Bloody Mary – blog

自作ポータブルソーラーシステムの日常利用を考える

自作ポータブルソーラーシステムを実際に使ってみて、どの程度役に立つのかを検証してみる。

自作ポータブルソーラーシステムの仕様は以下の通り。

項目	備考
バッテリー容量	36Ah
ソーラーパネル発電量	6W。12V で 0.5 ～ 0.8Ah 程度と推測。
システム電圧 (SHS-6)	12V
シャットダウン電圧 (SHS-6)	11.5V
太陽電池入力電流 (ヒューズ)	最大 5A
負荷電流 (ヒューズ)	最大 5A

まあ、全ては 6W ソーラーパネルの発電量にかかっているわけだが。

カタログデータ通り 0.5A、1 日あたり 6 時間充電できる場合の発電量

0.5A * 6h = 3Ah

実測 0.8A、1 日あたり 6 時間充電できる場合の発電量

0.8A * 6h = 4.8Ah

1 日に 3 ～ 5Ah 程度を充電できると思っておけばいいだろう。

EeePC で考える

EeePC 1000H のバッテリー仕様は、 7.4V / 6,600mAh / 6セル。

バッテリー警告の出る 5% まで使って、100% まで充電すると、 6.6Ah * 0.95 = 6.3Ah になる。

※ EeePC は購入してから 2 年半程使っているので、実際はもっと少ないと思う。実際に使える容量は、キリよく 6Ah と思っておこう。

関係ないが、 6,000mAh って、 ENELOOP 単3 電池 3 本分でしかない……

6Ah なら、 1 ～ 2 日で充電できる容量だ。USB の Bluetooth デバイスやら、無線 LAN 環境の EeePC でも、標準バッテリーを使い切るためには、 4 時間ほどかかる。 1 日にそんな利用はしないので、うまく行けば、太陽エネルギーだけで EeePC が日常的に利用できてしまう計算だ。

EeePC をソーラーシステムに接続し、 1 週間が経った。検証中ということで、 1 日 3 ～ 4 時間と、やや多目に使った。天候は晴れ、曇り、雨とバラエティに富んでいたが、バッテリー容量の警告等がつくことなく、普通に使えている。

すばらしい。

ちなみに、東北電力の料金シミュレーションで一月あたりいくらの減額になるかを計算してみた。

なんと、 1 月あたり 44 円もの節約になるのだ。

ってぉぃ、材料費にいくらかかったと思ッテンダ……

38 年くらい使い続けないと元取れないぞ。

ENELOOP で考える

単3 の ELELOOP 容量は 2,000mA。

携帯タイプのパワーフィルムで ENELOOP 2 本が充電できるんだから、せめて 6 本くらいは充電してもらいたいものだ。

ENELOOP を充電するためには、インバータ経由で、一般家庭用の充電器を使う。

インバーターはたぶん、セルスターの SMU-100B だ。変換効率は 80% 以上らしいので、 80% と仮定する。

ENELOOP 単3 を 1 本充電するには、

2,000mAh / 0.8 = 2,500mAh くらいかかる計算だ。
ロスでずいぶん増えるな……

インバーターで ENELOOP 単3 電池を 2 本を充電すると、 5Ah にもなる。 1 日かかってようやくフル充電になる計算だ。パワーフィルムの方が効率いいんじゃないか？

これはソーラーパネルの購入ミスったかな。もっと大きなサイズを買えばよかったか。まあ、携帯できるサイズとして考えたので、これはこれでありか……
いずれもう一枚最大サイズで仕入れてみよう。

というわけで、ソーラーパネルは、部屋・自宅に設置可能な最大サイズをお勧めします。

まあそれだとポータブルなソーラーシステムにならないわけだが……

利便性を考えれば、バッテリーだけを単体で持ち歩いて、ソーラーパネルによる充電は家のみ、とかにした方が良いと思われ。

ソーラーパネルごとの持ち運びを重視するか、携帯性を重視して大きいソーラーパネルを家に設置するかは本人の判断になる。

それにしても遠景で桜の描写がいまいちなのは、腕が悪いだけなのだろうか。ならいいんだが。いや、よかねーよｗ

もっと絞って撮ってみるかな……

インバーターの入出力電流の違い

ヒューズやらインバーターやらを組み込む回路を調べていくうちに、インバーターは思ったより電流を消費するのではないかと気づき始めた。

100V / 36W ( 内蔵バッテリーを充電しながら使うとこのくらいの電力消費になる ) の EeePC を DC/AC インバーターで使うケースで計算してみよう。このインバーターは 90% の変換効率を持つものだと仮定する。

以下はあるサイトの計算式だが、 36W の電気機器を使っていると、 3.3A もの電流を必要とするようだ。

ちなみに、私が単純に計算するとしたら次のようにする。結果は同じだが、間違っているかもしれない ( 電気回路についての知識は 100‰ ない )。

サイトで見たときは「10 倍にもなるのか？」と心配になったものだったが、数字のマジック。3A と 3.3A では、思ったほどの違いはでなかったわけだが。要はロスの分を 10% 程上乗せすればいいんだよなぁ。

で、ここまでで何が言いたいのかというと、インバーターはバッテリー直結にしたほうが良いってこと。らしい。

その場合、必要以上の電力を使わないように、ヒューズかませておく必要がある。 100W だと 10A くらいのインバーター入力電流が必要になる計算。

私は最大でも 50 ～ 60W 程度使えればいいと考えている。 5A くらいのヒューズをかませておくかな。ヒューズはプラス側にかませておくらしい。

で、いよいよ自作。前ふりが長すぎる。

Do It Yourself

配線する上で、色々と足りないものがあることに気がついた。そして買い足したので、改めて材料を書いておく。

※ 送料込みの値段

商品	値段
RV-15B バケツ	\1,080
ATLAS 55B24L 再生バッテリー	\4,600
アモルファスソーラーパネル太陽電池 6W	\6,600
チャージコントローラー SHS-6	\6,800
バッテリーターミナル	\570
ヒューズホルダー & 5A ヒューズ	\273
エーモン M271 ダブルコード 0.50	\510
バッテリー直結シガーソケット	\1,029
シガーソケット用 DC/AC インバーター	\0
シガーソケット用 EeePC 電源	\0
合計	\21,462

あー、当初想定していた金額の倍だ。インバーターは持っていたからいいが、もし買うとしたら \3,000 くらいよけいにかかる計算かな。

当初、シガーソケットはバッテリーから直結しようと思っていた。しかし、購入したシガーソケットに 5A ヒューズが配線されていたため、チャージコントローラーの能力以上の消費電流が流れ、壊れる心配がなくなった。そのため、バッテリー直結はやめて、すべてチャージコントローラーに配線することにした。

何のために一生懸命計算したんだか……

そして出来上がったのが以下の物体。

重心が偏るため、バッテリーはバケツの中心に配置することに。隙間にダンボールとか詰めておけば転がらないんじゃないかと思って、固定用の金具は購入しなかった。給料日直後のはずなのに、もう財布に千円も入っていないのだ。

最終的な配線はこんな感じ。インバーターは使うときだけつなげる感じ。そしてバッテリーからはアースを取らない漢仕様。というか、ラインをバケツの外に引いたとしても、アースできる部分がないわけだが。

ソーラーパネルは最後に届いた。震災で需要が増えたのだろうか。

ソーラーパネル(表)

ソーラーパネル(裏)

チャージコントローラーの配線について

上の RVバケツ内の画像の真ん中に、 SHS-6 がある。これがチャージコントローラーだ。

SHS-6 の入出力電流は 6A までとなっている。 7.5A 程度の電流は、何分かは自動で遮断してくれるが、それ以上流れ続けると壊れるし、 7.5A 以上の電流が流れると壊れるという繊細仕様。

というわけで、 5A 以上の電流が流れないように、 5A ヒューズをかませることにする。

SHS-6 の端子が 3 つあることに注目する。

まず、右側のシガーソケット用端子には 5A ヒューズを取り付ける必要がある。

これで、バッテリー → SHS-6 → シガーソケットの回路に流れる電流が 5A までとなる。つまり、真ん中のバッテリー用端子にヒューズを取り付ける必要はなくなったわけだ。

最後に、左側の端子。これはソーラーパネルからの充電用電流が流れ込んでくる。

今回購入したソーラーパネルは、最大 1A もいかないくらいの電流しか流れ込んでこない。しかし、将来ソーラーパネルを複数並列に並べたとき、 6A 以上の電流が流れ込んできて、チャージコントローラーを壊す可能性がある。そのために 5A ヒューズを取り付けた。現段階ではまったく無用の長物なので、なくてもいい。

最後に、バケツ右上に小さな穴を開けてある。ここからソーラーパネルの線を引き込むわけだ。チャージコントローラー左側の端子から延びているラインの先端は、クリップになっている。ソーラーパネルの先端もクリップになっているので、これを外せばバケツ単体で持ち運びできる。釣りに、キャンプに、夜空の撮影に、活躍してくれるだろう。

充電能力の確認

バッテリーの電圧を測ったところ、 12.54V だった。チャージコントローラーのランプは、真ん中の黄色を示している。説明書を読むと、バッテリー残量が半分くらいとのこと。フル充電にならないと測定データが取れないので、検証はまだまだ先になりそうだ。

とりあえず、日中ベランダに放置して、 1 日でどのくらいの充電ができたか、夜に電圧を測ってみようと思う。

シガーソケットとチャージコントローラーの LED が微量に電力を消費しているが、自己放電の誤差の範囲くらいの消費のはずだ、と思っておくことにする。細かく考えすぎるのは、精神衛生上よろしくないのである。

※ 何気なく朝、電圧を測ってみたら、 12.58V で、チャージコントローラーのランプはフル充電を示す緑になっていた。

朝日で充電完了したのだろう。っていうか、SHS-6 のランプ状態が微妙すぎないか。

バッテリーについて調べてみた。

バッテリーの電圧についてのまとめ

バッテリーの電圧を測ることで、どの程度の容量が残っているかを知ることができるようだ。

バッテリー電圧	状態
～ 10.5V	直ちに使用停止
10.5V ～ 11.5V	充電が必要
11.5V ～ 12.5V	良好
12.5V ～ 12.8V	満充電
12.8V ～	過充電ぎみ

チャージコントローラー SHS-6 の仕様は、負荷遮断電圧 11.5V、負荷再接続電圧 12.6V となっている。

ということは、バッテリーの電圧が 11.5V 以下になると、自動的に負荷電圧用の端子からの出力を遮断してくれるわけだ。そして、バッテリー電圧が 12.6V にならないと、電力利用はできないはずである。

ということが分かったので、これで検証できるな。

※ 夕方計ったら 12.65V になっていた。