独立型・オフグリッド太陽光発電
独立型・オフグリッド太陽光発電
2010年頃から、やろうと思ってはいたものの、調べるのが面倒で(時間が無くて)ずっと後回しにしていた、独立型太陽光発電システムについて調べ始めてみました。実際組み立ててみましたので、まとめます。
独立型太陽光は、オフグリッドとも言われているようですが、電力会社が発電した電力とは切り離され独立している発電システム系です。
以前とは違い、いろいろな人がブログで構築しており、参考となるブログが沢山ありました。先人の知恵をお借りして、さっそく太陽光パネルとバッテリーを購入してみました。
必要なもの
発電装置である①ソーラーパネル、②充放電コントローラー(ソーラーチャージャーやチャージコントローラーなどと呼ばれているが同じもの)、③蓄電池(鉛蓄電池、リン酸鉄リチウムイオン電池がある)、④DC/ACインバーター(鉛蓄電池に溜めた電力を変換するもの。)が必要。
それから、安全のためにブレーカーorヒューズが必要だし、KIVなどのケーブルが必要。ケーブルと機器を接続するためには圧着端子や圧着工具が必要となる。圧着したことがなかったので、少し練習が必要だった。
基本的には屋外で発電するので、紫外線、雨風を避けるために防水ボックスが必要。
鉛蓄電池も防水ボックスへ。
システム電圧について
独立型太陽光発電は、システム電圧が12の倍数になっており、これは一般的に使われる鉛蓄電池の電圧が12vくらいであるためと思われる。電圧をどれにするかは、いろいろ考える必要があるようだが、はじめは鉛蓄電池1個から始められる12vシステムにしようと思う。後で増設すればよし。
- 鉛蓄電池は12vがほとんど。電池を直列させて電圧を高くする。
- 太陽光パネルは100w以下なら、出力電圧が20Vくらいが多い。チャージコントローラーの対応する電圧以下にする必要がある。100wならほとんど対応していると思う。太陽光パネルは直列接続可能。
- ケーブルに流れる電流が大きくなると、太いケーブルが必要となり、価格が上昇するので、大型にする場合は12vより高いシステム電圧にするべき。電圧を2倍にすれば電流量は半分になる。
- インバーターで出力する電力が1000Wなど大きくする場合も、 鉛蓄電池からインバーター間のケーブルは太くなるため、システム電圧が高い方が変換効率やコストパフォーマンスが良くなる。とにかく、大電流を流すとコスパが悪くなる。
購入したもの
①ソーラーパネル
まずソーラーパネルには、フレキシブル型とそうでないものが存在する。
フレキシブル型はアクリル板でできており、湾曲させることができて、重量も100Wのパネルで2kg~ととても軽い。ひもでぶら下げることが出来る。しかし、ノンフレキシブルなパネルと比較すると寿命が短く、発電効率も悪い。値段が高め。1.5倍ほどかかる。キャンピングカーの屋根に搭載されることが多いようだ。お手軽だけどコスパ悪そう。
ノンフレキシブルなパネルは、頑丈に作られているため、重い。100Wのパネルで 6kgくらいある。屋根に搭載されているソーラーパネル。このパネルなら効率よく、20年は発電してくれるはず。
庭に設置する予定なので、ノンフレキシブルなソーラーパネルを購入した。
オフグリッドには100W以下のパネルが主流と思われる。1000 mm* 600mmくらいの大きさが多い。置き場には困らなそうなので、より大きいサイズの150Wを購入。
大きくて後悔した...
太陽光パネルは小さな影が出来ると、発電量が約5分の1から10分の1程度に低下することもあります。小さいパネルを複数購入した方が、発電効率が良い場合もあります。
パネルメーカーはいろいろあるが、どれも効率は同じくらいでサイズも2通りしか見当たらなかった。Renogyにしたのは、単に安くてプライムお急ぎ便が可能だったから。コメントも良いコメントが多かったし、写真も記載されていた。
購入したソーラーパネル。150Wの高出力パネルを購入。
フレキシブルなソーラーパネル。 試しにRenogyより安いパネルを購入したのだが、強風に煽られたとき、端子が取れてしまい、押し入れにしまってある...
②充放電コントローラー
コントローラーの役割は、ソーラーパネルから出力された電力を適切な電圧・電流で蓄電池に充電すること。また、蓄電池からソーラーパネルへの電力の逆流を防止することなど。また、DCで出力する場合のバッテリー保護機能も搭載されている。
鉛蓄電池は、3段階の充電過程を経て満充電になるので、これをコントロールする。
電力のコントロール方式にはPWMと、MPPT方式があるようで、
効率はMPPT>PWM
値段もMPPT>PWM
で、MPPTは1万ほど、PWMは5000円以内で購入できそう。(もっと安いものもある)初めてなので、安いPWM方式のコントローラーを購入した。
購入したコントローラー。自己放電量が少ないことが特徴。プライムで購入。
こちらの方が安い。
MPPT方式で購入するならこの辺?そこそこ高い。
Renogy Rover 20A 12V/24V両用 DC入力 MPPTチャージコントローラー DC入力 LCDディスプレー付き
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③鉛蓄電池
鉛蓄電池はディープサイクル型とそうでないものがあります。