電気

New!〔後編〕オフグリッド|分かり易いソーラーパネルの選び方|12Vシステムと24Vシステム|バッテリーの直列化と並列化

2016/12/22

〔注意〕

僕のソーラーパネル(200W)は、開放電圧が36.5Vです。

これは24Vシステムを想定して作られたパネルです。

12Vで使った場合は、≒半分の発電量しか得られないとのヒントをメールでいただきました。

参考になるページとして、ここを教えて貰いました。

〔教えてもらった対応策〕

1.12Vシステムから24Vシステムに変更する(バッテリー接続を〔並列〕→〔直列〕へ変更)

2.PWM制御方式のチャージコントローラーではなく、MPPT制御方式のものに変更する

3.発電量は半減するが、このまま運用する。

 

200w%e3%82%bd%e3%83%bc%e3%83%a9%e3%83%bc3New!〔前編〕オフグリッド|分かり易いソーラーパネルの選び方|12Vシステムと24Vシステム|バッテリーの直列化と並列化
我が家は電気を引いていないので、3年間ほど50Wのソーラーシステムを使って来ました。そもそも50Wのソーラーパネルでやっていこうとしている時点で、一部のゲーム愛好家がやるような、"縛りプレー"なのかもしれません。さらに、充放電を繰り返す度にバッ...

今回は、この記事の続きです。


最初に結論を書きますと、最終的には〔200Wソーラーパネル〕にカーバッテリーを〔並列化〕させたシステムで落ち着きました。

そこに至るまでの経緯を、今回の〔後編〕では書いていこうと思います。


・買ったもの

・バッテリーの〔直列化〕

・チャージコントローラーが認識しない

・24Vシステムの問題点

・バッテリーの並列化

・バッテリーの〔並列化〕と〔直列化〕

・おまけ:①~⑧

 

〔現在のソーラーシステム〕

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これまでは、このイラストのようなシステムで運用していました。

丸3年使いました。

 

買ったもの

〔200Wのソーラーパネル〕を夜中に衝動買いしたあと、〔12V28Ahのカーバッテリー〕を追加購入し、並列、直列問わず、複数のバッテリーを繋ぐための〔ケーブル〕を購入しました。

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200Wのソーラーパネル(左)と3年ほど使った50Wのソーラーパネル(右)


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50Wソーラーパネルの裏


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200Wソーラーパネルの裏。

(vmp)と(voc)の表記はこれで良いのでしょうか?反対ではないですかね?

※それほど自信があるわけではありません。

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〔12V28Ahのカーバッテリー〕と、バッテリー端子に取り付ける〔ターミナル※必須ではありません〕、バッテリー同士を繋ぐケーブルとして、〔ブースターケーブル〕を買いました。

※カー用品店へ行ったのですが、そのお店で一番太いケーブルは2sq(スケア※断面積)だというので、〔ブースターケーブル〕を買いました。

 

・バッテリーの〔直列化〕

先ず僕が目指したのは、200Wソーラーパネルに、12Vのカーバッテリーを〔直列化〕させて使うシステムでした。

※バッテリーを〔直列〕に繋いだのは単純に、〔並列化〕は危険だという人の記事を読んだからです。

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このようなシステムを目指したのですが、簡単ではありませんでした。


僕は目に見えない電気が少し怖いです。

その為、2つのバッテリーを繋ぐことが不安だったのですが、バッテリーの〔直列化〕は呆気無く終わりました。


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左のバッテリー端子(ー)と、右のバッテリー端子(+)を、カットした〔ブースターケーブル〕で繋ぎます。

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先ずはターミナルと繋ぎ、、

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ターミナルごと、バッテリー端子に繋ぎます。


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〔重要〕

〔a〕と〔b〕のバッテリーを〔直列化〕した後は、チャージコントローラーを介して、ソーラーパネルと繋ぎます。


その際の繋ぎ方です。

必ず、〔a〕バッテリーの〔+/プラス〕と、〔b〕バッテリーの〔ー/マイナス〕に繋いで下さい。

必ずしもそうなるとは言えませんし、若しかしたら別の原因かもしれませんが、配線の取り回しの関係で、接続を〔a〕バッテリーのプラスとマイナスにした人は、片側のバッテリーが爆発寸前まで膨張してしまったそうです。

接続方法が原因だったとは言い切れませんが、小学生時代の理科でもある通り、正規の繋ぎ方をした方が安全だと思います。

 

チャージコントローラーが認識しない


バッテリーの〔直列化〕が終わってしまえば、後はチャージコントローラーと繋いで終わりだと思っていたのですが、何故かチャージコントローラーがバッテリーを認識してくれませんでした。

繋ぎ直したり、もしかして...と思ったことを試したり、遂にはチャージコントローラーが壊れているのかと思い分解してみたのですが、原因はとても単純なものでした。

Amazonの注文履歴でも確認したのですが、僕の使っていたチャージコントローラーは12Vから24V対応で、20Aまで使えるというものだったのですが、実はこの表記が間違いで、12Vまでしか対応していない商品だったようです。

※チャージコントローラーの背面にそう記載がありました...これまでは12Vシステムだったので、3年間騙されていたことに気が付きませんでした。

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仕方ないので、24V対応の〔チャージコントローラー〕を新たに購入しました。


「Patech ソーラーパネルレギュレータ 充電コントローラ デュアル 液晶30A USB付き 12V/24V 360W/720W」というものをAmazonで買ったのですが、現在は品切れになっていました。

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少し高いですが、この商品と似ています。

 

24Vシステムの問題点

上のイラストでも書きましたが、12Vから24Vのシステムに変更する場合には、〔チャージコントローラー〕を買い替えるだけでは足りず、インバーター(DC12V/24V→AC100Vへ変換する装置)やLEDランプ、配線の分岐ターミナルが使えなくなってしまうので、必要なら買い替えなくてはなりません。

もし買い替えた場合、これまでに使っていた装置は使わなくなると思います。

更に僕の使用環境としては、小さな電力(LEDランプやスマホ充電など)を長時間使いたいので、24Vシステムにするのがなんだか馬鹿らしく思えてきました。

〔チャージコントローラー〕は購入してしまいましたが、24Vシステムにする為に、これ程までに機器の買い替えが必要になるとは思いませんでした。

そこで、今一度原点に立ち戻り考えました。

僕は本当に24Vシステムにしたかったのだろうか?

禁忌と言う人もいるバッテリーの〔並列化〕をして、12Vシステムで運用することは本当に現実的ではないのだろうか?

 

・バッテリーの〔並列化〕

最終的に目指したのは、下のイラストのような、200Wソーラーパネルに、12Vのカーバッテリーを〔並列化〕させて使うシステムです。

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バッテリーの〔並列化〕と〔直列化〕

今回一番頭を悩ませたのは、複数のカーバッテリー(鉛蓄電池)の繋ぎ方でした。

手元には殆ど同時期に購入した〔12V28Ahのカーバッテリー〕が2つあります。僕は単純に使える容量を倍増したいと思ったから、同じバッテリーを追加購入しました。

乾電池の実験のように、単純に〔並列化〕させて使えば良いと思ったのです。しかしインターネット検索をしたところ、どうやらバッテリーの〔並列化〕は良くないと書かれていたので、深く考えることなく〔直列化〕をしようとしていたのです。

改めてカーバッテリー(鉛蓄電池)の〔並列化〕について調べてみると、やはり〔並列化〕はやってはいけないという人が圧倒的に多いようでした。

体感ですが、日本語で書かれた記事では、8割以上の人が、カーバッテリー(鉛蓄電池)の〔並列化〕をやってはいけないものだと認識しており、英語で書かれた記事では、〔並列化〕〔直列化〕どちらが良くて、どちらが危険といった記事を見つけることは出来ませんでした。

※検索に使った主な言葉:connect car batteries in parallel,do not connect in parallel, never connect in parallel ,danger, connect in parallel or in series

ただ、日本語、英語に共通していえることは、バッテリーを〔並列〕で繋ぐ際は、〔同シリーズ〕〔同時期〕〔同じ電圧〕の物を用意するということでした。

カーバッテリー(鉛蓄電池)を〔並列化〕させて使う場合は、定期的にバッテリーをローテーションさせると書いた英語の記事もありました。

バッテリーを2つを〔並列化〕させる場合、電圧がどちらもピッタリ同じとはならないので、そのようにするそうです。

苦肉の策のようですが、2つのバッテリーを繋がずに、片方が満タンになったら次のバッテリーに繋ぎ替えるという方法の人もいました。


〔教えて!goo〕〔yahoo!知恵袋〕〔質問!ITmedia〕などのページが多く出て来ますが、皆さんが参考にしたページや、どこで教えている知識なのかがわからず、混乱する一方でした。

似たような素人の意見が10個あるよりも、バッテリー設計をするような専門家の意見や、販売メーカーが直接言及してくれていないか期待したのですが、僕には見つけることが出来ませんでした。

素人の意見でも素晴らしいと思ったのは、RV車でキャンプに行くのでバッテリーの並列化をしたけど、どちらか片方だけが使用不可になったので、均等に充電はされていないようだ、とか、片方のバッテリーだけが爆発寸前まで膨らんでしまいました。などの、実際にやってみて分かったことを書いた記事は参考にし易いと思いました。

〔インターネット上で見つけた、カーバッテリー(鉛蓄電池)を〔並列化〕してはいけない理由〕

※正しいかどうか、僕には分かりません。個々に判断してください。

・バッテリーの容量が違ったり、劣化度が違うと、バッテリー同士が充電しあってしまう。

・片方が充電完了していても、もう片方が満充電ではない場合、充電が止まらないので、既に満タンのバッテリーが過充電となる

・両者の電圧が完全に一致し続けることはないので、〔循環電流〕が流れてしまう。

・蓄電池を並列に繋ぐと、〔循環電流〕という呪縛に取り憑かれます。それは電池同士がお互いに電気を食い合い、せっかくためた電気が無くなってしまう現象です。

・バッテリーの並列化は、メーカーサイドは考えていない。並列化しても計算通りとはならず、バッテリー寿命が著しく短くなる。大まかには寿命は半分くらいになる。


今回の僕は、50Wのソーラーシステムを使っている状態で、200Wのソーラーパネルを衝動買いしたので、始めから揃えられる場合は、もう少し違ったシステムになったと思います。

今回買った200Wのソーラーパネルを使う為の、僕の理想のシステムは、容量の大きなバッテリー(出来ればディープサイクルバッテリー)を一つ買うことです。

直ぐ買うつもりはありませんし、折角検証出来る環境になったので、今後は定期的にバッテリーをローテーションしたりしながら、それぞれの電圧を確認しつつ、ソーラーパネル/オフグリッド生活を楽しもうと思っています。

 

おまけ:①

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〔a〕のところに、新たに購入したバッテリーを置きたいと思いました。

先ずは〔b〕の猫ステップを取り外したいと思います。


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家の猫は、この程度の工事では動じません。


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おまけ:②

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暫く使っていなかったインバーターが通電しなくなっていました。

修理なんて出来るわけないと思いつつも、バラしてみました。


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回路のことは分かりませんが、唯一僕にも見て分かる〔故障原因〕があります。

それは黄丸内にある、〔ハンダ剥がれ〕です。

※故障の原因として、この〔ハンダ剥がれ〕というケースは意外にあると思います。


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ハンダを使うために、小さな発電機を室外で回し、延長コードを引き込みました。


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緑丸の二つが怪しいと思います。


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久しぶりのハンダでしたが、自分で言うのもおかしいですが、結構上手に出来たと思います。


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電源が点灯した時はとても嬉しかったです。

今回は、故障原因が〔ハンダ剥がれ〕で本当にラッキーでした。


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購入当時の〔インバーター〕は、シガーソケットのプラグが付いていたのですが、バッテリーに直に繋ぎたかったので、切断して使っていました。

やはりこのプラグの方が使い勝手が良さそうなので、元に戻すことにしました。

※取り外しが出来るように〔ギボシ〕で接続しました。〔ギボシ〕のセットは100円ショップで買いました。

おまけ:③

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これは少しだけ過去にやった改造です。

大きなバッテリーを貰ったので、片方のバッテリーが満充電になったら容易に繋ぎ換えが出来るように、チャージコントローラー↔バッテリー間のケーブルの末端を、ワニ口クリップに変更しました。

※この大きなバッテリーは劣化が進んでおり、色々やりましたが、僕には復活させることが出来ませんでした。

※ゴミとして捨てようとしたのですが、回収対象外と言われてしまいました。どうしようか困っていたら、鉄屑回収のお店で600円程で買い取って貰うことが出来ました。ゴミがお金になった瞬間でした。感動的でした。


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おまけ:④

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200Wのソーラーパネルに、バッテリーも買い足したのは、パソコンの充電がしたかったと言っても過言ではありません。

計算上、全く問題ない筈なのですが、何故か"オーバーの赤ランプ"が点灯しています。

充電出来るのだろうか?


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パソコンの充電ランプが点灯しました。

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念のため、午前中一杯(2時間足らず)で充電はやめておきました。

感無量です...


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パソコン充電後は、電気残量を知らせるインジケーターが一つ減りました。

バッテリー電圧も0.2~0.3V程低下しました。

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お昼からは何も充電せず、バッテリーの蓄電に注力してもらったところ、大分復活しました。


おまけ:⑤

1

家庭のAC100V(※交流)機器なら、プラス・マイナスを気にすることはありませんが、DC12V(直流)システムの場合は、プラス・マイナスに気を付けなくてはなりません。

例えばインバーターを改造するときなど、末端を切ってしまった後に、どちらがプラス・マイナスだったか分からなくなってしまうことがありえます。

そんな時のおまじないとして、僕は"文字ないし線"の入った方を〔+〕と思ってやってきました。

いや、本来ならテスターを使って極性を調べなくてはいけないのですが、僕は昔からこのおまじないを信じていたことを思い出したので、書いてみました。

※念のため、インターネットで検索したところ、必ずしもそうではなさそうでした。絶対に真似しないで下さい。


おまけ:⑥

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200Wのソーラーシステムになってからまだ2週間程度でしたが、この記事をUPする前に、〔並列化〕したバッテリーを取り外し、それぞれの電圧を測ってみました。


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バッテリー〔a〕:12.24V


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バッテリー〔b〕:12.25V

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〔a〕と〔b〕のバッテリーをローテーションさせておきました。

いや、順調そうで良かったです。


おまけ:⑦

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インバーターを修理してみせたり、曲がりなりにもソーラーシステムを組み立てたりと、少し"出来そう"な雰囲気があったかもしれませんが、そんなことはありません。

このように、〔分岐ターミナル〕をショートさせて壊してしまったり、怖くて詳しく調べていませんが、恐らく前に使っていた〔チャージコントローラー〕も、色々といじっているうちに不調になってしまったので、回路のどこかをショートさせてしまったのかもしれません。

正しいと思った繋ぎ方でうまくいかないと、途端に迷走してしまう辺りが素人なのだと思います。

 

おまけ:⑧

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200Wのソーラーパネルが大きすぎて、この庇の上ではどうもアンバランスだと思う...

 

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