 | 東向きのマンションでソーラー発電は可能か？ | |
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＜まえおき＞ 計画停電が実施された時、我家には電池で動くものがなく、困ったことになりました。 幸い、府中は計画停電が実施されなかったため、不便を感じることはありませんでしたが、 照明やテレビなどの電気製品はもとより、ガスや水道まで電気で制御している為、 本当に何にもできなくなるところでした。 家にはラジカセはありますが、電池は入っていませんでした。 電池を買いにスーパー・コンビニ・ホームセンターに行きましたが、どこも品切れで売っていませんでした。 ラジカセは、停電の時は乾電池がなければ動きません。たとえあったとしても、 その乾電池も無くなれば、それでおしまいです。 そんなわけで、停電があった時のために、自分で電力を確保する方法として ソーラー発電を試してみることにしました。 我が家はマンション５階の東向き、ソーラー発電には不向きな立地です。 果たしてどこまで電源確保ができるのか。 これは、全くの素人の私（パパ）が体験を兼ねたソーラー発電実験です。 まず最初にインターネットで情報を収集しました。いろいろな情報がある中、どうやらパワー社というところが 本を出しているようです。早速、図書館で借りることにしました。下記の書籍になりますが、 とても参考になるので、ソーラー発電に興味のある方は是非読んでください。 『はじめての太陽光発電 １枚のパネルから』 パワー社 『手作り太陽光発電 家庭で楽しむ太陽電池工作 電気の元はお日様です』 パワー社 私は、この２冊の本を参考にスタートすることにしました。 ＜はじめて自家発電をする場合の手順＞ @システムを設計する。 ・・・最初にパネルありきでしたので、発電量に応じて使う機器を考えると言う順でした。 A機器を購入する。 ・・・専用部品以外はホームセンターで買う。 B設置する。 ・・・我家はベランダ、しかも東向き。限られた時間・場所を最大活用です。 |
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＜準備編＞
これが発電の要となるソーラーパネルです。ヤフオクで堀江商事というところから１００００円（送料他１２４００円）で購入したものです。 思っていたよりも重くて、作りがしっかりとしています。アルミフレームで発電面はガラスになっています。中国製です。 
裏側です。屋外での設置を想定してて、パネルの隅は全てコーキングされていて、電源ユニットもケーブルを含めて防水処理が施されています。
規格ですが、ご覧の通りです。５０Ｗ・１８Ｖ・２．７８Ａになります。 システムが最大１０００Ｖらしく、直列でも５５枚まで連結できるようです。仮に最大枚数連結したら２．７５ｋｗになります。 同じ種類の１００Ｗパネルがあって、これも同じ規格なので５５枚連結すると５.５ｋｗのシステムが作れます。 並列接続なら３０５Ａなので、容量１０５Ａのバッテリー３個が一時間ちょっとでいっぱいになります。すごいですね。 もし、住宅用と同じ３ｋｗの発電をしようとした場合、このパネルが６０枚必要です。１００Ｗタイプなら３０枚ですね。 １００Ｗタイプで１枚１０ｋｇだから、３０枚で３００ｋｇになります。屋根の強度が心配になります。 
これはヤフオクで、同じ堀江商事から２５００円（送料他３４７５円で）購入したソーラーパネル用コントローラーです。定格 １２Ａ 出力 １２Ｖ／２４Ｖ自動切替 インジケーター付き 意外に、小さく軽い機器です。 仮に５０Ｗ・２．７８Ａのパネルを接続する場合、最大４枚２００Ｗ１１.１２Ａまで連結できる計算になります。 同じく１００Ｗ・５.５Ａのパネルなら、２枚１１Ａまで連結できます。 
左の写真は車用インバーターです。ホームセンター（Jマート）で購入。 ２９８０円 ＢＡＴＴＬＥ社製 ＣＢ９０ 出力 ２００Ｗ（最大３００Ｗ） 入力電圧 ＤＣ１２Ｖ（１１．０〜１５．０Ｖ） 出力電圧 ＡＣ１００Ｖ（±１０％） 出力周波数 ５５Ｈz（あれ？） 変換効率 ８５％ 回路方式 スイッチング方式インバーター 使用温度 ０℃＝＋４０℃ ヒューズ ２５Ａ 定格２００Ｗ出力時、入力側を同じ電力にすると ２００Ｗ÷入力１２Ｖ×８５％＝１９．６Ａ フルパワーだと、あっという間に電気がなくなりそう。 
これは車用のバッテリーです。オートバックスで特価で購入。 神戸電気 ３８Ｂ１９Ｌ（性能３８・Ｂサイズ・幅１９ｃｍ） 最初の数字はバッテリーの性能でＣＣＡとＲＣを掛けた値の平方根に2.8を掛けたものらしいですが、 どれくらいのＡを期待してよいのか明確な資料がありませんので、 単純に最大許容量３８Ａ（アンペア）、安全使用容量１９Ａと考えています。 仮に上のインバーターにつないで使用する場合、フルパワーなら１時間で安全容量を使い切ります。 幸い、電圧が低下するとインバーターがアラームを鳴らして安全装置を作動してくれます。 電力と電圧と電流の計算式ですが式は下記の通り 仕事量・電力（Ｗ・ワット）÷電圧（X・ボルト)＝電流（Ａ・アンペア） 仕事量・電力（Ｗ・ワット）÷電流（Ａ・アンペア）＝電圧（X・ボルト) 電圧（X・ボルト)×電流（Ａ・アンペア）＝仕事量・電力（Ｗ・ワット） 試しにインバーター経由でＰＣに使用したところ、本体とモニター両方使用で３時間、 モニターだけに切り替えて３時間もちました。モニターだけなら９時間くらいはイケそうです。 
カーショップで、配線の接続用にカプラーと絶縁テープを買ってきました。合わせて３６０円くらいです。
かかった金額は下記の通りソーラーパネル（５０Ｗ） ヤフオク １２４００円 コントローラー（１２Ａ） ヤフオク ３４７５円 インバーター（２００Ｗ） Ｊマート ２９８０円 バッテリー（３８Ｂ１９Ｌ） オートバックス ３９８０円 絶縁テープ・カプラー） Ｊマート ３６０円 合計 ２３９１５円 結構散財しました。 もし、今の電気料金（1ｋｗ：約２２円）で元を取ろうとすると、 追加コストなしでも１７年かかります。 １日充電平均３．６時間 × ５０Ｗ × ３６５日 ＝ ６５．７ｋｗ ６５．７ｋｗ × ２２円 ＝ １４４５円/年 ２３９１５円 ÷ １４４５円/年 ＝ １６．５５年 実際は発電効率の悪い東向きマンションの上、 バッテリー寿命やソーラーパネルの効率低下を考慮すると、 ２０年以上元はとれそうにありません。 自分の知識や経験を増やしつつ、趣味の範囲で 停電対策も兼ねるという意味ならＯＫではないかと思います。
＜設置編＞
早速、ベランダに置いてみました。午前中は光が横に近いので、 イーゼルを立てて太陽光に対し直角になるようにしてみました。 直角なら、朝の光でも１０００Ｗの光量はありそうです。 午前中だけの日当たりなら、４０度固定が適当そうです。 
ジョイントをつなぐ端子が、よく分からないので、ワニ口クリップで接続します。 電線は古い家庭電化製品のＡＣコードを流用しています。 
バッテリーはＤバックに入れて持ち運びしやすいようにしました。コントローラーも接続し、日陰に置きました。 
昨日、インバーターが変換できなくなるまで使いましたが、バッテリーは真ん中のインジケーターがうっすらとついています。 充電のインジケーターは、薄暗い感じです。 最大１２Ａのコントローラーに２．７５Ａのパネルからなのか、イマイチです。 太陽光線のせいかもあるかもしれません。 
お昼近くなると日差しが垂直になるので、パネルもべた置きです。 
午後は西側の通路においてみます。１時くらいでは、まだ日陰になっています。 
２時になり、ようやく日差しがあたるようになりました。これから発電をしてくれそうです。 
太陽が当たりやすいように横置き・直角にしました。気持ち良さそうです。 ＜ロス（損失）について＞ ソーラー発電に関わらず、発電にはロスがつきものです。 発電のロス、送電のロス、蓄電のロス、インバーターなら変換のロスです。 係数としては、 発電：80％（東向きであることや汚れなども影響） 直流電圧変換・送電：90％（ｺﾝﾄﾛｰﾗｰの性能や配線の太さ長さに依存） 蓄電：90％（バッテリーの種類に依存） 交流変換：85％（インバーターの性能に依存） これを全部勘案すると・・・ ５０Ｗ × ８０％ × ９０％ × ９０％ × ８５％ ＝ ２７．５４Ｗ 半減しちゃいました。 送電は太い配線を使ったり、配線を短くすることで逓減できますが、 発電・蓄電・変換はどうすることもできません。ベストな状態でも３０Ｗくらいでしょう。 今は、ベランダで３５度くらいの角度で固定し、配置しています。 初夏の天気の良い日は6時30分〜10時30分まで４時間くらい太陽光が当たります。 4時間×27.54W（1.67A）＝110W（6.68A） の発電計算になります。 でも、週末の1日午前だけでも充電できれば、一週間（9時間以上）はPCのモニターを使えるので、 実際はそれほどロスは発生していないのかもしれません。 東京は年間日照時間は5.84時間で1000W換算で3.6時間/日だそうです。 お日さまが出ていても、2時間は1000W以下（明るさが不足）ということでしょう。 東向きベランダで4割程度の日照だと仮定すると。 3.6×40％×27.54W(1.67A）＝39.66W（2.4A）/日 年間を考えると、あまり発電してません。 でもモニターだけなら、雨や曇り・バッテリー容量を勘案しても、 十分なシステムかもしれません。
＜追加編＞
新たに購入した１００Ｗパネル。かなり大きいです。サイズは935ｍｍ×850ｍｍかな？ 今までの５０Ｗも大きく感じましたが、
１００Ｗは更に大きいです。むしろ、５０Ｗが小さく感じます。今までと同じベランダ手すり前に３５度の角度で設置します。
５０Ｗパネルをどうするかというと、クーラーの室外機の上において、早朝６時から８時までの２時間の日射で発電するように、ほぼ垂直に置きました。、
２枚のパネルの配置です。角度の違いが一目瞭然です。どちらも日射時間や角度から同時に100％の発電出力が得られるわけではありません。つまり最大発電量の150Ｗを発電するタイミングはなく、それぞれの最適時間で発電をすることになるわけです。
それでも、天気の良い時はかなりの発電があるようです。バッテリー残量も３つ目のＬＥＤがつきます。かかった金額を再計算 ソーラーパネル（５０Ｗ） ヤフオク １２４００円 ソーラーパネル（１００Ｗ） ヤフオク ２３１００円 コントローラー（１２Ａ） ヤフオク ３４７５円 インバーター（２００Ｗ） Ｊマート ２９８０円 バッテリー（３８Ｂ１９Ｌ） オートバックス ３９８０円 絶縁テープ・カプラー・他 Ｊマート １９５８円 合計 ４７８８３円 今の電気料金換算だと、永遠に回収できそうに無いです。
＜活用編＞
ベランダに設置されている２枚のパネル。普段はPCのモニター電源に使用しています。停電の時は
バッテリー併用の非常用電源として活用できるようにしています。
意外ですが、日陰の午後や曇りの日も発電しています。発電量は1/3程度（50Wくらい）。 雨の日も発電していて、大体1/10（15W）くらいでしょうか。 全く発電していないのは夜だけのようです。 
配線をデッキの下を這わせて窓のそばに配置します。そこからインバーターを繋いでＰＣモニターに接続します。
ウサギの前がバッテリーからの延長コード（許容範囲60W）。そこから室内のインバーターに接続します。できれば、フル規格（200W）の延長コードがほしかったですが、売っていませんでした。自分で作るしかないようです。 
家で一番使っているメインマシン。昼間も夜も敦子さんがアルバイトのデータ入力などで使っています。以前は私のサブマシンのモニター（15inchモニター DC12V 30W）で直接接続で使用していたため、１回のフル充電で９時間でしたが、 インバーター経由の17inchモニター(AC100V 33W)の場合、稼動できるのは８時間くらいでしょうか。 発電している昼間も使用していますが、使用しているということは、その分、充電をしていない上、インバーターがあると減衰するので時間的に厳しくなるようです。夏のように毎日晴れていれば、問題ないですが、梅雨明け前の曇りや雨の日が連続すると、数日でバッテリーの電圧が下がり使用できなくなります。安定性は問題ありそうです。バッテリーを増強するなどの対策が必要かもしれません。
＜進化編＞
2011年夏 未曾有の扇風機欠品の中、ベランダは発電だけでなく朝顔も植えました。娘が学校の宿題か何かで栽培をしているらしいのですが、見た目に涼しいですね。 
2012年７月３１日、バッテリーケースを作成しました。ただの段ボールなんですが、バッテリーを納めて、コントローラーもすっきりと格納。 
2011年９月２３日、ACデルコが着ました。M31MF Voyager 計算上は135Aになります。これですぐにバッテリー切れを起こすことはないと思います。
 2012年５月２３日現在 上の画像のようなシステムとなっています。 晴れた日でメインバッテリーのACデルコがいっぱいになったら、充電器でサブバッテリーを強制的に高圧充電します。 コントローラーによる充電は、車両用バッテリーを限界まで充電できないようです。 |