REX@きみつ

ソーラーパネル(太陽電池)

当初、必要な電力は発電機で賄うことで低騒音の発電機を装備したのですが、実際面として、静かな場所での発電機の長時間使用ははばかれるものがあります。 一方、19インチの液晶テレビや電気冷蔵庫に加えてエンゲルの冷蔵庫を増設するに至って発電機以外からの電力確保が重要な課題になってきました。 特に平成22年の猛暑は冷蔵庫にとって過酷で、コンプレッサを回しっぱなしにしても冷やしきれないなような状況になっておりました。 補助バッテリーの性能劣化とも重なって昼間の冷蔵庫電源を確保しつつ、あわよくば補助バッテリーにも充電できるかもしれないとの思いから ソーラーパネルについていろいろ調べていたところ「オフグリッドソーラー」から比較的安価に入手できることが分かり、予算的にも無理のない範囲に収まりそうなので 設置に踏み切ることにしました。

ソーラーパネルの選定

選定にあたっては

  1. 冷蔵庫に必要な平均45W以上の電力は欲しい。
  2. 屋根上での移動に邪魔にならない(通路が確保できる)大きさであること。
  3. キャリアラック内での荷物搭載スペースがある程度確保できること。
などの条件を勘案しながら、できるだけ充電余力のある発電電力の大きなソーラーパネルを選定することにしました。 価格が手頃な「ネクストエナジー・アンド・リソース株式会社」製のソーラーパネルには 最大出力が125W,80W,40Wの製品があります。 その中から設置可能な最大出力125Wの「太陽光パネル HA-125-12 」を購入することにしました。 購入先はクレジットカードが使える直販サイト「オフグリッドソーラー 」の楽天店です。
125Wと言えどもソーラーパネルに最も良い条件を与えた時に発電できる電力です。 快晴ばかりではない天気に頼る仕組みですから、平均50Wが得られれば上出来だと期待しています。

メーカー: ネクストエナジー・アンド・リソース株式会社
型式: HA-125-12 キャッシュ

価格 41,000(円 x 1(個) (税込)
送料 1,360(円
合計 42,360(円
最大出力125W
開放電圧21.6V
短絡電流8.05A
最大出力動作電圧17.3V
最大出力動作電流7.25A
寸法1483x665x35mm
質量12kg

コントローラ

ソーラーパネルで発生した電気は電圧が大きく変動します。 発生した電力を効率良くかつ安全にバッテリーへの充電や12V電源として使用するにはコントローラが必須になります。 多くのコントローラは昼間にバッテリーに充電し、夜間に充電した電気を使用することを前提に作られており、 13.8Vを超える高い電圧で充電するモードで動作するとの説明がほとんどです。 当方の利用形態はソーラーパネルで発電した電気で直接冷蔵庫を作動させるというものですから機器保護の点から13.8Vを超える電圧になることは 好ましくありません。 乗用車の発電機と同様に13.8Vの定電圧で充電してくれるコントローラを探しましたが見つかりませんでした。 今回購入したのは未来舎PV-1212D1Aキャッシュ)で マイコン制御で充電電圧は調整可能との説明が決め手になりました。 ちなみに、オフグリッドソーラーではHA-125-12とセットで売られています。(価格 56,800 円 (税込)) コントローラは安川商事の楽天市場から送料無料の 13,540円 で購入しました。 (セットで買うよりちょっぴり割安でしたので!)

購入後、添付されている取り扱い説明書を見たところ、 出荷時設定がバルク電圧(終止電圧) 14.0V, フロート電圧(自然放電補充電圧) 13.4V, 均等充電は手動 になっていましたので出荷時設定のまま使用することにしました。 多くの製品について扱い説明書がホームページで公開され、製品選びの重要な資料になるのですが未来舎の製品については公開されておらず詳しい情報がわかりません。 キャンピングカー向けに良い製品を供給しているのですから是非とも取り扱い説明書を公開していただきたいと思います。

ソーラーパネル取付

ソーラーパネルが到着してから自宅の近くにあるホームセンターのジョイフル本田に取付金具を探しに行きました。 平面にはZ金具なるもので取り付けるのが一般的のようですがそのような気がきいた金具は置いてありません。 L金具を2個組み合わせてとかを考えながら探していると見つけましたこれです。


取付金具

金具の取付状況
長さ: 115mm
幅: 20mm
高さ: 29mm
厚さ: 3mm
穴径: 6mmネジ用

Z金具として使用するとネジ穴が1つしか使えません。 FRPに固定するとなると1つでも多くのネジで固定するのが安心ですので取付に苦労するのを覚悟でネジ穴2つを使うことにしました。 どんな覚悟がいるのか?やったことのある人はおわかりかもしれませんが真ん中の穴にボルトを差し込んで固定する時 ソーラーパネル側のボルトに手がかかりませんのでナットを締めこむとき空回りしてうまく締め付けられないのではないかとの懸念です。 反面、仕上がりは奇麗にできます。 1個600円と高価ですが手に入るものしか使えないのが悲しいところです。 ソーラーパネルには8個の穴がありますが残念なことに7個しか店頭にありませんでした。 再入荷を待っていると時間がかかりそょうなので1個手抜きすることにしました。


金具の取付完了

ソーラーパネルの取付状況

全体

コントローラ取付

取り付ける場所は運転席の後ろ側のセカンドシート横の壁にピッタリ収まりました。 ルーフ配線BOXからの配線はWimaxのUSBケーブル配線の時にさもありなんと仕込んでおきましたので簡単に引き回すことができました。


コントローラ

12月24日午後1時晴天での発電量
PV CURR:03.1A

セカンドシートの背もたれをセット

ソーラーパネルカットスイッチ取付

補助バッテリをコントローラ出力から切り離すとソーラーパネルからの電力の行き場所が無くなり電圧が高くなる現象が発生したことから、 REXを車庫に置いて補助バッテリを切り離した状態ではソーラーパネルからの電流をカットできるようにソーラーパネルとコントローラの間にスイッチを設けました。


左側のスナップスイッチ

(2011/03)

発電量は?

12月24日午後1時に自宅駐車場で測定したところ約3A(約40W)の電流が得られました。(上の写真) 晴天で最も条件の良い状況でしたがあいにく冬至で太陽高度が一番低い時でしたのでこのあたりのレベルかもしれません。
カーポート下での発電は全くありません。少しはと期待していましたが紫外線と赤外線を遮断する仕様のポリカーボネートが上にありますので致し方ありません。 逆に、紫外線と赤外線が十分に遮断され、車体とソーラーパネルが太陽の紫外線アタックから保護されていることが確認できたとも言えます。

日付時刻電圧電流電力備考
2011/05/0811:2013.27.7100晴天、西湘PA
2011/02/1313:3613.25.167晴天、幕張メッセ駐車場
2010/12/2413:0513.33.141晴天、自宅駐車場
 
※充電時のバッテリー電圧はソーラー電圧より0.1V低い電圧になっています。

(2010/12)

ソーラーパネルの増設

使う電力量が多いのとバッテリー性能の低下でとにかく電気が足りません。
近頃は一日でバッテリー電圧が下がってしまいます。
発電機からバッテリーに充電するにしても長時間を要することから騒音の観点から現実的ではありません。
ということもあってソーラーパネルを増設し、昼間に冷蔵庫へ電気を供給しながらバッテリに充電できる発電量を確保することとしました。

ソーラーパネルの設置場所

車両後部ルーフに荷物スペースとして確保していた場所に設置することにしました。
スペースとしては 1m x 1.5m ありますがルーフでの通路を考えると 1m x 1m 程度のソーラーパネルになります。
いざというときに荷物スペースとしても使えるようにソーラーパネルは取り外し可能な取り付け方法とします。

ソーラーパネルの選定

秋月電子通商で販売している格安の「太陽電池パネル 198W 日本製」画面のコピー)にしました。
予定寸法より大きい 1318mm x 1004mm になりますがその分発電出力も大きいのでルーフの作業用通路を犠牲にして何とか設置することにしました。
価格は通販で \34,000 なのですが店頭で購入すると \24,000 と一万円も安くなります。
そこで何としても店頭で購入することとし、車で東京へ出かけた際に秋葉原の店頭に立ち寄り購入しました。
事前に乗用車の後部座席寸法を測って準備万端と思いきや、いざ積み込みにかかるとドアの肘置きに当たってドアが閉まりません。 梱包寸法が分からなかったのでかくもありなんと持参していったカッターで段ボールの端を切り落としドアを強引に閉めて何とか落着しましたが あと5mmサイズが大きければ持ち帰りできないところでした。(汗汗・・・汗)
結構重いです。

◆最高出力(Pmax):198W
◆開放電圧:DC29.92V
◆短絡電流:DC8.67A
◆サイズ:1318mmx1004mmx46mm
◆重量:17kg
◆アルミパネル・簡易防水型
◆メーカー: ASAHI TECHNOLOGY

◆\24,000

参考資料

コントローラ

ソーラーパネルからの電流が大きくなるので設置済みのコントローラ(12A)では能力不足になるため交換です。
ソーラーパネルと同じ秋月電子通商で販売している「ソーラー充電コントローラーCXN40-1.1」 にしました。 (画面のコピー)にしました。

◆12V/24Vシステムを自動判別
◆逆流防止機構付
◆取り扱い可能最大電流40A
◆グランド(接地/基準電位)は「-」(
◆メーカー: ドイツ phocosAG(フォコス)

◆\12,000

取扱説明書

ソーラー充電コントローラーCXN40と接続して使用するLCDディスプレイも合わせて購入しました。
「ソーラー充電コントローラー用リモートディスプレイCXM-1.2」画面のコピー

◆コントローラ(M-02824)と接続して使用
◆ディスプレイ: LCD
◆太陽電池パネル電流、充電電流、蓄電池電圧、充電状態等を表示
◆パワーセーブモード: 1分以上無操作でディスプレイはOFF
◆最長7日間のデータロギング可
◆メーカー: ドイツ phocosAG(フォコス)

◆\4,000

取扱説明書


【使用を中止】

ソーラー充電コントローラーCXN40はバッテリーに充電できない現象が確認されたことから取り外すことにした。
原因はCXN40でのバッテリー電圧測定値が実際の電圧より高いことにあるようだ(断定はできないが?)
実際の電圧より測定値が高いと充電が不十分であるにもかかわらず充電が完了したとコントローラーが判断し
フロート充電モードに移行するとともにフロート充電電圧も低い値に設定されるためバッテリーへ電流が流れ込まないことになる。
バッテリとコントローラー間の配線(3.5sq)による電圧ドロップが影響している可能性がある(要再調査)
また、バッテリー充電電流や負荷電流が低いにもかかわらず電流の表示値が高い値を示しており発電側と負荷側との整合がとれない。
この現象は測定値がソーラーからの電流で余った電流はコントローラーが内部でアースへ捨てていると考えると理解できるが
利用している電流ではないので役に立たない。

以下の測定値はメーターの誤差があることを前提に見てください。
バッテリーはA系とB系を並列に接続しています。

バッテリー電圧・電流
□A系電流 □B系電流
□電圧
CXN40が0.7V高い

CXN40バッテリー端子電圧
CXN40の表示が0.4V高い

CXN40バッテリー端子電圧
CXN40の表示が0.3V高い

CXN40ソーラー端子電圧
電流値が大きい(12A)にもかかわらず
ソーラー端子電圧電圧(24.9V)が高い

バッテリー電圧・電流
□A系電流 □B系電流
□電圧
他の負荷があるもののCXN40電流が
バッテリに充電されていない

試しに以前使用していた未来舎のコントローラーを接続してみたところ適切な動作が得られた。

充電モード(ABSORB CHARGE)

バッテリー電圧(13.5V)

ソーラー電圧(13.8V)

ソーラー電流(13.2A)

なお、ソーラー電流(13.2A)はコントローラーの最大充電電流(12A)を超えているので
このままでは壊れる恐れがあり、上位モデルに取り換える必要がある。

(2014/04)

ソーラーパネル配線パーツ

2台のソーラーパネルを並列に接続し、増設ソーラーパネルは取り外しできるようにするため、配線にはMC4コネクタを使用しました。
購入したのは楽天の「エコテクshop」からです。

◆MC4 コネクタ

◆数量: 2ペア
◆@480 x 2 = \960

既設ソーラーパネル用と増設ソーラーパネル用

増設ソーラーパネルのMC4コネクタは規格が合わず交換しました。
◆MC4 Y字型 コネクタ

◆数量: 1ペア
◆\880

ソーラーパネル2枚を並列に接続します。
◆ソーラーケーブル延長ケーブル3m(2本1セット)

◆数量: 1セット
◆\1,630

MC4コネクタ付きです。

ソーラーパネルの取り付け

車両ルーフ後部に設置しました。
ソーラーパネルを極力低い位置に取り付けるため左右のルーフレールの下側にステンレスパイプを渡し、 ステンレスパイプの上側にソーラーパネルをL型のジョイント金具とUボルトで固定しました。
ステンレスパイプとルーフの隙間にはゴム製の防振パッドを差し込んでソーラーパネルの重量を支え、 ルーフレールとステンレスパイプのクロスジョイント金具への負担を軽減しました。

平面図


断面図



金具等
商品名 単価 数量 金額(税込) 購入先
★ジョイント金具27型Lステンレス
TRUSCO/TK27-L4S
¥493 4 ¥1,972 モノタロウ
★Uボルト (ステンレス)
大阪魂/M6×25A (1inch) 用
¥95 4 ¥380 モノタロウ
★防振パット
TRUSCO / OHS-10-50 (P)
¥56 6 ¥336 モノタロウ
★ステンレスパイプ
外形 32mm 長さ 1920mm (既設流用)
2 ジョイフル本田
★パイプジョイント金具
鉄 22mm x 32mm
ジョイフル本田
★ボルト・ナット・ワッシャ
ステンレス 6mm
ジョイフル本田
モノタロウなど


設置スペースとステンレスパイプ

増設ソーラーパネル

コネクタ

設置状況

コントローラとディスプレイ

発電状況

ソーラーパネル増設に要した費用は \50,000弱 でした。

発電量

10月17日は雲の多い日でしたが正午頃に直射日光状態で2枚のソーラーパネル合計で15.7A(約220W)の電流が得られました。
50%程度の電流(8A)で5時間発電すれば概略40Ah(500WH)の電力が期待できます。
※データは参考です。(コントローラ表示値と実負荷の値が一致しません)

日付時刻電圧電流電力備考
2013/10/1711:5014.415.7226直射日光、自宅駐車場
※既設125Wと増設192Wソーラーパネルの合計電流です。

ソーラー充電コントローラー取り換え

ソーラー充電コントローラーCXN40によるバッテリー充電が期待通りにいかないことからTracer-Tracer-2215RNに取り換えました。

取り換えに際してバッテリーとソーラー充電コントローラー間の配線を強化し電圧降下の低減を図りました。
コントローラーとバッテリー間の配線長は約5mです。


+側(透明BOXへの配線)

-側(車体アース)


配線図

改造前 改造後 備考
+ 3.5mm2 3.5mm2 並列 8mm2 配線8mm2を追加
- 3.5mm2 3.5mm2 並列 車体アース コントローラーの近くで車体アース

ソーラー充電コントローラーTracer-2215RNはソーラーパネルからより多くの電力を回収できる MPPT(Maximum Power Point Tracking) 内蔵のソーラー充電コントローラーです。

購入はYahooオークション(即決価格)で
\12,800 + 送料(\2,000) = \14,800 (Tracer-2215RN + MT-5(リモート液晶表示器) )
中国からの直送のため落札から配達まで約10日間かかりました。
DC/DCコンバーターを内蔵しているため放熱フィンがありサイズは若干大きめです。

・Tracer-2215RN仕様
・システム電圧:12V/24V
・定格電流:20A
・最大入力電圧:150V
・最大入力:12V260W、24V520W
・外寸:169 x 118 x 83mm
・重さ:0.95kg


均等充電(Equalization voltage)による高電圧を避けるためバッテリタイプはジェル式(Gel)を選択して使用しています。
このためブースト電圧が低めになりますのでソーラーパネルで満充電には至らないことになります。

• Control Parameter (Tem: 25℃)
Battery charging setting Gel Sealed Flooded
Equalization voltage - 14.6V 14.8V
Boost voltage 14.2V 14.4V 14.6V
Float voltage 13.8V 13.8V 13.8V
Boost return voltage 13.2V 13.2V 13.2V
Tracer-2215RN Technical Specifications

Tracer-2210RN / Tracer-2215RN メーカーHP
Tracer series MPPT Solar charge controller
Tracer-2215RN 取扱説明書
MT-5 メーカーHP
MT-5 取扱説明書

できるだけ多くの電力を得るため逆流防止ダイオードをシリコンダイオードから ショットキバリアダイオード に変更しました。
電圧ロスは約0.36V(コントローラー出力13A時)でした。

■2素子入りカソードコモン
■逆耐圧:45V
■最大電流:30A
■\100 x 2 = \200 (但し、3個入 1パック \300)
■購入:秋月電子


発電量
日付時刻電圧電流電力ソーラー電圧備考
2014/04/2313:0013.9V12.6A175W15.7V直射日光、自宅駐車場
※既設125Wと増設192Wソーラーパネルの合計電流です。

規格の異なる2枚のソーラーパネルを並列にしているせいかMTTPの威力が発揮されていないような気がします。
しばらく様子を見ていきます。

(2014/04)