我が家のソーラ発電概要

ソーラ発電の機器について

我が家のソーラ発電は3系統で構成して停電のことも少し考えて冷蔵庫/テレビを主に使用しています。「冷蔵庫の商用電源とソーラ発電した電源の切り替え」は気をつけて行っています。

1号機(105Wソーラパネル2枚+50Wソーラパネル1枚=260W)

➀105Wソーラーパネル2枚+50Wソーラパネル1枚
②MPPTチャージコントローラ(SR-ML2420 20A)
③リン酸鉄リチウムイオンバッテリー 12V100Ah 1台
④インバータ(LP-12V300W_2.0)

2号機(150Wソーラパネル1枚=150W)

➀150Wソーラーパネル1枚
②MPPTチャージコントローラ(SR-ML2420 20A)
③バッテリー(AZ Industrial Battery)12V58AH
④インバータ(300W SW300T)

3号機(80Wソーラパネル2枚=160W)

➀80Wソーラパネル2枚
②MPPTチャージコントローラ(SR-ML2420 20A)
③ACデルコボイジャーM31MF(12V115Ah)
④インバータ(300W Power Inverter)

ソーラパネルの特徴

(1)ソーラパネルの設置場所

ソーラパネルの設置場所 ベランダ

1号機(105Wソーラパネル2枚+50Wソーラパネル1枚=260W)と2号機(150Wソーラパネル1枚)を設置している場所です。
ベレンダとその下のサンルーム屋根を利用した設置場所で4枚が設置の限界です。

3号機(80Wソーラパネル2枚)
80Wソーラパネル2枚は1階の庭に設置してあります。

➀日照の状態(1号機と2号機)

1号機の105Wソーラパネルと50Wソーラパネルはベランダ内側とベランダ外側でサンルーム屋根の上に設置してあります。
そのため、105Wソーラパネルは太陽光があたり始める時間、太陽光があたらなく時間に差が発生します。合計で260WになりMPPTチャージコントローラ(SR-ML2420)の12VでのMAXです。

2号機の150Wパネルは設置場所が限界のため変換効率が高くてパネルサイズの小さなパネルを選定しました。

我が家では、この場所が日あたりの良い場所になりますが午後になると自宅そのものが日影を作ります。夏場は14:00を過ぎると日影になります。

②日照の状態(3号機)

1階の庭は冬至の頃は前の隣家の影響で11:00頃まで日があたりません。10:30から11:30頃まででソーラパネル2枚の全面に日があたるようになります。そして、1/2号機より西日ですが遅くまで日があたる場所です。

ソーラパネルの設置場所はとにかく日があたることが大事です。何度かのソーラパネルの移動を行い現在に至っています。
ソーラパネルの設置場所、設置方法についてまとめています。

(2)ソーラパネルの直列/並列接続の判断

1号機のソーラパネルに均一に太陽光があたらないのでパネル発電で電圧差がでるため105Wソーラパネルは直列接続でなく並列接続です。これに50Wパネルを並列で加えて合計260Wです。

直列接続は1枚のパネルとして動作するので影が入るとその部分が抵抗となって発電量が減ります。
ちなみに1/4が日影になると発電量はZEROです。電柱の影が入ったら1/10くらいの発電量です。

2号機は150Wソーラパネル1枚の単独です。動作電圧が22Vと高いため増設するパネルが見つからない状態でいます。

3号機は80Wソーラパネルを直列で接続しています。

ソーラパネルの直列/並列接続にあたっては同じ電気特性が基本です。105W/50Wパネルを並列にしていますが動作電圧が若干違いますが10%以内なので良しとしています。

(3)ソーラパネルの仕様(電圧/電流)

  動作電圧 動作電流 動作電力
 50Wソーラパネル 18.63 2.73 50
80Wソーラパネル 17.5 4.57 80
105Wソーラパネル 18.7 5.64 105
150Wソーラパネル 22.0 6.82 150

ソーラパネルで発電した電力はチャージコントローラでバッテリーに充電します。
チャージコントローラにはPWM制御方式とMPPT制御方式があります。どちらを選ぶかの重要な数値になります。
PWM制御方式とMPPT制御方式の発電効率の違いについて別ページでまとめています。

チャージコントローラの特徴

PWM制御方式とMPPT制御方式のチャージコントローラを使用しています。

1.PWMチャージコントローラ

PV-1212D1A 12Aを使用していましたがMPPTチャージコントローラにすべて変更しました。
PV-1212D1Aは夜間タイマー機能あり、LCDにより発電状況や過去3日間発電量が見えるので予備としています。

2.MPPTチャージコントローラ

SR-ML2420 20Aを使用しています。
発電効率は抜群、PCと接続して発電状況が確認できるソフトウェ ア(Solar Station Monitor)があります。
発電状況のどんな確認ができるのか?インストール方法/操作方法をまとめました。

Solar Station Monitorのソーラ発電状況の確認へ

Solar Station Monitorのインストール方法へ

Solar Station Monitorの操作方法へ

PWMチャージコントローラ/MPPTチャージコントローラ

PWM制御方式とMPPT制御方式の発電量の違いをしったのは、ソーラ発電を始めて1年を経過したころです。

3.制御方式毎の発電効率

MPPT制御方式は、理論的には100%で一般的な表現で97%以上と言われています。
②PWM制御方式は、ソーラパネルの動作電流を越えてバッテリーに充電することはありません。バッテリーの充電電圧はバッテリーの電圧より少し高くして充電します。12Vで充電したとすると下表のとおりになります。

  動作
電圧
動作
電流
動作
電力
充電電力
(発電効率)
 80W
ソーラ
パネル
17.5 4.57 80 54.8
(68%)
105W
ソーラ
パネル
18.7 5.64 105 67.7
(64%)
150W
ソーラ
パネル
22.0 6.82 150 81.8
(54%)

発電効率にこだわるならMPPTチャージコントローラを選択すべきと思います。私は環境的にソーラパネルの増設は難しいので小遣いの範囲でMPPTチャージコントローラに切り替えて行くつもりです。

もう少し詳しく下記ページにまとめました。

PWMとMPPTチャージコントローラの発電効率の違い

バッテリーの特徴

バッテリーはACデルコボイジャーM31MF(12V115Ah)を1台、AZ Industrial Battery(12V58AH)の2台を使用しています。

ACデルコボイジャーM31MF/AZ Industrial Battery

 

(1)バッテリー容量

➀ACデルコボイジャーM31MF(12V115Ah)
 12V×115A=1380W
②AZ Industrial Battery(12V58AH)
 12V×55A=660W

バッテリーの電圧と放電深度/寿命/充電電圧に係わるページを作成しています。

バッテリーは容量が多い状態で充電と放電を行うことで寿命が延びるのでバッテリー容量の半分(バッテリー電圧12V)まで使って半分以下になったら翌日の充電をまってバッテリー電圧13Vになったら使い始めるようにしています。

使用している家電製品のテレビ(60W)、冷蔵庫(40w)くらいなので晴天日は家電製品を使いバッテリー放電を行っていてもアブソープ充電状態になってしまいソーラパネルが発電した電気がかなり破棄されています。
(パソコン、携帯の充電、掃除機の充電、電動ドリルの充電などにも使用しています。)

12V58AHのバッテリーが寿命になったら容量の大きなバッテリーにしようと思っています。

インバータの特徴

インバーター 300W

インバーターは3種類を使用しています。すべて300Wの定格電力です。
➀LP-12V300W_2.0とSW300Tはまったく同じ機能でコンセントが2個、USBの口があります。
②Power Inverterはコンセント1個でUSBの口はありません。
私が必要な機能としてPower Inverterで十分で価格も安価です。

でも、仕様書ではわからない音の問題がありました。

LP-12V300W_2.0とSW300Tはテレビ60Wを利用してもファンは回転しないので静かです。
Power Inverterは60Wを使うと騒音状態になります。

LP-12V300W_2.0とSW300Tの仕様書を見ると温度センサー付きと細かい場所に書いてありました。でも、通販のページではそこまで見えません。

騒音がしないインバータの見つけ方が課題です。
DENRYOの製品を見ると温度と負荷によってファンが動作するとなっています。交換の時の候補にします。


ソーラ発電の履歴

2017年6月22日
ソーラ発電キット100wモデルを導入した。

2017年7月17日
ソーラパネル(105W)をコントローラセットで増設してソーラパネル(105W)2枚をそれぞれチャージコントローラの「Solar Amp B」に接続のチャージコントローラ並列接続とする。

2017年9月26日
バッテリー(12V58AH)を増設してバッテリー(12V58AH)2台を並列接続とする。

2017年10月11日
チャージコントローラを機種変更してチャージコントローラの「Solar Amp B」2個の並列接続からソーラパネル(105W)2枚の並列接続に変更してチャージコントローラ(PV-1212D1A)に接続する。

2017年11月7日
ソーラーパネル(150W)とチャージコントローラ(PV-1230D1A)を増設して合計で360Wの発電となる。

2017年12月3日
ソーラパネル(150W)の設置場所の移動に伴いチャージコントローラをテレコにしました。パネル電流とチャージコントローラ許容電流から見ると正当なところです。

2017年12月11日
電化製品の利用にあたりソーラ発電の電源側と商用電源を切り替えるためにDCS切替スイッチを設置しました。

2018年1月8日
DCS切替スイッチとインバータを購入してソーラ発電を2系統に分けました。

2018年4月14日
インバータを交換しました。
「300W POWER INVERTER」→「LP-12V300W_2.0」です。同じ300Wですが動作時の冷却ファンの騒音のためです。

2018年4月21日
バッテリーを12V58AHから12V115AHに交換
(105Wソーラパネル側)、アブソープ充電、フロート充電での太陽光発電が無駄が少なくなる予定です。

2018年5月8日
MPPTチャージコントローラSR-ML2420を購入して、150Wソーラパネルに接続。
80Wソーラパネル2枚を購入しました。合計で520Wになりました。
でも、日照条件が良くないので・・・。

2018年5月30日
MPPTチャージコントローラSR-ML2420を追加購入して、105Wソーラパネル2枚に接続。

2018年7月29日
MPPTチャージコントローラSR-ML2420を追加購入して、80Wソーラパネル2枚に接続。3系統すべてMPPT化しました。

2018年8月24日
・50Wソーラパネルを追加して105W×2枚+50W=260Wにしたが日あたりの良いところに設置できなかった。構想倒れです。
再度、設置場所移動を考えます。でも、延長ケーブルが必要になるのでかなり先になりそうです。
・電源切り替え機を260Wグループに取り付けた。冷蔵庫で使用です。外出の時も太陽発電が利用可能になりました。

2018年9月22日
1号機のバッテリーをリン酸鉄リチウムイオンバッテリー(12V100AH)に交換。



2018年3月
ソーラパネルの設置場所を2階のベランダの外側に移動しました。太陽発電を初めてから5回を越えてソーラパネルの移動
をしておりようやくですが満足いく発電になっています。
晴天日で80AHから90AHになりました。アブソープ充電でパネル能力を出し切れていません。バッテリー容量を大きくすればもっと多くの発電ができそうです。

2018年6月
2階のベランダに設置した太陽発電量が減ってきました。太陽の方位角が変わって来たことにより午後になるとパネルに自宅の影が入るためです。

 

電気料金の節約になっているか?
なっていません。ソーラ発電に係わる機器購入代金の回収は無理と思っています。でも、太陽のありがたさを実感しています。