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ソーラーパネル(太陽電池パネル)を使用した非常用自家発電装置の一考察
ここで述べる非常用自家発電装置は、屋根に広範囲にソーラーパネルを貼り付けて発電することで、売電ができるような250万円から300万円もする本格的な太陽光発電システムではなく、ソーラーパネルで充電した鉛蓄電池と交流変換器(インバータ)による停電に備えた小規模な非常用自家発電について考察している。
2011年5月14日現在

東日本大震災では度々停電を体験したが、青森県の弘前地方は幸いにもガスと水道は通常通り使用できた。しかし、停電が長引いて困ったことがあった。照明はローソクでも灯油ランプ、懐中電灯や蓄電池(バッテリー)のランプで代用できたが、それ以外の電子レンジ、冷蔵庫、灯油を燃料とする給湯器、FF暖房機などは使用できなかった。

その上、エンジン発電機(ガソリンやカセットボンベを燃料とする)は被害地が優先で、私達のように被災地以外では当分入手困難であることが分かった。(インターネット通販やDIYショップなどの情報による)
それも長期間(六ヶ月以上)に渡るとなれば待っている事はできない。このことから、今後も化石燃料を用いるエンジン発電機は永遠に購入することはないだろう。(このことが非常用自家発電装置製作の動機となった)

何物も被災地優先は分かるが、そのために被災地以外の地域の消費者を無視して不便をあたえるような企業であれば存在価値はない。今年(2012年)になって、ようやく店頭にエンジン発電機や乾電池が山盛りに陳列されるようになったが、その売れ行きは芳しくない。当該商品が極端な品不足で買えなかったことへの反動もあり、意識的に買わないのだ。もちろん、私もそうである。

政府はこの夏に向けて家庭においても15%の節電をしなさいと言っていることから、照明程度であっても再生可能なエネルギーである太陽光を利用することで自家発電すればエコに協力することが出来、節電にも協力することが出来るし、停電対策にもなるために一石二鳥である。

そこで、500Wから1kW程度のDC−ACインバータを使用し、ソーラーパネルで鉛蓄電池へ蓄電する方式の非常用自家発電装置の実験をしてみた。準備した物は、ソーラーパネル(新品:30W/10000円)、充電制御器(1000円/中古品)、鉛蓄電池(12V/17Ah:5000円/中古品)、直流電流計・電圧計(1000円/中古品)、DC−ACインバータ(3500円と17800円)である。

シール型蓄電池(バッテリー)の容量が12V/17Ahと不足ぎみであるが、実験が成功すれば大容量のバッテリーに変更する予定でいる。総合計38300円となるが、手持ちの部品と配線などがあるために安価となっている。

市販のソーラーパネルを使用した非常用発電装置は安くても15万円〜24万円以上と高価であるが、自作すれば5万円程度で製作できるシステムである。ただし、ある程度の電気の知識を必要とすることは否定できない。ソーラーパネルも品不足で入手困難であったが最近では何とか買える様になってきた。
某メーカの中国製のソーラーパネルで容量も価格もリーズナブル製品である。日本製はこの価格の3倍はしている。 ソーラーパネル(太陽電池)の仕様はご覧の通りである。この程度であれば半日で12Vのバッテリーの充電は可能である。
これは某メーカーの十数年前の風力発電と太陽光発電の充電制御器である。故障していたものを修理して仕様している。現在はソーラーパネル用の充電制御装置を数千円程度で購入できるから、ソーラーパネルとセットで購入すると良い。。 メンテナンスフリーの鉛蓄電池(シールバッテリー)である。実験のために容量は小さいが、本格的になれば大容量のバッテリーに変更する予定でいる。500W以下で放電時間を気にしなければ問題ないと思っている。
最大で750W、通常500Wの出力があるDC−ACインバータである。これも通販によって安価で購入することができた。このほかに120Wのインバータも用意してある。 ソーラーパネルからバッテリーへの充電電流と発電した電圧を測定するためのメーターである。直流安定化電源装置からから取り出した中古品の計器である。
これがソーラーパネルを使用した非常用自家発電装置の全景である。照明用のネオボールの左側にはバテリーからの放電電流を測定する為の5Aの直流電流計が見えている。 120Wのインバータを動作させて13Wのネオボール電球と45Wの扇風機を動作させている所である。扇風機の風量も電球の明るさも十分なものであった。これで消費電流が4.5Aであった。
左図が今回実験に使用したソーラーパネルを使用した非常用自家発電装置の系統図である。ソーラーパネルは屋外に出すと汚れ(煤煙、黄砂など)や積雪などでメンテナンスが大変なため、屋内の出窓の南側に設置することで実験することにした。

曇り空であったが装置を組み立てて室内の窓際で実験してみると無負荷で20V前後の発電があり、負荷を接続すると12.5Vで40mA程度の充電電流を確認することができた。これだと補充電には十分間に合う値である。雲間から太陽が顔を出すとソーラーパネルによって12.6Vで800mA前後の充電電流を得ることができた。

今後も実験を続けるが、晴れの日で太陽光線を100%当てることができれば、これ以上の成果を期待できるものと思われる。(その後の実験では、快晴時に充電電流が13V/1.7Aという良好な結果を得ることができた)
そのため、この夏の電力不足による停電対策にもなることであるから、この装置を自作することで照明装置と扇風機を動作させてエコに協力したいと思っている所である。

政府はこの夏に向けて家庭においても15%の節電をしなさいと言っていることから、照明程度であっても再生可能なエネルギーである太陽光を利用することで自家発電すればエコに協力することが出来、節電にも協力することが出来る。

そのため、この夏の電力不足による停電対策にもなることであるから、この装置を自作することで照明装置と扇風機を動作させてエコに協力したいと思うのである。

エンジン発電機は化石燃料を必要とし、夜は騒音で住宅地では使用できないという不便がある。それに比較してソーラーパネルによる充電で動作する蓄電池であれば騒音も無くクリーンエネルギーによる発電であるから、夜でも気兼ねなく使用できる利点がある。

原子力発電もあるが、福島第一原発事故を見れば分かるとおり、いったん事故を起こせば悲惨なことになる。また、最終的に原発から出る高レベルの放射能廃棄物の処分地が決まっていないことなどから、今後は再生可能なエネルギーも取り込んでいかなければならないと思っている所である。
2011年5月15日の朝からパネルを東の出窓に置き、朝日を利用して発電させてみた。 ご覧の通り、1.2Aの充電電流が流れている。これで装置を十分に利用できることがわかった。
DC-ACインバータを使って13Wの電球を点灯させると、1.4A程度の放電電流が流れる。これに扇風機だと4.5Aとなる。 充電しながら、放電を繰り返してデータを取っている。上が、AC100V/120Wのインバータで下が100V/500Wのインバータである。
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