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ちなみにこの繋ぎ方はどうでしょう。

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二枚を直列に繋ぎ、その二枚と残りの一枚を並列に繋ぐ。

これは直列の二枚を一つのパネルと見立てることができ、言ってみれば異なる電圧のパネルの並列接続となります。これはあまりよくないようです。

MPPT制御というのは、負荷を細かくコントロールして、最大電力になる電圧を常に追尾する方式なのですが、出力電圧の違うパネルを組み合わせると不具合が生じます。出力電圧の大きい方の最大電力を追尾してしまい、結果、電圧の小さい方の電圧が開放時最大電圧に近づき、出力電流が急激に落ち込んでしまうのです。(ヤフー知恵袋より)

なので、この繋ぎ方はやめましょー!

※ここで紹介したソーラーパネルが最小ロットが指定されている商品でした。ロットを気にせず買える、おすすめパネルはこちらの240Wパネルです。これを4枚、2直2並で繋ぐといいでしょう。

発電能力1000Wでシステムを作る

チャージコントローラーはこんな風になってます。プラスとマイナス間違えないようにそれぞれのケーブルを差し込み、精密ドライバーで固定します。

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パネルとチャージコントローラーとバッテリーを繋いだ図です。

(図は書き換え中)

チャージコントローラーには3連シガーソケットを繋ぎます。そこからケータイの充電などができます。

そして、直流を交流に変換するインバーターをバッテリーに直接繋ぐと、100V家電が動きます!

これでソーラーパネルの電気で家電が動くようになりました!感動ですなー!!

ここまでにかかった費用

さて、ここまで大丈夫でしたか?読んだだけでは理解できないことが多いと思いますが、実際に手を動かしてみたらきっと何か見えてくると思います。

さー!悩んでないでオフグリッド機材を買いましょうぞー!

ということでここでは、今回使用した機材が全部でいくらだったのかを紹介していきますよー。

ソーラーパネル 13200円×4=52800円

チャージコントローラー 22963円

バッテリー 12856×8=102848円

合計 178611円

ひと月の電気代が3000円と仮定した時に、5年で元が取れる計算です。その後はプラス?いいえ、バッテリーの寿命があるから…夢のないことを言うと関電と契約し続ける方がお得だよ!!

それでもオフグリッドにシフトするのは、今の政府や電力会社のやり方にNOを示すためであり、生きる上で必要な自分のライフラインは自分の手の中に取り戻すってことがこれからをサバイブするのに重要なことだからだ。

お金じゃない!できることから、一歩一歩。

さて、これでひとまずのオフグリッドシステムは完了です。

今後は、じゃあどうやって家電を動かすのか、とか、

ソーラーパネルはどうやって屋根に設置するのか、とか

より具体的な話になっていきます。

とりあえずはひと段落。また今後ともおつきあいくださいませー!

村山さんからアドバイス

村山さんは青梅小水力発電プロジェクトをされている方です。オフグリッド初心者の僕なんかよりとても詳しいのでいつも参考になります。

ソーラーパネルには逆流防止用のダイオードが組み込まれている事が多いので並列に繋いでOKな場合も有りますが、バッテリーの並列接続には問題があり、劣化が早まる可能性が高いです。バッテリーを並列に繋ぐ場合、充電用・放電用にそれぞれ逆流防止ダイオードが必要、大電流なのでパネル用より厄介です。参照して下さい。
https://www.facebook.com/1375387559377390/photos/a.1377382592511220.1073741827.1375387559377390/1385625751686904/?type=3&theater

蓄電池の 直列 並列:

複数本の乾電池を使う装置の場合、電圧上げる為に直列にしたり、容量を増す為に並列にしたりしてます。
使い終わった乾電池を調べると残っている電圧にバラツキが有る事が有ります。これは各乾電池の微妙な特性のバラツキが使用している間に顕著になった為で、違う種類の乾電池を混用してはイケナイ理由です。
蓄電池の場合は内部抵抗が低く(沢山電気を流せる)充電も出来る為に乾電池よりも更にシビアです。
鉛蓄電池の電圧は12[V]が標準ですが、内部には2[V]の蓄電池が6個直列に入っています。これを更に複数直列にするとバラツキの影響が顕著になる可能性が高く、特に充電する場合、早く満充電になった蓄電池があっても他の蓄電池が満充電になるまで充電され続ける為に過充電されてしまい、寿命を縮める原因になります。
並列の場合はどうかと言えば直列よりシビアです。電気は高い方から低い方に流れます、蓄電池は充電出来ますので、電圧の高い蓄電池から低い蓄電池に充電します。電圧が同一になると充電は止りますが、暫くして化学変化が落ち着くと電圧の違いが逆になり、再び逆方向に充電が始まります。この様にして、何も負荷が無いのに相互に充電を繰り返し、次第に過放電状態になり、これも寿命を縮める原因です。
充電する場合は各蓄電池を個別に充電する、並列で放電する必要が有っても互いに干渉しない様、直接には並列接続しない、という配慮が必要です。

そっか〜知らなかった。
そしたら以下のような2V500Ahみたいなのを12個直列にして24Vで繋ぐほうが寿命は長持ちするってことですね!!もっと早く知りたかったー!!
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MSE500 (GSユアサ) 2V500Ah

制御弁式鉛蓄電池

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満を持して500Ahの登場です!

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今回を逃すと次は何年先かわかりません。(涙)

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