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4「バッテリーを選ぼう」

投稿日:2017年5月27日 更新日:

「山猫おソーラーの備えるブログ」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)を作ろう!その4です。今回のテーマは

バッテリーを選ぼう!

その3、ソーラーパネルを選ぼうの時に、オフグリッドソーラーにはバッテリーが大事。DC12Vのバッテリーは、自動車用に広く普及している。という事を書きました。

自動車用のDC12Vのバッテリーは、カー用品店に行けば沢山売っていますし、古い車からまだ使えそうなバッテリーをもらってくるという事も出来るかもしれません。なにしろ数は沢山ありますからね!でも、実は、オフグリッドソーラーと自動車用のDC12Vのバッテリーはあまり相性が良くないのです。(使い方に注意すれば、自動車用のバッテリーも使えますし、実際に自動車用バッテリーでオフグリッドソーラーシステムを組んでいる人もいます。)

自動車用鉛バッテリーの問題点

まず、自動車用鉛バッテリーの使われ方を考えてみましょう。自動車用の鉛バッテリーは、主に車のエンジンをかける時に使います。車のキーを回すと、キュルキュルと音がしてエンジンがかかりますよね。エンジンは止まっている状態からいきなり動き出すことが出来ないのです。そこで、モーターを使ってエンジンを回転させてから、エンジンを起動してあげるのです。一旦エンジンが起動すると、今度はエンジンに取り付けられている発電機が回りだして、車で使う電気を発電してくれます。走行中に必要な電気は、ほとんどこのエンジンに取り付けられた発電機から供給されるのです。(ついでにバッテリーの充電もしてくれます。)

つまり、自動車の鉛バッテリーは、エンジンをかける時だけフルパワーで動いてあとは休んでいるわけです。エンジンをかける時に使った電気は、走行中に充電され、バッテリーは満タンに戻ります。つまり、自動車用鉛バッテリーは、いつも一杯まで電気を貯めた状態になっているわけです。自動車用バッテリーの特徴をまとめると

  • エンジンをかける時に使うモーターを回すため、一時に多くの電気を取り出せる構造になっている。
  • 常に満充電に近い状態で使う事が前提。(充電しないで、放電をし続けるとバッテリーが痛んだり、最悪使えなくなったりする)

それに加えて、自動車用ならではの特徴として、

  • バッテリーの充電中、水素ガスが発生する品種もある。(自動車のバッテリーはボンネットの中に設置してあるので、多少の水素ガスが発生してもすぐに外に放出されて問題にならない。)最近は、水素ガスの発生を抑える鉛バッテリーも増えてきましたが、今でも、開放型といって、水素ガスが出てくる物もある。

一方、オフグリッドソーラー用バッテリーに求められる特性はなんでしょうか?

オフグリッドソーラー用バッテリーに求められる特性とは?

では、オフグリッドソーラーにおけるバッテリーの使われ方を考えてみましょう。オフグリッドソーラーの電気で使う電化製品は、スマホの充電の他に、ちょっとした照明器具を使うという想定です。

バッテリーの放電特性による違い。

晴れている、昼間はソーラーパネルがバリバリ発電してくれているので、バッテリーはどんどん充電されていきます。余った電気でスマホや携帯の充電もこなせるでしょう。バッテリーは、ほぼ満充電の状態です。しかし、夜間はもちろん、雨天や曇天時は、ソーラーパネルの発電はほぼお休みです。電気製品を使おうとすると、バッテリーに貯められた電気を使わなくてはいけません。

つまり、オフグリッドソーラーの場合、充電→放電の繰り返しが行われる事になります。

・晴天・昼間にバッテリーの充電 → 満充電

・夜間・雨天時は、バッテリーの電気を使う → 放電

自動車用バッテリーの多くは、一旦バッテリーの容量の半分くらいまで使ってしまうと、かなりバッテリーを痛めてしまい、最悪使えなくなってしまいます。オフグリッドソーラーで使う場合、バッテリーの残容量に気をつけて、バッテリーの中の電気を使いすぎないように気を付けなくてはいけません。

一方、ある程度の放電に耐えられるバッテリーも売っています。(バッテリーを空になるまで使う事を深放電と言います。)これらは、ディープサイクルバッテリーと呼ばれていて、

ある程度 放電→充電を繰り返しても、問題ないとされているバッテリーです。(ただし、過度の放電がバッテリーに良くないのは同じなので、毎回[空]になるまで放電するのは良くはありません。(寿命が短くなります。

山猫の個人的見解では、バッテリー容量の半分くらいまでの放電に留めて置いた方がよいのかな?と考えています。

ディープサイクルバッテリーは、カーショップにはなかなか見当たらないのですが、今はネットで簡単に手に入るようになりました。

開放型と密閉型

もう一つ、バッテリーの選び方で、重要なのは、開放型と密閉型の違いです。

[開放型 (ベント型)] 主に自動車用バッテリーで採用
特徴
(1) 蓋部分に、水の電気分解で生じた、酸素や水素を逃がす弁がある。
(2) 定期的な補水が必要
(3) 急速充電が可能

[密閉型 (シール型)] 主にディープサイクルバッテリーで採用 ※最近は自動車用バッテリーでも密閉式が増えている。
特徴
(1) 充電中に発生した水素ガスを化学反応で水に戻しているので通常状態では水素ガスがバッテリー外部に放出されない。
(2) 補水が不要
(3) 急速充電ができない。

密閉型は、水素ガスの発生を出来るだけ抑える構造になっていますが、急速充電すると、水素ガスの処理が間に合わなくなります。水素ガスの処理が間に合わなくなると、専用のガス抜き穴から水素ガスが漏れてきたり、バッテリーが膨らんだり、最悪バッテリーが破裂する事もあります。

開放型、密閉型どちらも、オフグリッドソーラーで使えるのですが、開放型は、充電時に水素ガスを出します。自動車の場合、ボンネットの中にバッテリーがあるので、水素ガスが発生してもすぐに空に逃げてしまうのですが、オフグリッドソーラーの場合、バッテリーを納屋や、ブラスチックBOXにしまったりする事も多いのです。その場合、バッテリーから発生した水素ガスが溜まらないように注意する必要があるのです。密閉型のバッテリーは、通常状態では水素ガスがバッテリーの外部に漏れだす事はないのですが、充電の状態によって水素ガスが漏れ出てきてしまう事があります。水素ガスが可燃性のガスですので、溜まると危険です。もしもの時の為に、ガスの抜け道を作っておくことが重要です!(※ 水素ガスは、空気より軽いので上に上がります。ガス抜きの穴は、バッテリーをしまっている容器(建屋)の上部に設定しましょう。しかし上部に設置すると、雨が吹き込む心配が出てくるのが悩みどころです。。

次回は、ディープサイクルバッテリーの選び方や、使用上の注意点についての続きを書きたいと思います。

では今日はこの辺で。
次回もお楽しみに!

~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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