ソーラー発電システム![2011.11.05]
2011年11月5日 by かと
2011年11月19日【追記 パネル増設】
2012年6月23日【追記 スイッチパネル増設】
2012年9月15日【追記 天井LED増設】
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なんとなく

12VのLEDを使ってデスクライトなどの照明を作って遊んでいたが、昨今はソーラーパネルが 結構安価になっていることを知った。短絡的な私としては、「やらねーわけにゃいくめ〜」。 以上が動機www。

【参考】LED工作例(しまりす堂ホームページに掲載)

  • コレクションケース (facebook)
  • デスクライト
  • ラジコンカー(F430)
  • ラジコンカー(NSX)
  • 機材調達

    まずはおなじみのヤフオクで、20W級のソーラーパネルをゲット。いろいろ調べて 単結晶が買いみたいなのでそれにした。

    @ソーラーパネル(20W)2,400+1,800(送料)ヤフオク


    ■仕様■ 仕組み的には直接この出力をドライブするわけではない。18V程度の電圧を 一旦降下させないといけない。そしてその電力はいったん12Vのバッテリに 充電することになる。
    というわけで次はバッテリーの調達。いざとなったら自分のバイクでも使える ようにバイク用のBSタイプを購入。これは安物でいいだろう。

    A12Vバッテリー ¥2,480+¥740(送料)ヤフオク

    接続その1

    さて、これで機材はそろった。え?充電コントロールはどうするのかって? そこで、ラジコン用DC-DC充電器の登場ですよ!ラジコン用は、通常Ni-MHとか Li-Poバッテリが使われるけど、この充電器は鉛バッテリ充電にも対応!
    ちょっとわかりにくいけど、写真の左上に「IN DC11-18V」とあるし、これでいけるはず!
    早速、ソーラーパネルからの出力をこのチャージャーに接続。で、充電開始!

    ピロピロ!ピロピロ♪

    エラー音が高らかに鳴り響き、まともに起動してくれない(T_T)

    だめだこりゃ。この計画は失敗に終わった・・・

    仕切り直し・接続計画

    というわけで、このチャージャーは使えないので、専用のソーラーチャージコントローラーを ヤフオクからgetすることにした。同時にちょっと接続形態も入念に計画した。
    【図-左:負荷】
    今回の負荷は、LED-12V仕様のデスクライトとコレクションケース。
    コレクションケースは1.5年ほど前に6V LED で電飾したが、今回12VのLEDテープに 置き換えている。

    【図-中央:切替配線】
    いざってときは右上の12V ACから電源供給。ソーラーシステムからの充電が 終わっている状態であれば、そちらから電源供給。いずれか使えるように切替え用の 2接点スイッチを用意。

    【図-右下:ソーラーシステム】
    チャージコントローラを中心に以下の接続となる。

    バッテリはーコントローラのシステム電源でもあるので、常時少量の電流が流れる。 過放電防止回路はあるのだが、一応監視のためにDC電圧計を接続する。
    また、長時間停電の際にはバッテリー切れも想定されるため、その他のバッテリも 接続できるように(以前はラジコン用のLi-Poバッテリを使った)各所に2.1mmプラグ を配置する。

    よし!では部品調達!

    Bチャージコントローラー ¥1,580+¥800(送料) ヤフオク ※代替品

    ■仕様■ これまた格安でgetできたのはいいのだが、在庫切れが発覚し、一個上のランクのものを 代替品として納入してもらった。ラッキー!(落札品は12A仕様)
    ただし、LED表示窓ののプラスティック状の棒が全部脱落状態。仕方ないので お刺身パックの透明アクリル板を切り出して、脱落しないようにパネルに貼り付けた。 さすがは中華製だの・・・

    Cその他パーツ

    1. アナログ・標準パネルメーター(30VDC) \1,000 秋月通商
      ・DER EE Electrical Instrument Co., Ltd 32Vフルスケール
      ・最小目盛単位:1V ・内部抵抗:30kΩ・CLASS 2.5
      ・外形寸法:パネル後部径Φ45mm、メーター部5×5cm
    2. 2.1mm標準DCジャック 内径2.1mm外径5.5mm(4個入)   価格:¥100 × 数量:1 = 合計:¥100
    3. 2.1mm標準DCプラグ(MP121C) 内径2.1mm外径5.5mm   価格:¥60 × 数量:4 = 合計:¥240
    4. トグルスイッチ 2回路2接点 (ON−ONタイプ) ST−1061   価格:¥90 × 数量:1 = 合計:¥90
    5. モールド(0号白×2・石目×1)¥590
    6. ギボシ端子 ¥215
    7. ケーブル類 ¥1750

    接続!

    まずはスイッチ部分から。ちなみに電圧計自体も放電負荷なので、必要時には電圧計を OFFできるように背面スイッチを装備。

    ソーラーパネルは外の日当たりの良い場所に、適当な仰角を付けて配置。100均で買った 犬用の鎖を背面に付けて強風でも吹き飛ばされないようした。

    ここから、エアコンのダクトを通して室内へ。ちなみに、室内外のダクトにはエアコン パテなるもので密封してあるのだが、これに穴をあけて配線を通すのに台所の竹の菜箸を使用。
    長さといい太さといいちょうどよかった訳であるが、コッソリ 穴あけに使って、速攻洗って戻したのはヨメにはナイショだw

    室内側。ここは石目のモールドで。

    そこから棚の下をズズ〜イと通して、

    チャージコントローラはPCの上に。パネルからのIN、バッテリへのIN-OUT、負荷へのOUTを接続。

    バッテリーはなぜかお弁当袋の中へ(一応ポータブルwww)。で、PC横に配置。

    以上、室内外の配線はそこそこスッキリ収まった次第。

    運用状況

    すでにこの状況で1週間近く運用しているが、現在は冬の日差しであることと、 ウチは西向きであることもあり、実際にパネルに日光が当たっているのは、 12:00PM〜17:00がせいぜい。この程度では、晴天でやっと12V充電。 曇りの日だと12Vに満たないこともある。
    帰宅後、デスクライトの電源として使うのだがヘタをすると2時間くらいで シャットダウン(自動で11Vで切れる)を食らうこともある。
    とはいえ、そんな短い時間内であっても電気を消費しているわけではなく、いわゆる節電 ってやつには貢献している訳である・・・ってな自己満足でヨシとしよう。

    ただ、もう少し現実的・冷静になって、今回のシステム構築費用と回収費用を計算してみた。
    ★システム構築費用★
    ソーラーパネル¥4,200
    バッテリー¥3,220
    チャージコントローラー¥2,380
    DCメーター¥1,000
    その他パーツ¥2,985
    合計¥13,785

    1kWh あたり \22.43 だとして、使用電力は、1.26A(60mA LEDが21基)の 12V で、えーと 15.1W だから0.34円。
    ということは、上記金額使うには、40,544時間必要ね。
    24時間使っても、1689日(約4.6年) それは、無理だから6H/日で18.5年かかるってさ! 一日2時間しか使わないと55年だ〜!!!

    わははは!!!回収までには壊れるか、自分が死んでるなぁwww まいったぜ!

    ソーラーパネルの容量(枚数)を増やせばもう少しマトモになりそう。ああ、なにか続く ヨカ〜ンw

    2011.11.19 増設

    同じ機種同容量のパネルをさらに2枚ゲットしました。複数枚だと5%引きね。しめて、¥6759ナリ。

    ちゃっちゃと分岐配線を作って、

    接続完了!

    パネルの横に穴をあけてボルトで接続を図ったのだが、意外とパネルが頑丈かつ2重に なっていてあきらめました。汎用ステーを買ってきて3枚を固定しました。

    というわけで、本日は雨天でかなり日照度が低いのだが、システム全体では40%(実測)の 入力アップ!当然、回収期間は伸びるわけで、27年(6H/日換算)〜80年(2H/日換算) ということでございます。いいんだかわるいんだか・・・(笑)

    自己満足でオケー!www

    2012.6.23 その後の利用状況

    システム自体は良好に作動していたものの、いかんせんバッテリ容量が小さいため 同一のバッテリを増設。だいぶ持つようになったので、現在はこんな感じで、 使っています。

    でもって、電圧計ビルトイン!な、集中スイッチパネルを作成!PCモニタの下に 格納。
    経費削減のため、¥100均のボックスを流用・加工したのはナイショだ!w

    32Vの電圧計はスケールに問題があったので、15V用に更改、 無意味にステッカーが貼ってあるのは、まぁお愛嬌ということでw

    2012.9.15 LED増設

    全体的になんとなく暗い感じが否めなかったので、天井付近にLED5基追加。 目立たないように灰色の電話コードで取り回しましたが、位置が高いのでエライ疲れましたw
    その甲斐あって、全体が明るくなりました。悪くないなと自画自賛。上記の余ったスイッチ(一番右) に割り当てしましたw

    全34基、1ヶ60mAなので約24Wの電力ですかな。

    いぜう
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