停電に備えて独立型太陽光発電システムをDIYで制作しました!

DIYで楽しく節約

2018年10月にとても大きい台風が直撃しました。家の被害はほとんどありませんでしたが約5日ほど停電してテレビ、洗濯機は当然使えず冷蔵庫内のものはすべて廃棄しました。さらに携帯の電波も我が家の周りでは飛んでおらずネット検索、メールも自宅では出来ない状態でとても大変な思いをしました。
幸い水は止まらなかったですしプロパンガスでしたので火も使えました。夜はランタンも数個用意してあったので明かりも確保できて不自由ではありましたが何とか生活出来ました。

そんな経験をした私はネットで発見した独立型(オフグリッド)太陽光発電システムを導入することにしました。

一般的に太陽光発電というと住宅の屋根一面に設置して電力会社と売買電するものを想像するかと思いますが電力会社の契約は一切ない独立した状態の発電を独立型太陽光発電システムと言います。

停電に備えて独立型太陽光発電システムをDIYで制作しました!

・suaoki ソーラーチャージャー 150W 単結晶 ソーラーパネル 21504円
・COTEK(コーテック) 正弦波インバーター 出力700W/12V 周波数50/60Hz SKシリーズ SK700-112 31500円
AC DELCO ACデルコ M31MF 115Ah  Voyagerマリン用ディープサイクルメンテナンスフリーバッテリー 12389円
電菱 太陽電池充放電コントローラーSA-BA20 4290円
・アルミパイル製でDIY ソーラーパネル固定枠 18000円

上記主要品合計87683円 その他(ケーブル、ヒューズ等)全部で約10万円

太陽光発電システム

基本システム

ソーラーパネル(太陽光パネル)

現実的な日照時間と充電時間の定義
1, 充電日数:3日間(日照のない雨天、曇りを考慮せず、延べ日数で算出する)
2, 1日の日照時間:3.5時間(日本の全国平均の日照時間である「3.3時間」から)
充電を必要とする電気(18Ah)×バッテリー電圧(12V)=216Wh となるので、
216W÷(充電時間3.5時間×充電日数3日)≒20.6Wh となり、ソーラーパネルの発電損失(15%程度)を考慮すると、25W以上の性能を持つソーラーパネルが必要であることがわかります。
もう少し容量の大きいバッテリー100Ahでもう一度考えると、放電深度70%を前提にして、 70Ah×12V=840Wh ですから、840W÷10.5時間=80W となりますので、発電損失を考慮すると、100W以上(現実的には200W以上)のソーラーパネルが必要となります。
引用:蓄電システム.com

AC DELCO ACデルコ M31MF 115Ah
115×0.7=80.5 80.5×12V=966Wh 966÷10.5時間=92W 私の選択した150Wで損失を考えると少し足りないかなってところです。損失という言葉が出てきましたが発電にはいろいろなところで発電損失があります。
パネルでは150Wとなっていますが実際に使ってみて最大120Wぐらいの発電です。

充電コントローラ

PWM制御方式チャージコントローラー

(Pulse Width Modulation)の略で、パルス制御方式ともいいます。
独立系の太陽光発電システムでは、最も一般的な制御方式のコントローラーで格安で手に入ります。(千円~2万円程度)
20Wパネル程度までの実験用でしたらPWMで充分です。

MPPT制御方式チャージコントローラー

(Maximum Power Point Tracking)の略で、最大電力点追従制御方式ともいいます。
住宅・産業用の高効率チャージコントローラーとして開発されました。PWM方式と比べると高価になりますが、変換効率で計算すると、なんと「97%~99%」という高効率性を誇ります。実感では最もよい発電環境において2倍近い充電速度を得られます。
当サイトでは、日本製、中国製、アメリカ製、ドイツ製を販売しております。コスト面では、中国製10A容量が1万円程度となり、以前と比べお求めやすくなりました。大容量のものになりますと、13万円を超えるものもあります。

引用:蓄電システム.com

私が購入した電菱 太陽電池充放電コントローラーSA-BA20はPWM制御方式です。MPPT制御方式ですと変換効率で計算する「97%~99%」となっており本当はMPPT制御方式が欲しかったんですが予算と相談の結果、PWM制御となりました。太陽光発電システムの初心者ですから最初から最高の物にしなくてもと自分に言い聞かせました(笑)

バッテリー

太陽光パネルで発電された電気をプールしておくための設備です。(住宅用の太陽光発電システムにはない設備です)バッテリーの種類には沢山のものがありますが、一般的な太陽光発電システムでは、充放電頻度を高く設計しますので、「ディープサイクルバッテリー」という特別仕様のバッテリーを使用します。電気自動車などでは、リチウムイオン電池が使われていますが非常に高価なので現実的ではありません。コストパフォーマンスの高さでは、ディープイサイクルバッテリーが群を抜きます。また、自動車始動用のものでも全く問題ありません。

引用:蓄電システム.com

ディープサイクルバッテリーは、80%以上の放電サイクルでの動作を前提に設計されているので独立型太陽光発電システムの使い方に合っています。

端子電圧 13.0Vで充電状態100%    端子電圧 12.4Vで充電状態60%
端子電圧 11.8Vで充電状態20%     端子電圧 10.5Vで充電状態0%
バッテリーってこれだけの範囲しか使えなかったですね!

DC-ACインバーター

DC-ACインバーターは、通称「インバーター」といい、バッテリー(DC12V)から家庭用の電源コンセントと同じAC100Vを取り出すための機器です。回路を動作させるための電気はバッテリーから供給されますので、インバーターには電源は不要で、したがってコンセントプラグは付いておりません。
インバーター選びの要諦は、使用機器に応じた定格出力とサージ電力、出力波形を考慮することが基本である  引用:蓄電システム.com

DENRYO製のインバーターは、台湾:COTEK社のOEM品となっており、COTEK社は何といっても「世界のベストバイインバーター」に選ばれた栄冠ある製品です!!安い中国製も考えましたが万が一にも火事にでもなっても困ると考え、COTEK(コーテック) 正弦波インバーターにしました。システムで一番お金がかかっているところです、これを何にするかで全体の費用は変わってきます。もし、100Vの家電は使わないで直流機器(モバイルバッテリー充電等)だけにすればかなり費用は抑えることができます。私はやはり100Vの家電は使えるようにしたかったのでインバターを導入し使用機器はエアコンも考えてたんですがCOTEK製で1500Wとかそれ以上の物を購入しようとすると完全な予算オーバーでした。それで少し妥協して700Wインバーターを購入、これではエアコン、レンジ、ドライヤー等は動きませんが普通の家電は使えます。

直流機器

バッテリーからの直流電力で稼動する機器を付けます。私はエーモン 電源ソケット DC12VとUSBカーチャージャーを付けてモバイルバッテリー充電に使ってます。我が家では携帯の充電はすべてソーラー充電です。

ソーラーパネル固定枠

どうやってソーラーパネルを固定するのが難題でしたがアルミパイプを使ってDIYで制作しました。
これはG-FunアルミフレームでDIY!ソーラーパネル台を製作した!で詳しく説明します。

独立型太陽光発電システム設置してみて

1.電気代が節約できる
2.停電しても電気が使える👈最大の目的
3.環境にやさしい
4.自然エネルギーを活用した発電を自分で作るのはとても楽しいものです

1.は毎日、直流機器から携帯の充電を行い、他にポータブル電源を充電して他の部屋にあるダイソンV10充電に使ったり、インバーターがある部屋のパソコン、テレビで使ったりとほぼ毎日活用していますが節約できる金額としては大したことないです。
2.これが今回の一番の目的です!!システム構築後、停電して活用された実績はまだありませんが停電したときには大活躍してくれることでしょう!
3.4 自然エネルギーを使って自分で電気を作れるってちょっとした感動です!!まぁ自己満足の世界ですけどモノ作りは楽しいです。

まとめ

独立型太陽光発電システムを損得で判断したら損かもしれません。停電に備えて作るシステムとしてはお金のかけすぎではないと感じる方も多いかもしれません。でも、自分の手でシステムを構築して電気を貯めてそれを使う、これは男のロマン(笑)ってヤツですかね。作っていてとてもワクワクしましたし実際に発電が始まった時は感動しました!
今回の記事は本当に揃えた機器の簡単な説明と私の感想ですので本当にシステムを導入したいという方には物足りないかもしれません。私が参考にしたホームページをリンクしておきますので独立型太陽光発電をやろうと思っている方はご確認ください。

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太陽光発電システム、ソーラー蓄電システム、非常用電源システムの開発販売会社【蓄電システム.com】通販サイト(東京・秋葉原)では、独立系、家庭用のソーラー発電システムをはじめ、停電時の非常用電源、有事のための蓄電システム、サーバ・オフィスPC用の大容量UPS、車中泊用のサブバッテリー、ポータブル電源のご紹介をしておりま...

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