ソーラーシステム概要とバッテリー使用可能時間など

こんにちは。からあげです。

4月前半の長雨の辛い時期とは正反対に後半になると天気が良くて非常に過ごしやすい。
山林内は湿度も低くカラッと乾いているので、ロケットストーブの燃えが良く快調だ。
薪を放り込むだけで直ぐに火だるまとなって燃えてくれる。

一昨日ようやくソーラー発電のシステムが完成し順調に稼働しているところで、今現在も太陽の光を受けてしっかりと発電してくれている。
ここで突然だがソーラーシステムについて詳しく説明しよう。

システム結線図

ソーラーシステム概要

今回組んだシステムは、メインバッテリー系統とは完全に独立している。
ジムニーのルーフに設置したソーラーパネルで発電した電気はチャージコントローラーを介しサブバッテリーに充電される。
直流を交流に変換するインバーターは出力が大きいのでサブバッテリーから直にとっている。

それではこれから各パーツを個別に説明してゆこう。

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メインバッテリー

型式 55B24R
容量 36Ah(5時間容量)
寸法 238×128×202mm
重量 11.5Kg

画像に写っている極太ケーブルは現在撤去している。

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ソーラー充電器(補充電用)

セルスター 3B-300
充電電流 30mA

短距離走行や運転しない日が多い場合、バッテリー上がりを防いでくれる。

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ソーラーパネル

太陽光で発電してくれる装置

品番         FSーM50ー36
セル種類       単結晶
公称最大出力     50W
公称最大出力動作電圧 17.5V
公称最大出力動作電流 2.85A
過電流保護定格    10A

外形寸法       611×534×25mm
公称質量       3.8kg

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厚さ25mm、重量3.8Kgの軽量コンパクトなソーラーパネルを選択

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パネル裏面から出力コードが伸びる

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電気コードの先端にはMC4コネクタが取り付けれている。

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サブバッテリー

発電した電気を蓄えてくれるもの。自動車用のスターターバッテリーとは異なり、ディープサイクルバッテリーは繰り返しの充放電に耐えられる性能をもっているのでキャンピングカーに最適。

G&Yu(ジーアンドユー) SMF 27MS-730
容量 105Ah(20HR容量)
重量 22kg
寸法 長さ304 x 幅173 x 高さ225 mm

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上面の様子
重量があるので取っ手があるので助かる。

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+-各端子は2個づつ
右のネジを切ってある端子は蝶ネジで端子を取り付けることが出来る。

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インジケーター付き
開放型のとは異なり密閉型のバッテリーでは比重を測ることが出来ないのでインジケーターで大体の残量が分かるようになっている。

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側面の様子

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左右側面上部にはガス抜き穴が設けられている。
エンジンルームなどに設置する場合は二箇所とも開放し、車内などに設置する場合は片方を塞いてもう片方にガス抜きホースを取り付け充電中に発生するガスを車外に排出するようにする。

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ガス抜きホース取り付けの様子
キャンピング、マリンレジャーシ用のSMFシリーズには、別売りでガス抜きホースが設定されている。
車内に設置する場合に必要。

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チャージコントローラー

独立蓄電型太陽光発電システムで用いられる。電気の充電、放電をコントロールする機械。

ソーラーパネル用充放電コントローラー
PWM制御方式

型式 FS-SJC10A
システム電圧 12V/24V
定格最大入力電流 10A
定格最大制御電流 10A 
寸法 140×89×27mm
重量 250g
逆流防止、過充電防止、放電防止、オーバーロード・ショート保護機能付き

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入出力電線の様子

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厚さ27mmのコンパクトですっきりとしたデザイン

自己消費電力が少ない簡素な表示のタイプでPWM制御(パルス制御)方式の安価なタイプを購入した。

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インバーター

直流電力を交流電力に変換する装置で車中泊には必須の装備

BAL リモコンインバーター900W

入力電圧    DC12V
出力電圧    AC100V
定格出力    900W
瞬間最大出力  2000W
出力周波数   55Hz(50/60Hz表示機器使用可能)
出力波形    調整矩形波
電源入力方式  バッテリー接続
待機モード時消費電流 10mA
保護回路 低電圧入力保護回路・高電圧入力保護回路・出力過負荷保護回路・出力短絡保護回路・高温保護回路・逆接保護回路
USB出力    DC5V 2.4A
USB端子形状  Aタイプ
本体サイズ  178×266×84mm
本体質量   1540g(付属コード含まず)

豊富な保護機能と液晶画面にバッテリー電圧と消費電力が表示される優れもの。

バッテリーの充電日数と使用可能時間

今のところノートPC、スマホ、デジカメ、エネループ、髭剃り機のみの使用となる。
最低限必要な機器はノートPCのみで消費電力は20Wとなる。

バッテリー充電日数

ソーラーパネルの最大出力は50Wだが、気象、パネルの汚れを考慮してパネルの効率を80%とすると40W相当になる。
チャージコントローラーの変換効率は80%とする。
日照時間を一日3時間とする。

計算式

50W×0.8×0.8×3h=96Wh
となり一日で96Whを充電可能。
12Vに変換すると96Wh÷12V=8Ah
容量105Ahのバッテリーをフル充電するのに必要な日数は、
105Ah÷8=13.125
約13日となる。

バッテリーの使用可能時間

容量105Ahのバッテリーの使用可能な量を80%とすると84Ah相当となる。
インバーターの変換効率を80%とする。

計算式

ノートパソコン20W÷12V=1.66=約1.7A
84Ah÷(1.7A÷80%)=84Ah÷2.1A=40h
40時間となる。

現在の車載のソーラーシステムでバッテリーをフル充電した場合、
ノートパソコンを40時間使用可能

空のサブバッテリーをフル充電するまでに必要な日数は、
13日

と以上のようになった。

ということで意外とバッテリーの充電に時間が掛かるのでこれまで同様に電気を節約して使用する必要がありそうだ。
自分のイメージでは晴れの日が3日ほど続けばフル充電出来ると思っていた。
まあ仕事を連続して何十時間もすることはないので、これくらいの規模のシステムで十分だと思う。

ちょっと計算のし過ぎで頭がショートしたので、これでおしまいとする。
ふぅ~疲れた。

おわり

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『ソーラーシステム概要とバッテリー使用可能時間など』へのコメント

  1. 名前:takaじい 投稿日:2015/09/05(土) 09:16:17 ID:465f1636f 返信

    バッテリーの充電日数と使用可能時間(2015/4/24)

    ソーラーパネルとコントローラー、サブバッテリーによる「独立系発電蓄電システム」の構築について、具体的な実践例をありがとうございます。勉強になります。
    ジムニーの中で、電力負荷が軽い電気製品等を使用する、バランスのとれた蓄電システムが出来上がりました。

    • 名前:karaage 投稿日:2015/09/05(土) 17:18:03 ID:8db30bdbb 返信

      このソーラーシステムだとバッテリーに満充電してくれません。
      取り付けたばかりのころは良かったのですが、今ではノートPCを使うと直ぐに電圧が下がってしまいます。
      バッテリーが劣化しています。

      北海道から戻ったらソーラーシステムの手直しをしますので、また見に来てください。