パノラマ科学館 我が家のミニ・ソーラー発電システム |
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| ［１］ 構想検討編 | |
| 目次 ［１］構想編 ［２］システム設計編 ［３］特性測定編 ［４］ 製作編 ［５］技術情報編 ［ ７］参考情報編 ［９］その他 | |
１ 目的 １．１ 災害時、停電対応 ・ 非常灯点灯、最低限の照明・小電力(DC12V)を供給する これにより、ラジオ、ワンセグテレビ等の利用、携帯電話・電池等の充電を行えるようにする ・ ソーラー発電でバッテリーに常時充電し、その電力で賄う 非常時は車のバッテリーと直結で充電可能とする。 今後他の発電方法も検討追加 ・ 廊下・階段の常夜灯は停電時の非常灯としても有効。 １．２ アウトドア電源 ・ 小型携帯バッテリーを持ち出し、照明・携帯電話やカメラの電池充電に利用する （ 従来から一部実施中 ） カーナビのアナログテレビが視聴不可となったので、ワンセグテレビ利用 小型携帯バッテリー付属の照明をＬＥＤ化 （ 現在自動車用電球 ） １．３ 省電力 （ 実質的経済効果は小さいが、気持ちの問題として ） ・ 常夜灯 通常時： 居間のダウンライトの一部、寝室 来客時： 廊下・階段の常夜灯 １．４ 趣味としての電気工作 ・ 上記最終目的を達成するだけでなく、過程での検討、工作、測定等を趣味の一環として楽しむ ・ エコ工作室のホームページ記事掲載 |
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２ 容量の検討 負荷を想定し ソーラーパネルとバッテリーの容量を決定する。 ２．１ 負荷：選定した照明用ＬＥＤ 非常用・小電力電源として、照明の電力量を算出する。 別途、ＬＥＤ照明の予備テストを行い、ＬＥＤ機種と必要な照度・消費電流を求めた。 ＬＥＤは１２Ｖで点灯できるものとして、ルームランプが多く出回っているが、 車パーツ専門店と比較し、秋月電子の方が機種が多く、割安なので数種類購入しテストした 表２．１ 選定・テストしたＬＥＤと仕様 （ 全てのＬＥＤを見るには、小フレーム内を縦スクロールしてご覧下さい ） ２．２ 使用電力量算出 毎日使用する電流と点灯時間から電力量を算出。充電等での利用は余剰電力で行う 通常の生活での消費電力量と、来客時、廊下・階段の小常夜灯点灯時の検討 表２．２ 負荷の仕様と使用状態
２．３ 推定充電電流率 ・ ソーラーパネル出力を求めるため、１日の発電量を計数として算出する Gallery 41 サイトさんに見せていただいた１日の発電量経時変化データからイメージとして算出 ソーラーパネルの設置を固定位置とし、一日の太陽の方向と傾きによる出力の比率推定値 １時間ごとの値を合算すると、晴天時に１日の充電できる電力が求まる。 表２．３ 推定充電電流率
晴天比率 0.4 と仮定し 常時の電力を賄うには、パネル出力電流 Ipは Ｉp ＝ 1.84 ／ （ 3.5 * 0.4 ） ＝ 1.31 A となる。 本来、ソーラーパネルの出力電流、の効率・実力の計数低減を 行うところだが、推定充電電流率で大きく低減して調整し計算した。 ソーラーパネルの出力電流 1.31A以上のものを選定する。 通常ワット表示では 12V * 1.31A = １３．２Ｗ以上。 動作させ、測定してから解ったことだが．．． チャージコントローラによっても利用可能電力が異なってくる。 購入した物はＰＷＭ方式。 スイッチングレギュレータと同様入力と出力では効率を別とし電力一定と思っていた。 しかし、チャージコントローラのＰＷＭ方式とは、電流制限での流通角制御だけのようである。 従って上で算出した出力と、ソーラーパネルの定格は、電力でなく電流で求める必要がある。 一般的にソーラーパネルの出力は定格電圧（ １２Ｖタイプで １７Ｖ程度 ）と電流の積で表される。 例えば３０Ｗ と称するパネルは １７Ｖ、 １．８Ａ程度で、 前述のようにＰＷＭチャージャーでは電流 １．８Ａ ｘ １２Ｖでの出力 ２１．６Ｗとなる。 ＰＷＭコントローラの場合 ソーラーパネルの必要容量を計算すると １．３１Ａ ｘ １７Ｖ ＝ ２２．３Ｗ となる。 一方、出力電圧 ｘ 電流の電力を１２Ｖに一定電力で充電する MPPTコントローラ(Maximum Power Point Tracker) と言うものがある。 一般的にＰＷＭコントローラより高価だが、ソーラーパネルの利用効率を考えると、特に大きな電力の場合にはMPPTを使用すべきだろう。 ２．４ ソーラーパネルの選定 先に求められたソーラーパネルの必要な出力電流 1.31A 電力は 1.31A * 17V ＝ 22.3W 以上のものを購入する 表２．４ ソーラーパネルの仕様
２機種の候補他を検討結果 ＹＭＴ Energyの ３０Ｗタイプに決定 |
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