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
 

 1 作業項目メモ

  1.1 近日対応項目

   ・ 3+1灯 2F寝室照明ユニット制作
   ( ・ 2F 寝室 小LED x3 ユニット / ルームランプ切り換え点灯するか? )

   ・ 1/2F 非常灯&スイッチ設置・配線
   ・ 明暗検出PCB制作
   ・ 2F 寝室常夜灯設置・配線

   ・ 充電コントローラ 電圧計 測定部分の両端電圧をスイッチ切り換え化。これまで−コモンで+だけ切り換え。
                12V出力、Emg出力コネクタ取付

   ・ 1F ダウンライト(TV上)配線、ACリレーで従来配線と切り換え容易化
   ・ ポータブル分電ユニット制作 バッテリーチャージャ内蔵/小型ケース いずれに?

   ・ ポータブル12V/6V充電ユニット製作
    : 電流制限抵抗切換、レベル計表示、照明、チャージャー ケースに収納?
   ・ ( 充電コントローラ : 12V出力端子台取付 )

   ・ ソーラーパネル台座 : 可傾形、ひまわり対応準備?

  1.2 対応項目

   ・ 満充電時 外置き鉛蓄電池に充電。優先利用検討

   ・ 6Vバッテリーチャージャー回路設計・製作
     急速充電 → 端子電圧検出し、充電完了でトリクル充電に。


  1.3 完了作業項目

   ・ 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)

 

 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。
  ・ 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
   ・ アクリルの波板利用: 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
 

 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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