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ソーラーパネルを使用した非常用自家発電を使ってみた(その1)   2011-5-23現在
今日は間違いなく平成23年5月23日の月曜日であります。サンデー毎日の年金生活をしている私にとっては月曜日だからと言っても、どうって事はありません。起床してから自分で決めた趣味とボランティアのスケジュールをこなせば良いだけですからね。誰に言われることもないし、遅刻や残業も関係ありません。意識して自分で自分をコントロールしなければなりませので、それが認知症防止に役立っているのだと思っています。

さて、お天道様(太陽光)のご利益を得て、鉛蓄電池に溜め込んだ「再生可能なエネルギー」を実際に使ってみることにしました。太陽からいただいたエネルギーを電気に変えて貯め込んでばかりでいては申し訳ありませんので節電に協力する意味も有って放電して見る事にしました。

私の無線室(アマチュア無線局:JA7BAL)と書斎を兼ねる6畳一間の照明は、13Wの蛍光灯型の電球、室内からの空気の排気と吸気(換気扇代わり)は13Wの機器組込用の空冷ファンを使用することで一晩過ごして見ることにしました。昼間にソーラーパネルで蓄電した電気を使用して晩酌をしましたが、静かでなにか心まで温かくなる感じがしました。やはり、自然のエネルギーはたとえようもないのですが、優しいものであることを体験することができました。
家庭用の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す。シール型の鉛蓄電池を2個置き、交互に補充電を繰り返しておりましたが、満充電になってしまいましたから、放電することにしました。 ごそこで、120WのDC-ACインバータを使って、左側のコンセントに照明用のネオボール電球(13W)を接続、右側には13.5Wの空冷ファンを接続して午後11時まで放電実験をすることにしました。
天井にネオボール電球を取り付けて点灯させました。普段は消灯している正方形の照明器具(30W×2灯)を使用しているのですが、今晩はご覧のとおり太陽からいただいたエネルギーで13Wの電球を点灯させております。壁に換気扇が見えますが、現在は停止中であります。 まぁ、明るさは白熱電球の40W相当だということですから、不便は感じません。昭和30年代を経験した私とっては懐かしいあかるさで、家族が揃ってちゃぶ台で食事した頃のことを思い出しております。壁にはDXCCのオーナーロールの盾が見えております。(関係者にしか分かりません)
室内の給排気の空冷用のファンです。この向きを変えることで、吸気と排気を手動で制御しております。13Wですから、扇風機の45Wよりは節電になるのですが直径が11cmの羽で風量がイマイチなのが気になります。 この他に予備の1台がありますから、夏の暑いときの扇風機代わりに2台使って節電に協力出来ると思います。50Hz/13.5Wだそうですし、50Hzと60Hz両用ですから便利に使えます。
東向きの窓にも同じファンを取り付けております。これは東北電力が提供している電源を利用しておりますから、停止中です。(^^; 今晩の蓄電池からの放電は、電球と空冷ファンで2Aの消費電流となっております。これだと蓄電池の容量から10時間程度は持つものと思われます。
今晩、午後11時まで放電した分は、明日の充電で補充できると思っております。こうして、日中充電した蓄電池からのエネルギーを利用して停電でもないのに、室内の照明と換気していることは大変気分が良いものです。商用電源とは関係なくスタンドアロンで交流電源を利用できるのですからね。

照明をLED電球にすれば電球型の蛍光灯よりも消費電流をより少なく出来ると思います。扇風機も微風とか涼風の位置で動作させれば消費電流が更に削減できます。このページを13Wの電球の照明で書いておりますが、室内が十分な明るさを保っておりますので全く不便を感じません。

この蓄電池が放電して使えなくなっても予備がありますから問題はありません。予備を使用中に使用済み蓄電池をソーラーパネルで充電すれば間に合うからです。
太陽は地球上の「生くとし生けるもの(全ての生物)」へ差別なく公平に照らしてくれます。この無尽蔵な太陽光線を利用しない手はありません。再生可能なエネルギーの中でも一番利用し易いエネルギーでしょう。この光のエネルギーを利用して発電した電気エネルギーを化学変化を利用して鉛蓄電池に蓄電させることで、自前の発電装置を持つことができます。

鉛蓄電池を充電する前は、陽極(+)も陰極(−)も硫酸鉛(PbSO4)ですが、充電が始まると、陽極が硫酸鉛から過酸化鉛(PbO2)に変わり、陰極は、硫酸鉛から鉛(Pb)に変化することで電気エネルギーを科学的エネルギーに変えて蓄えるのです。ですから、化学変化で水が蒸発するために時々、蓄電池の液面の水位を確認し、減っていれば蒸留水を補水しなければなりません。ただし、メンテンスフリー型やシール型の蓄電池は補水の必要はありません。

いずれにしても、ソーラーパネルは15年程度で発電能力が低下して来ますし、蓄電池も3年程度で性能が低下します。いずれは交換しなければなりませんが、それまでの恩恵を考えるとメリットの方が大きいと思います。
【専門用語解説】
・充電(Charge):電源より電力量を蓄電池に供給して極板に化学変化を生じさせる操作のことを言う
・放電(Discharge):化学的エネルギーが電力量にもどる過程を言う。

鉛蓄電池の充放電の化学方程式は、

 (陽極)           (陰極)
 PbO2 + 2H2SO4 + Pb = PbSO4 + 2H2O + PbSO4
(過酸化鉛)  (硫酸)   (鉛)   (硫酸鉛)   (水)    (硫酸鉛)

この式が左から右へ変化して行く状態を「放電」と呼び、逆に、右から左へ変化することを「充電」と呼んでおります。充電すると陽極側には水素ガス(H2)が発生し、陰極側では酸素ガス(O2)が発生しますが、ほとんどは結合して水となり、一部が外部に放出されます。

ですから、充放電を繰り返すと次第に水(H2O)が減って、蓄電池の電解液の水位が基準線より低くなっている場合があります。その場合は蒸留水を補水して基準線を保持してっください。電解液(希硫酸)の比重は1.2〜1.3ですから、比重計で計ると分かります。

また、普通の車用鉛蓄電池を充電する場合には換気に注意しなければガス爆発の危険がありますから、風通しの良い場所で充電してください。ただし、シール型鉛蓄電池は防爆対策がなされておりますから、その心配はありません。一般家庭の室内で使用する場合は、シール(密閉・密封)型の鉛蓄電池をおすすめします。

【鉛蓄電池の規格】
JIS規格では、 「55B19L」だとすれば、

55    19  
 1     2     3    4
1は、バッテリーの容量を表し、「55」は5時間率で11アンペアの電流を5時間連続して流せる性能があることを示しています。「60」であれば、12アンペアの電流を5時間連続して流せることになります。

2は、バッテリーの幅と高さを表し、A〜Hサイズまであります。「Bサイズ}の場合は129mm(幅)×203mm(高さ)のことです。

3は、バッテリーの長さで単位はセンチメートルです。「19」の場合は長さが19cm、「24」の場合は24cmです。

4は、ブラスとマイナスの極性位置を表し、右(R)か左(L)かを示しております。  (+)・・・(−)が「R」で、  (−)・・・(+)が「L」です。

自動車用のバッテリーの規格のRタイプとLタイプの違いは、ブラス端子とマイナス端子が左右入れ替わるだけです。左の画像はLタイプですから、−端子が左側、+端子が右側に配置されております。
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