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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| ［９］ その他メモ | |
| 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 | |
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１ 作業項目メモ １．１ 対応予定項目 ・ ポータブル１２Ｖ／６Ｖ充電ユニット製作 → １２V充電は ポータブル電源で実施済 → ６V充電は、カヌー用ポンプのバッテリー放電電流が２〜３Cと通常利用限度 ０．２Cに比べ桁違いに大きく、 その結果、無負荷出力電圧が５V程度、充電中も６V以下という異常な状態のため、 一般的な充電特性の充電器を製作しても 適正な充電制御ができないことが解った。 そのため、これまで使用しているACアダプターで充電することにする。 １．２ 完了作業項目 ・ 20210310 これまで車搭載の中古バッテリーを並列接続し容量を増していたが、 新品の自動車用 ３８AH追加。 ・ 20191105 メインバッテリー劣化のため、密封型蓄電池 ２０AH ｘ 2個に交換。 僅か１年でメインバッテリー劣化、不良品or再生品か？ ・ 20181220 メインバッテリー劣化のため、密封型蓄電池 ２０AH ｘ 2個に交換。 初期のバッテリー 20120717 から６年５ヵ月稼働。 ・ 20180320 夜間非常灯設置完了 ・ 20180212 ポータブル電源製作 、 操作パネル文字テプラで表示 ・ 20180125 ソーラー電源入力・バッテリージャック２系統化。 ヒューズ配線バッテリー側に移動。 2015より自家用車の交換済旧バッテリーが、まだ余力あるため、並列接続。 ・ 20130710 抵抗負荷での出力測定 11:00〜16:00 記事追加アップ ・ 20130707 記事初版アップ この間、電池充電等で利用 ・ 20120725 屋外配管用チューブ購入、配管工事、 7/26配線工事 完了 以降実用稼働開始 ・ 20120720 寝室常夜灯用LEDユニット制作。 5.6mAでも明るすぎ、約１mAとした。 ・ 20120717 コントローラに12Vサブ・バッテリートリクル充電回路 ２系統化、 ポータブルバッテリー 丸形ＬＥＤに交換、３ｘ６ＬＥＤ ケース収納 アウトドア用ライトに使用 6V1.5Ahバッテリー・充電用コネクタ追加、接続ケーブル作成。 ・ 20120712 秋月電子、追加部品発注、7.16入荷 DCジャック・プラグ、セメント抵抗他 ・ 20120607 ACリレー用０．２２μＦ ２５０Ｖ p.フィルムコンデンサ購入 （ 大洗コスモ電子立ち寄り ） ・ 20120606 分電ユニットに１２Ｖ車両からの充電系統追加、制限抵抗／HL切り換え、電流レベル計 ・ 20120605 シジュウカラ 巣立ち翌日以降久しぶりに一家の姿を見かけた。数羽団体行動 ６Ｖバッテリーケース ： ブリッジダイオードによる電圧降下 ・ 20120522 チャージコントローラ 電圧検出をプラスコモンに対応変更。 ・ 20120521 コントロールボードテスト。 ソーラーパネルの内部抵抗が高いためか、入力電圧がバッテリー電圧まで下がってしまう。 最大電圧と電流は同時に出力されるのではないのか？定電圧充電ボードは効果無しか？ → ３Ａチャージコントローラ動作チェック。 プラスコモンなのを発見。 → マイナス側入出力を分離し動作正常となる。 ・ 20120520 コントロールボードテスト。 出力１４Ｖでは充電電流０．２Ａ（ソーラー出力１Ａ時）満充電か？ ・ 20120519 12V充電コントロールボード製作 ： 充電電圧１３〜１５Ｖ設定、トリクル／サイクル普通充電テスト用 無負荷電流＝ ０．０２Ａ ・ 20120518 インバータ 手提げケース収納 シガープラグ／ＤＣジャック併用入力、コンセント取付 ポンプ（小）バッテリー保護 ： ７．５Ａでは起動時ラッシュカレントで飛んだ ： 電流制限 ： スペース小 → Si 整流器のドロップ利用 １０Ａブリッジ追加 充電コントローラ ： １２Ｖ バッテリー充電回路 逆流防止ダイオード挿入 ショットキーバリアダイオード ２Ａ ・ 20120517 （ 狩野川上流カヌー ： 帰路に板橋ビーバートザンでコンセント、携帯充電ケーブル購入 オートバックスで 平型ヒューズ １５Ａ、シガーソケット購入 ） ・ 20120514 終日出力測定、 バッテリー用ケース製作 ・ 20120513 棚設置 （ シジュウカラ巣立 ） ・ 20120512 チャージコントローラ設置用棚製作、終日出力測定 (WEBカメラ・インターバル撮影)、 ・ 20120509〜10 カメラ用電池・ポンプ充電 初実用利用 ・ 20120510 出力測定、内部抵抗用データ測定、 カヌー用ポンプ（小）配線、ソーラー接続ケーブル加工 ・ 20120509 カヌー用ポンプ（小）のバッテリーパック樹脂加工 （ 狩野川上流カヌー ： 帰路に板橋ビーバートザンで線材購入 ） WEBカメラを利用しインターバル撮影テスト ・ 20120509 ＵＳＢコンバータ シガーソケットタイプ発注 ハンファ・ジャパン ・ 20120508 収納Box ２階ベランダに仮設置、配線 ・ 20120506 ひまわり発電効果、鉛直方向傾斜影響 短絡電流で測定 昼から曇 ・ 20120506 収納Box製作 ： 15時から夕立 〜 0507 完成 ・ 20120505 ひまわり発電効果、昼から曇 、効果小の結果 → 固定設置のケース製作を決定 ： 後刻満充電で実際の発電量でないこと判明 ・ 20120504 初充電 特性測定 アクリル波板・角材１５角の遮り時の減衰特性、傾斜の影響、出力 ・ 20120504 ソーラーパネル 逆流防止ダイオード逆挿入、修正 ・ 20120430 充電コントローラ 配線 ・ 20120415 充電コントローラ製作 板金加工・部品取付 ・ 20120414 カヌー用エアーポンプ バッテリー交換、ＬＥＤ別に照明状態検証 ・ 20120411 一次部品選定・発注 秋月電子（部品）、YMT Energy（パネル）、パーツランドネットショップ（ケース） |
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２ 実施手順 1) 目的・概要検討 2) 車ルームランプ・携帯バッテリー付属ランプのＬＥＤ化と合わせてテスト用部品発注 特性測定ジグ検討 （ 方向傾斜固定ジグ ） 3.1) ソーラーパネル１枚で特性測定、方向制御による高効率化検討 効率が得られず方向制御しない場合でも。最適設置角度の設定に利用 3.2) 照明用ＬＥＤサンプルで照度テスト 4) チャンバー・方向制御装置製作 ・ 水平回転構造 ・ 垂直傾斜構造 ： 出来るだけ水平回転につれ機構追従方式（ex. カムフォロワ ）季節ごと太陽高度変化対応 5) 常夜灯設置・配線引き回し ＋ バッテリー特性調査 原理、充放電特性 ＋ 充電コントローラ 特性測定 （ 特性表調査 ） 充電電源電圧：バッテリー電圧 一次／二次電流(PWM?) ＋ DC/ACインバータの効率測定 ＋ ＬＥＤパルス点灯による省電力化実験 ｎ倍電流ｍ分の一点灯と実感照度比較 １／１０省電力目標、ポンピングドライバー？ ３ 実施項目・アイデア ・ 電力供給はソーラー発電による ・ 今後自然エネルギー発電が可能であれば追加する ・ 水道圧利用発電 ： 散水時の水圧で発電機を回し発電 ： 今後の自動散水との関連も検討 できれば、受給点直後に装置を設置したいところだが、適切な部品や、制約があるかの検討要 （ 社会的に見てエコとは言えない面もあり ） ・ 風呂排水利用発電 ・ 非常灯 ： 居間、1F廊下（階段下）、2F階段上、2F寝室 ・ 供給線路は非接地多線式、多機能化用線を必要に応じ設置 ・ 常用寝明かり用 スイッチコントロールで照明 （ 2F寝室 時計照明、 1F居間 テレビ上ダウンライト ） ・ 非常常夜灯 夜間停電時に自動点灯するか検討 ・ 常時電源供給用 供給線路はループ式。途中１カ所の断線では機能喪失しないよう。 ・ AC電源供給が遮断されたら非常灯点灯する（明度検出設けるか？） AC電源でリレーを動作させ、非常灯回路遮断。AC電源供給無しで回路オン （ リレーでの消費電力省エネのため電子回路化: リラクタンスドロップSSR ） ・ ソーラーパネルの水平方向、斜度を適正化することでの発電効率上昇測定。 方向制御電力との比較で「ひまわり発電」検討 ＊共通事項 ・ 多ユニット同一駆動と省エネ化 ・ 風力等の他エネルギーによる回転・位置制御検討 ＊ 方向制御 ・ 回転中心とサポートローラーで水平回転抵抗最小化 ＊ 斜度制御 ・ 斜度回転のため重力バランス化：重心位置回転中心 ＋ カムフォロワー角度制御： 水平方向位置に自動追従： 月毎最大・最小角度手動設定 ＋ 周囲からのワイヤによる張力利用で角度変化 → 複数パネルを縦に配列 ： 斜度制御同一機構 ＊ 駆動 ・ 電動 ・ 水道圧 （ 風力 ） ・ 発電ユニット風雨防護 ・ 樹脂の波板利用： 光透過率＝発電量事前調査 ・ 前面透明板というより、半円形透明ケースを回転させる構造か： フレーム強度・構造検討 ・ 蒲鉾型発電ケース、上部熱排気煙突 夏期太陽高度が高いので、複数パネル時、縦置きは陰になるか？ → 横置き検討 ・ 複数バッテリー結合・離脱時の対応方法 小抵抗挿入 ・ ０．１〜０．３Ｃ対応方法 ＊ その他メモ １２Ｖバッテリーから充電 ／ 充電コントローラの前からＵＳＢコンバータで充電 切り替え利用 ソーラー電力のみで充電 ＝ インバータの常時消費削減 |
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４ 機材 （ 複数候補の内選択 ） ・ ソーラーパネル ・ 秋月電子 OptoSupply製 ・ ＯＳＳＭ−ＳＦ００１２ ３８０ｘ２７５ｘ２５ｍｍ １．５ｋｇ ￥4,950 最大出力時電圧：１８Ｖ 最大出力時電流：０．６７Ａ 最大出力：１２Ｗ ・ ＯＰＳＭ−ＳＦ１０２５ ５４０ｘ４４５ｘ３０ｍｍ ３．２ｋｇ ￥9,850 最大出力時電圧：１８Ｖ 最大出力時電流：１．３９Ａ 最大出力：２５Ｗ 出力部逆流防止に低損失なショットキダイオード ・ 鉛蓄電池用の充電コントローラ ７２．６×６１×３０．４ｍｍ ６８ｇ ￥1,400 設定充電電圧：約１４Ｖ 取り扱い可能最大電流４Ａ 自己消費電流：４ｍＡ以下 ・ ソーラー充電コントローラー ＣＸＮ１０−１．１ ￥6,000 １２Ｖ、２４Ｖの鉛蓄電池用（自動認識） 取り扱い可能最大電流：１０Ａ（逆流防止機構付） 自己消費電流：４ｍＡ以下 ・ ソーラー充電コントローラー用インターフェースＣＸＩ−４ ￥5,400 ソーラチャージャーコントローラＣＸＮ１０−１．１用ＵＳＢインタフェイス ・ 完全密封型鉛蓄電池 Kung Long Batteris製 ・ ＷＰ１．５−１２ １２Ｖ１．５Ａｈ 約７００ｇ 約９７ｘ４３ｘ５２ｍｍ ￥1,650 ・ ＷＰ２．６−１２ １２Ｖ２．６Ａｈ 約１ｋｇ 約１７８ｘ３４ｘ６０ｍｍ ￥2,100 ・ ＷＰ５−１２（１２Ｖ５Ａｈ）約１．９ｋｇ ９０（Ｗ）ｘ７０（Ｗ）ｘ１０２（Ｈ）\1,400 ・ ＷＰ８−１２（１２Ｖ８Ａｈ） \2,200 ・ ＷＰ１２３６Ｗ（１２Ｖ９Ａｈ） ￥2,250 ・ ＷＰ１２−１２ １２Ｖ１２Ａｈ ４．３ｋｇ 約１５１ｘ１００ｘ１００ｍｍ ￥2,500 ・ ＷＰ２０−２０IE １２Ｖ２０Ａｈ ￥5,800 ・ ＷＰ２２−１２ １２Ｖ２２Ａｈ ￥4,500 ・ ＷＰ２８−１２ １２Ｖ２８Ａｈ ￥7,950 ・ 小型シール鉛蓄電池 Ｕ１−３６ＮＥ １２Ｖ３６Ａｈ ￥7,450 ・ 小型シール鉛蓄電池 ＰＸＬ１２０７２ １２Ｖ７．２Ａｈ ２．７ｋｇ 約１５１ｘ６５ｘ９４ｍｍ ジーエス・ユアサの高率放電・長寿命タイプのバッテリー ￥4,200 ・ システム拡大時： ディープサイクル・バッテリーの検討 ・ ワンセグＴＶ ・ バッテリー結合時突入電流制限用抵抗 ３．３Ω １０Ω １０Ｗ ｘ ３ｐ ・ 逆流防止 ショットキーダイオード ・ 充電監視メーター ２０Ｖ、１Ａ or ２Ａ ・ リラクタンスドロップSSR 用部品 ・ 結合用コネクタ、埋込型シガーソケット |
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