2020年6月18日木曜日

オフグリッドソーラ蓄電システムの見直し

先日、DIYで作成したリチウムイオン電池のバッテリーBOXの容量では、100Wソーラーパネルの発電量が少ない場合に容量不足でした。 防犯カメラ2台への電源供給を行っていたのですが、カメラが待機状態で1A(12W)以下の消費電流で一晩20A(240W)程度の電力消費の計算でした。

実際は庭の設置した防犯カメラが風で木の枝が揺れるたびに反応することで、一晩に何度も録画動作を繰り返すことが有り、 30~50A程度の消費電流となるようで、フル充電状態であれば一晩持つのですが、前日のソーラーパネル発電量が不足していると一晩持たないようです。

そこで、20時間率で100Aのデープサイクルバッテリーで蓄電BOXを追加して併用することで様子を観ることにしました。 このバッテリーであれば20時間で100A(1200W)ですので、防犯カメラを一晩稼働させるのに十分な計算です。


折角作成したリチウムイオン電池も平行稼働させ、夜間の不足電力を新設したデープサイクルバッテリーから供給するようにしました。 ソーラチャージコントローラに12V出力機能が付いており、出力時間の制御も出来るので24時間または日没後にリチウムイオン電池に給電するよう逆流防止のため整流ダイオードを付けて配線しました。

停電時は防犯カメラへの電力供給を止めて冷蔵庫へ電力供給する予定です。そのためリチウムイオン電池への給電、及びソーラー出力の配線をMC4コネクタで切り離せるようにしました。冷蔵庫は通常5~8Wで1A以下の消費電流ですので20時間で20Aとソーラーパネルの発電不足でも2,3日は稼働できる計算です。

入手したバッテリーはディープサイクルの鉛蓄電池で、100Aのもので約1.2万円と比較的安価でした。 繰り返し充放電に強いリン酸鉄リチウムイオン電池だと同じ容量のもので日本国内で約10万円、Aliexpressでも4万円~とまだ高価ですので、 新しい鉛蓄電池でどの程度の耐久性があるのか確認してからの検討としました。

前回は5年程、車で使用したバッテリーを3個並列使用で約2年で寿命となりましたので、今回は並列接続せずに1個単独で使ってみたいと思います。 100Wソーラーパネル1枚なので、1200Wのバッテリーを半分使用した場合(600W消費)で最大発電(100W)の場合でも満充電にするのに6時間は掛る計算です。

作成したリチウムイオン電池(約600Wh)と合わせると1800Wになるのでソーラーパネルの増設が必要になりそうですが、 普段は防犯カメラの電力消費(30~50W/一晩)程度なのでこれで様子を観たいと思います。

オフグリッドソーラー蓄電BOXをDIYで追加作成




・ディープサイクルバッテリーは高さが23cm以上あり、既存のBOXには入らないので1廻り高さのある収納BOXを使いました。
・ソーラーチャージコントローラはリチウムイオン電池と鉛バッテリーで充電制御が異なるので同じものを新設しました。
・ソーラーパネルからMC4コネクターを経由して端子盤で鉛バッテリー用とリチウムイオン電池用のソーラーチャージコントローラに分岐させています。
・もう一つの端子台でチャージコントローラの12V出力からリチウムイオン電池と室内のポータブル電源へ分岐させています。
・リチウムイオン電池への配線は逆流防止のため整流ダイオードを付けています。
・室内側から充電状態を確認できるように電圧と充電容量を表示するモニターを設置しました。
・非常時は新設した容量が大きい鉛バッテリーで冷蔵庫を稼働させることを優先にするため、既存のリチウムイオン電池バッテリーBOXと新設の鉛バッテリー用のBOXは切り離せるようMC4コネクターで接続しています。
・バッテリーBOXの蓋に雨水が溜まるのでプラダンで屋根を付けました。

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