独立型太陽光発電のススメ

今回のテーマは自然エネルギーについて考える?震災以降改めて見直されている環境に優しい自然エネルギーを使用した発電システム。その中でも比較的手軽に実現可能な独立型太陽光発電を実践してみました。
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独立型太陽光発電というのは電力会社から電気を供給してもらうのではなく発電した電気をバッテリーに蓄えながら使用するシステムの事を言います。最近では屋根の上にソーラーパネルを備えた家も珍しくありませんが何もあそこまで本格的に導入しようとは考えてません。まぁ、賃貸アパート暮らしなので勝手にそんな事したら怒られるだろうし。


という事で今回は手軽に構築出来るシンプルなシステムを導入してみようかと。必要なものはソーラーパネル、チャージコントローラー、バッテリー。最低限この3つさえあれば十分ですが、家で使ってる家電を使用する事も考えるならインバーターもあれば尚良しといった所でしょうか。ざっくりと図にするとこんな感じ?
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太陽光発電を使ったシステムを構築するのは今回がはじめてではなく、小規模ながら5年以上前から使っていたんですけどね。当時は折りたたみ式のソーラーパネル(500mA)とポータブルバッテリー(12V7Ah)という構成で主に車中泊での使用を前提としたものでした。今思えばパネルも小さくて発電能力も低いしバッテリー容量も少ないのであまり実用的とは言えないものでしたが、色々と勉強になったし自然エネルギーについて考えるきっかけにもなったのでプラスになった部分のが多かったように思います。
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バッテリーも寿命を向かえた事を機に今回新しく構築するに当たりどうせなら以前よりも性能アップした形で出来ないかと考え、家でも旅先でも場所を問わずに何処でも使用出来るような汎用性のあるものを作ってみようかなと。このシステムの利点として完全に独立しているので山奥だろうが無人島だろうが使えるし、停電震災といった非常事態にも役に立つという点。もしもの時のために備えがあれば安心できますからね。


とは言ってもさほど知識がある訳でもないのでまずは色々とお勉強からはじめました。ネットで調べれば大概の事は分かるし、実際に自作してる人もblogなんかも結構参考になったりするし改めて便利な世の中だなと思います。どのくらいの電力を必要とするかによってパネルの大きさやバッテリー容量も変わってきまが、今回は屋外にも持ち出せるという事も考えてあまり大袈裟なシステムにする事は考えてなくてあくまでも補助電源としての役割ですかね。

ホントはGW辺りに一気にやってしまおうかと思っていたのですが、今年の初めに不測の事態で骨折した事で雪山に行けなくなり週末が暇になってしまったので2月辺りからコツコツと準備を進めようやく完成したのであります。最近blogの更新頻度が遅いのはサボってた訳ではなく週末はほとんど作業に追われていた為でした。


今回揃えた機材はこんな感じです。


太陽光パネル
正直、パネル選びが一番頭を悩ませましたね。大きなパネルを選べば発電能力も高くなるので大きいに越したことはない訳ですが、その分重量も増すし値段もピンキリなんですよね。品質面や耐久性を考えれば国内製のものを選べばで間違いないんだけど値段が1桁違うなんて事も珍しくない訳で…まぁ、当然の事ながら激安な海外製をセレクト。
50W単結晶シリコンソーラーパネル(645mm×540mm) 7,500円
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チャージコントローラー
太陽光パネルとバッテリーの中間に配線して充電電圧の制御、過充電や過放電の防止なんかをしてくれる司令塔のような賢い機器なんですが、これも色んなメーカーから出ていて値段も性能もピンキリでどれを選んだら良いものか結構悩みました。今回はとりあえず値段も手頃なスタンダードな機器をセレクトしてみました。
電菱 太陽電池充電コントローラー Solar Amp B 2,980円
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バッテリー
バッテリーと一口に言ってもこれも様々な種類があって、一番調達し易いのが車用のバッテリーなのですが室内で使うには適してないので値段はちょっと張りますが密封型で深い充放電を繰り返しても大丈夫なディープサイクルバッテリーというのを使用。横にしても使えるしこれなら車内においても安全。問題は容量…これも大きければより多くの電気を蓄積できるけど重さと比例していく。今回は持ち運びも考えてやや小さめなものをセレクト。足りなくなったらいくらでも増設できるしどっちにしろ3年ぐらいで寿命が来るのでお試しで。
LONG 完全密封型鉛蓄電池(12V22Ah) 3,980円
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インバーター
バッテリーに蓄えた直流の電気を家庭用の電源コンセントと同じAC100Vに変換してくれるのがこいつの役目。モーターを使う機器や大きな電気を必要とする場合はそれに見合ったものをセレクトする必要があるのだ。今回は以前使用していたものをそのまま使用。ちょい電なら上の小さい奴でも十分に足りるけど。
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後はケーブルとかコネクタとか細々したものをホームセンターに行って買い揃えてきた。ケーブル一つとっても使用目的や許容電流により色んな種類があり、ここでも悩んだり。SQ(スクエア)という単位をこの歳になってはじめて知りました。新しい事をはじめるのは楽しいね。
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と、一通りのパーツが揃ったので作業開始。


まず何からはじめるかというとコントローラーボックスの作成から。基本的にはそれぞれの機器を直接繋いであげればそれで完成なんだけど、持ち運ぶ事を考えると配線も分かり易く端子台に設置しヒューズなども設置してやる必要があるためそれらを一つに纏めたターミナルとなるものがあった方がいいかなと思いまして。

で、何か使えそうな奴がないかと探していたら丁度良いのが。それがポータブルバッテリーのケース。実はこれバッテリーと端子類が一纏めになっていて、不要になったバッテリーを外せばそこに広大なスペースが。出力端子はそのまま使えるしバッテリーチェッカーやアダプターからの充電端子まで付いているのでこれを利用しない手はない!
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空いたスペースにチャージコントローラーをセットし後は端子台やヒューズを配置してやればご覧の通りコントローラーボックスに早代わり。実はチャージコントローラーを選ぶ際にここに入りそうな大きさのものを選択した…のではなく全くの偶然ですが結果オーライ!
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蓋の方にはチャージコントローラーの表示が見えるように箱を繰り抜いてアクリル板を張りそれっぽい感じに。でもちょっと地味だな…
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と思いステッカーチューンを施してみた!だいぶ見た目の印象も変わりました。
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バッテリーとソーラーパネルへの配線はサイドから出したので正面からの見た目もスッキリ。不要になったヒューズボックスを外した為に空いた場所にはスイッチを増設。これはバッテリーからの電源を遮断するものでメンテする際にも役立つと思って付けてみた。
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さぁ、後はそれぞれを繋げてやれば…となるハズだったが、一つ重要な事を忘れていた。実はソーラーパネルからの配線に先端にはMC4コネクタという太陽光発電専用コネクタがつく。ここに繋げてやるためには同じコネクタが必要になる。近所のホームセンターに売ってるだろと思っていたらスイス製で何処にも置いてない。結局ネットで再び注文するハメに。…つまり作業は来週へ持ち越しと。
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でもって翌週来ましたMC4コネクタ。実は端子のかしめや圧着、ネジを締めるのにも全て専用工具が必要となる特殊設計でしたがそこは気合で。だって全部揃えたらいくらになる事やら。この先頻繁に使う仕事ならまだしも一回こっきりの作業にそこまで投資できないしな。て事でケーブルの準備は終了。次のステップへ!
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お次はソーラーパネルの設置台作成。パネルのフレームには元々設置用の穴が4箇所開いているのだけど、それに合うようにステーを作ってあげればいい訳で。用意したのはアルミ製のアングル数本。アルミにしたのは軽くて加工が楽だから。強度や耐久性を考えるステンレスのがいいのだろうけど重いし加工が面倒なんだよね。で、パネルの大きさに合わせ適当に切断したら穴を開けて…とまぁ、いつもながら現物合わせの直感勝負。それで失敗することも多々あるけどそれも人生!失敗を次に生かしながらより良いものを作っていけばいいのである。
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そして完成!とさらっと言ってみたけどこれでも色々考えながら作っているので材料調達から組立てまで一週分くらいは費やしてます。見た目的にはそれっぽい仕上がり具合に一瞬満足したのですが、太陽の向きに合わせて角度調整出来た方が良いかな?とか持ち運びを考えると…と色々と不満がつのる。
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そこではまさん考えた!

時は流れ一週間後…。


じゃ~ん! Version 2.0 完成。
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何が変わったかって?もっと近づいてよく見て欲しい。そう、ステーを穴開きタイプのステンに変えてみました。若干重量が増してしまいましたが、機能面と強度を考えれば致し方ない。このことによい何が変わったかというと細かな角度調整が可能になった事はもちろん…
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そう、折り畳み式に。後ろのステーを二枚にした事でこのような仕組みを実現。俺って天才なんじゃないかとたまに思う事があるのだが、まさに今この時がその瞬間だった。ホームセンターのステー売り場で散々考えながら出来るかも!と買ってみたら実現できた。
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でもね、ステーの角に余計なネジ穴があるのと角ばった形状のせいで折りたたむと若干フレームに干渉してしまうんだよね。これは美しくない…
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そこでまたまたはまさん考えた!


余計なものは削ってしまえ!結論はいつも至ってシンプル。でもステンは硬いので普通の鋸とかヤスリを使えば歯がボロボロに…で結局ステン用のノコ歯とヤスリを買いに再びホームセンターへ。こんな事を繰り返しているとあっという間に週末が終わってしまうのだ。とりあえず一つだけ加工してみた。とてもいい感じ。アルミに比べて切るのも削るのも時間かかってしまうけど苦労した甲斐があった。
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そして…Version 2.1 完成。
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遠目で見た分にはVersion 2.0と全く違いが分からないと思いますが、アップにすると一目瞭然。連結部のRの美しさ、そして干渉部分が無くなった事でより深い角度で畳めるようになり空力に面でも有利に。空力関係あるのか?と思ってる方、その答えはいずれ分かります。
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という事で我が家の独立型太陽光発電システムが完成しました。これだけあれば何処に言っても電気を使えるんですよ。暖かくなって外に出かける機会も多くなる時期になりますが、これらがあると旅先での楽しさがちょっと増える。
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とは言ってもパネルもそれなりの大きさだし、バッテリーも小さめとは言えそれなりの重量あるし電車旅には向いてないですが。旅は車派なので全く問題ないし、むしろ最初から車での移動を考えて構築してるのである。

とゆう事で試しに車に積んでみた。実際にどうやってバーに装着するかはまだ考えてないのでとりあえず上に置いてみただけだけどイメージはつかめるかなと。
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太陽の向きに合わせて駐車位置を変えてあげれば効率よく発電できるし角度も調整可能なので、我ながらかなり柔軟度は高い設計になっているかと。
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移動中は空気抵抗も考えて折り畳む。そう、これを実現するために色々と苦労した訳ですよ。でもこうしてイメージした通りの形になると嬉しいものですな。
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まぁ、一つ問題があるとすればあと2ヶ月くらい経ったら別の車になるという事。つまり、ここから先の調整はあまり意味がなくヴェゼル君が来たら本格的に作業開始となります。夏休みはこれ乗っけて旅に行けるといいなと考えてます。


それまでは自宅用の補助電源システムとしての稼働を。そのまま物置の上に置ける仕様にしてあるので先週から試運転を開始しています。先週、春一番が吹いた時には吹っ飛んだらどうしよう?と不安でしたが全く問題なくて良かった。ワイヤーで固定したり一応その辺りの対策もとってはいるのだけど台風の季節なんかはちょっと心配かなと。
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まぁ、そうゆう時期は家の中に入れとけばいいんだけどね。


今の所は携帯端末やモバイルブースターの充電用に使ってますが、安定して使えるようになったあノートPCとか色々と試してみようかなと。今回はお試し的な意味もあってかなり小規模システムで構築してみたけど、パネルにしろバッテリーにしろ後からいくらでも増設可能なので次へ繋がる足がかりにはなったかなと。

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