山猫おソーラーの備えるブログ

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オフグリッドソーラー

災害時に役に立つ移動式のオフグリッドソーラーを作ろう!その10「続チャージコントローラとは?」

投稿日:2017年6月2日 更新日:

続・チャージコントローラーの役割

過放電防止機能について

皆様こんにちは。管理人の山猫です。今回は、オフグリッドソーラー(独立型太陽光発電装置)の心臓部、チャージコントローラーについての話(続編)です。

チャージコントローラにもいろいろあって、今回の話がすべての製品にあてはまるわけではありません。あくまでよくある例という事で。。

山猫さんが使っているチャージコントローラは、電菱(日本の会社です。)の[Solar Amp B] 12V20A 常時出力 [SA-BA20]です。

このチャージコントローラには3系統の端子台が準備されています。

一番左は、ソーラーパネルを接続する端子。真ん中はバッテリーを接続する端子。そして一番右側が電気製品などの負荷を接続する端子になっています。

さて、電気製品などはどの端子につけるのが正しいのでしょうか?

一番右の端子台に照明の絵が書いてあるので、ここに接続するのかな?と思いますが、ネットの情報を見てみると、この端子を使用しないで、バッテリーに直接、負荷(電気製品)をつないでいるケースが多い事に気がつきます。

結論を書くと、どちらも負荷(電気製品)の接続としては正しいのです。ただ、二つのつなぎ方にはそれぞれメリットとデメリットがあります。

※ 負荷接続用の端子は、特殊な機能を割り当てているチャージコントローラがあります。電菱製のチャージコントローラでも、終夜点灯機能と言って、日が暮れると電気が通って、日が昇ると切れるというコントローラもあります。夜間照明として使うのを想定しているのだと思います。通常、夜間照明の点灯・消灯は、専用の照度計やタイマースイッチを使いますが、ソーラーパネルを照度計の変わりに使っているという事ですね。頭いいなー!

と、いう事で、負荷接続用端子は常時通電しているコントローラの場合を考えてみます。

負荷端子(写真の照明の絵がかいてある端子)に電気製品を取り付けるケース

  • メリット 過放電防止機能が使える。鉛バッテリーは放電が進むと出力電圧が下がってきます。いくらディープサイクルバッテリーといえども、過放電はバッテリーにダメージがあります。チャージコントローラの過放電防止機能は、バッテリーの電圧が一定値以下になると、負荷側に電流を流さないようにしてくれます。バッテリーを保護する機能としてはとても重要な機能です。
  • デメリット 出力できる電流値が意外と小さい。大体のチャージコントローラは、流せる電気(電流)の量が決まっています。ソーラーパネルからバッテリーへ充電する回路回路の最大電流と、バッテリーから負荷に向かう回路の最大電流が同じです。山猫が使っているコントローラの場合は、どちらも20Aです。ソーラーパネルで発電した電気をバッテリーに流すことを考えると、100Wのソーラパネルに20Aの最大電流は十分な値です。(100Wのソーラーパネルの出力は最大で5.5A程度)しかし、負荷につながる電化製品で考えると、20A 12Vという仕様の場合使える電気製品の消費電力は、最大240Wでしかありません。意外と小さいのです。また、インバータと呼ばれる12V DC→100V ACに変換する機械は、インバータの電源を入れた時に、一瞬大きな電流が流れます。インバータに出力200Wと書かれていても、電源を入れた瞬間200W以上の電流が流れてしまう瞬間があります。

つまり、チャージコントローラに、コントローラの最大電流よりも大きな消費電流の負荷やインバータを取り付けると、チャージコントローラを壊してしまうという事になります。

過放電防止機能まとめ

チャージコントローラの負荷端子は、バッテリーの過放電防止機能がある場合が多く便利です。しかし、コントローラの耐電流以上の電気製品をつなげると、コントローラが壊れてしまいます。特に、電源を入れた時にに定格電流よりも大きな電流が流れる機器(インバーターやモーター)を接続する場合は要注意。コントローラの負荷端子を使わずに、バッテリーに直接電気製品を接続する事は出来るが、過放電防止機能が使えない分バッテリーの状態気を付ける必要がある。オフグリッドソーラーの場合、インバーターを使いたい!という事は結構おおいです。家にある家電製品はほとんどAC100V (家庭のコンセントにつなげるタイプ)ですからね。

今回、山猫が作る、移動式オフグリッドソーラー1号機2号機は、インバータを繋げる予定はありません。そして、過放電防止機能は使いたいので、とりあえず、チャージコントローラの負荷端子を使う方針です。

チャージコントローラの選び方

チャージコントローラを選ぶポイントをまとめました。

対応電圧

安価なチャージコントローラの対応電圧は、大概以下の3種類です。

  1. 12V専用品
  2. 24V専用品
  3. 12V / 24V両対応品

3の、両対応品を選ぶと簡単なのですが、あまり深く考えず、今回自分が作るシステムにあった電圧の物を選べばよいと思います。山猫の移動式オフグリッドソーラーは12Vのシステムなので、1の12V専用品を選んでいます。

対応電流

対応電流の種類は多種多様です。 5A~40Aくらいまでの製品がいろいろ売られています。ソーラーパネルの最大出力電流だけでなく、負荷側の消費電流(負荷端子を使う場合)も考慮して選ぶ必要があります。ソーラーパネルに着目した場合は、

  • 50W(12V)のソーラーパネル 最大出力電流 約3A  なので、5A~10Aの耐電流が必要です。
  • 100W(12V)のソーラーパネル 最大出力電流 約6A なので、10A~20Aの耐電流が必要です。

対応電流は、多少余裕を持って選んでおくことをお勧めします。システムの電圧を変える事はあまりありませんが、パネルを増やして出力電流を増やすという事は結構あります。チャージコントローラを使いまわす事も考えて、多少大き目のチャージコントローラを選んでおくのがよいと思います。ただ、容量の大きいチャージコントローラは、チャージコントローラ自体の消費電力が大きい場合があるので注意が必要です。買う前によく確認しましょう!(あと、対応電流が多いコントローラの方が価格が高いです。これは財布と相談ですね)

PWM方式 MPPT方式

MPPT方式の方が、性能がよいと言われていて、実際その通りだと思います。ただ、価格も MPPT > PWM ですね。山猫としては、小規模なオフグリッドソーラーシステムの場合は、PWMで十分だと考えていますが、予算に余裕がある方はMPPT方式を選んでもよいと思います。(※ MPPTだから絶対に良いとは言えません。PWMでも製品によって性能に差があります。このあたりはメーカーの設計能力にかかってきますので、MPPT方式だから、素晴らしい!とは、言えないと山猫は考えています。)

その他の機能

いろいろな便利な機能を実装しているチャージコントローラがあります。上のほうで紹介した、夜間自動通電機能もその一つですね。このあたりは、どのような装置を作りたいか?で変わってきますので、よく調べてから買うのが良いと思います。

国産か、輸入品か

市販されている安価なチャージコントローラは、ほとんどが中国製です。中国製でも信頼できる製品は沢山あると思いますが、もともとチャージコントローラはトラブルの多い機械でもあります。大電流を長時間流しますからね。数か月で壊れてしまったり、発煙したりという話を聞いた事があります。(もちろん日本製だからと言って、絶対大丈夫というわけではありません。)

山猫は、いろいろ調べて、日本製の電菱のコントローラを選びました。すごくコンパクトで、しかもチャージコントローラ自体の消費電流も少ないという性能上の話もありますし、しっかりした製品を作っている会社だという安心感もあります。 お世話になっている安曇野電子さんも、電菱のコントローラを数年使っていて、トラブル無しで動いているというのも選ぶポイントになりました。

もちろん、外国製が悪いと言っているわけではないですよ!

ちなみに、山猫の移動式オフグリッドシステムで使用予定のチャージコントローラは、こちらです。

・SA-BA10 (12V / 10A  常時出力) 山猫 移動式オフグリッドソーラー2号機で採用

電菱 太陽電池充放電コントローラー Solar Amp B 10A/12V SA-BA10

・SA-BA20 (12V / 20A 常時出力) 山猫 移動式オフグリッドソーラー1号機で採用


電菱 太陽電池充放電コントローラー(20A) solar Amp B SA-BA20

・SA-BB10 (24V / 10A 常時出力)


電菱 太陽電池充放電コントローラー(24V/10A) solar Amp B SA-BB10

常時出力の他に、終夜点灯(夜間のみ出力)の製品もあります。

 

という事で、今回は、オフグリッドソーラーの心臓部 チャージコントローラについて、書きました。次回は、電線について書いていきたいと思います。

お楽しみに!

~続きの記事へ~

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※免責事項:ソーラー発電に限らず、電気を扱う機械の製作は、常に危険をはらんでします。万が一、事故が起きた場合、著者は責任を負えません。このブログは、オフグリッドソーラーの作り方について出来るだ詳しく説明していく予定ですが、このブログだけを参考にして、一人でオフグリッドソーラーを組み立てよう!と考えるのは危険です。出来れば電気の扱いに慣れた方と作業をしていただきたいと思います。どうしても一人で・・・という方は、出来るだけ小さなシステムから始める事をお勧めいたします。

また12V系のオフグリッドソーラー(最大18V)を組み立てるのは資格はいりませんが、24V系(最大36V)のオフグリッドソーラーの場合、組み立てには電気工事士の資格が必要になります。ご注意ください。



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