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きょうは毒きのこ日和です

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あとぐ

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2023/03/24
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以前より太陽光発電には興味があったのですがパネル/バッテリ/コントローラと
乗り越えないと「不具合で状況が判っても修理できない」のが判っています。
また僕はサラリーマンなので発電時間の日中に不具合の対処は夜以降という問題も
抱えているので恐る恐る検討を行っています。

実はまだ仮運用程度です         
   24V系電圧で動く様にEDLC・バランサ・DCACインバータなど用意しました。
   あと中華ながら100W軽量ソーラーパネルを4枚も用意しました。
   各部位の電流量が判る様にしたい                 
   現在バッテリ部の電圧が判るのですか負荷機器に繋ぐと電圧が下がっていきます。
   残念ながら何W消費してるか判らないんですよね~。
   そう思うと何W発電したか判るのも欲しくなります。
   DCACインバータは24Vで正弦波のモノを用意しました     
   もやもやとイロイロしながらとりあえず購入しました。
   
   24V => 12V系は電線を太くする必要があり予算問題で辞めました。
          12V系同様に購入選択肢が多い24V系にしました。
   正弦波 => 矩形波タイプは扇風機等で異音したので敬遠
   1600W =>  SWON時の突入電流を考えて1500W以上を選定しました。
   ソーラーパネルは軽量100Wを4枚用意しました          
   物価高等での値上がりが怖いので楽天で100W4枚を35000円で買いました。
   手持ちの冷蔵庫は150Wなので周辺機器がボロくても昼間の電力は賄えそうです。

ソーラーの目標は家庭用冷蔵庫です。   
   ​別件で我が家の電力消費事情を調べている​のですが1日の電気使用分布など
   見ると、メインブレーカの代替えとか夢また夢のだと感じています。
   とりあえず冷蔵庫の電気代年間6万ぐらいをソーラー発電で担いたいトコロです。

各機構と部品              
   マキタ18Vバッテリの満充電電圧と同等の21Vを基本方針にしました。
   12Vか24Vに変圧してACインバータ部分を使うツモリです。
   ソーラー発電とバッファー部分                  
   発電した電気を21Vと12Vに調節する部分です。
   
   ・ソーラーパネル
    
    2020年に85Wパネルを1枚を送料込みで8千円程度で購入しました。
    実感として重たいです。素人が屋根上にパネルを何枚も設置するのを
    考えると、今後は重さと発電量でパネル選定したいです。
    2024年にDOKIO100Wパネル4枚を送料込みで34999円で購入しました。
    1枚が約1kgと凄い軽いのですが、どんな発電量になるか楽しみです。

  ・電圧レギュレータ(電圧CC/CV昇圧・降圧器)
    目標は155Wの冷蔵庫の連続稼働なので最低200Wの能力は欲しいトコです。
    出力側全てに逆流防止ダイオードを取り付けるベキカナーと思っています。

      ・EDLCとアクティブバランサーと鉛蓄電池
           
    バッテリは急激な大容量放電を行うと寿命が速く減っていくそうです。
    そこで大容量放電に適した12V系のEDLCを2本準備しました。
    21V電圧系で使いたいので均等な10.5V+10.5Vとなる様にアクティブ
    バランサーを付けています。(本当は30Vまで使えるが気にしないで使います
    自動車を持っている人は点検整備等で交換した古い鉛電池で遊べます。
                        (充電容量の割に凄い重いのでホドホドに・・・・

   バッテリーと充放電保護部分                   
   各セルの電圧状況を元に充電・放電を切り替える様に考慮しました。
   あとマキタ純正のBL1860でも使える様に考えていきたいトコです。
      


   放電部分                            
   21V電圧系という事もあり選択肢が少ないです。
   DCACインバータは24Vに昇圧して使うのが良いかなぁ?と考え中です。

   ・USB TYPE-C PDコントローラー
    
    使える電圧範囲が広いので無考慮で直結すれば動作します。
      まぁ・・・ 過放電の保護回路入れとかないとバッテリ死にますけどね~


   ACインバータ部分                       
   最終目標の冷蔵庫ですが通常運転は150W程度なので余裕!と思ってましたが、
   始動の一時期に2000Wぐらい必要だと判りアタフタしそうになってます。
   ACインバータ脇にEDLCを極太電線で繋いで瞬間2000Wに堪えるのが良さそう。
   プランA
     
     ACインバータから負荷機器までのRelayは市販されている様です。
     容赦無しの切り替えなので・・・・   まぁいっか・・・・


   プランB
     
     瞬停対策を考えた末に出てきた案で商用電源時の消費電力は考慮外です。
     バッテリ側電圧の低下検知で2個のリレーを順次切り替えていきます。
       ※EDLCの電圧が低く過ぎると安定化電源死んじゃうかもしれません。
      ※安定化電源側に大容量ダイオード繋いでリレー駆動辞めれないだろうか?悩み中~

   プランC 全部入れ
     おおむねプランBで良いかと思っていたのですが、ACインバータが
     死んだ際の最後の砦としてプランAが動く仕組みにすると安心そうです。


製作予定                
   既に一通りの部品は揃っていますが、安全+長寿命に運用する配慮が欠けています。
   今後はそういった部分を払拭していく製作を行っていきます
   ソーラーから接続する部分                    
     ・ソーラーの発電量を確認するメータ
     ・ソーラーからの電力を基幹部電圧に変換
     ・ソーラーへの逆流防止機構
   バッテリの充電放電機構(21V)                
     ・充電経路/放電経路の分離化
     ・3.0Vを切ったセルがあると放電完了 ・ 充電に切換え
     ・4.0Vに達したセルがあると充電完了 ・ 放電に切換え
     ・異常熱検知の監視
     ・異常熱検知後は機能停止
     ・充電側からの電力をバッテリ充電に変換
     ・放電側からの電力を基幹部電圧に変換
     ・バッテリの充電経路/放電経路での逆流防止機構
   基幹部(たぶん26V)                     
     ・銅バー端子台
   ​DCACインバータの機構(24V系たぶん28V)            ​
     ・DCACインバータ(購入品で済ませます)
     ・電圧が24Vまで上がるとインバータ起動可能になる監視
     ・インバータ起動スイッチ
     ・大電流の要求に耐える機構(EDLC使用で対処)
     ・供給量を確認するメータ
   商用電源(AC100Vを24Vに変換)             
     ・商用電源用安定化電源(購入品で済ませます)
     ・逆流防止機構


    ここからは太陽光発電を踏み出した時系列


2024年11月 AC出力周りの準備とソーラーパネルを買いました。
   ・DCACインバータ(正弦波・24V・1600W)のタイプを購入しました。
    これで突入電流ぐらいは余裕で耐えられるカナぁ・・・ と期待です。
   

   ・楽天でDOKIOソーラーパネル4枚を34999円で買いました。
     商品紹介では1枚1.05kgなので楽に設置できそうです。
     届いたソーラーパネルを持ってみましたがナルホドこれは軽いです。
     軽い=強度が弱いのイメージがあるので設置では思案が必要ですが
     重さ故に発生する事故は心配無さそうなので気が楽です。

    とりあえず検証のしやすい庭に設置しました。
    
    異形鉄筋と鉄柵を針金で固定するだけの簡単づくりにしました。
    強風でソーラーパネルが煽られるとヤバいのでチマチマ対策するツモリ。
    
    屋内に配線を引きました。 ※カーバッテリは屋外に置いて使います。



2024年8月 アクティブバランサーを使い18V~24V系電源の視野に入れます
   12V充電回路の検討は満足ですが、ACインバータを考えると極太配線が
   必須となるのでコノまま突っ走るのは割り切れないモヤモヤが残ります。
   そこでモヤモヤ解消で「僕のヤル気がでる仕様」を再検討したところ
   やっぱり「マキタ18Vバッテリー仕様!!」というオチになりました。

   そこで18Vバッテリの最大電圧21Vで成り立たせる事が可能かの検討で、
   EDLC2本直列+アクティブバランサーの21V充電検討を行う事にしました。
    
    構成図を書いてみましたがこの程度です。(12V系が余分ですが)
    電圧表示できる中華アクティブバランサーを購入して繋いで検証ですが
    特に問題無く10.5V+10.5Vでバランスして順次低下していきます。


   マキタ18Vバッテリーを充電・放電を切り替える機構を考えました。
    
    充電・放電・無接続の3条件が選べる様に考えています。
    放電側リレーの片側を細工して電気的に充放電を分離したいです。
      今はプラスマイナスを遮断していますが実際の回路を見て最適化します。
    この機構を複数個並列で運用する事で大容量化を図るツモリです。


   AC出力段の機構を考え中です。
     
     最終目標の冷蔵庫が始動時1500W程要求すると判りました。
     瞬間2000WインバータとEDLCを使った構成にする必要があります(汗
       EDLCが無かったら極太電線+大電流放電可能電池で力押しするしかありません。


   手持ちのDCACインバータ(矩形波)で確認してみました。
               冷蔵庫の電源オン始動に耐えるシステムを考えていると、
               使用するDCACインバータの電力供給が一番キツイと判りました。
               巷の対応は極太電源ケーブルをインバータ・DCACインバータ総てに
               使う作りで常時大電流まで対応可能な仕組が主流の様です。
     
               先日EDLCを1台追加したソーラー充電系に作り直しました。
               手持ちのDCACインバータが瞬間1200Wなのでお茶濁しで使用。
               貰った自動車用ブースターケーブルで大電流に耐えれる様にしました。
               これに過放監視と商用電源の機能付きリレーをつければ体裁が整います。
               これでポータブル冷蔵庫ぐらいは起動可能になりました。
     ただ矩形波出力が原因なのか?  扇風機を動かしましたがウルサイです。
     普通にコンセントで動かすと静かなので矩形波出力が怪しい感じデス。



2024年3月 USB TYPE-C PDアダプタ経由でノートパソコンを動かす
   12V鉛バッテリを繋いでソーラー環境っぽくなりました。電力消費も何とか
   したいですがAC出力は即電力枯渇に繋がるので無理・・ と思っていたら
   ​過去にUSB TYPE-Cで遊んでいた​の中にUSB TYPE-C電源を見つけました。
   
   ネタが見つかるとオモチャ箱から機材を探して配線するだけです。
   USB TYPE-Cから電圧調停するユニットもチョチョイっと自作しました。
   
   これで一応ソーラーパネルの電源でノートパソコンが使える環境ができました。
      変換効率はACインバーターより良いので・・・・  マシ?だと思う


2023年12月~2024年1月 自動車用バッテリーを仕入れました。
   嫁さんの軽自動車から交換で出てきた40B19バッテリーを貰いました。
   接続端子とCC-CV電源を購入して繋ぎました。現在は充電のみの構成です。
   
   40B19が12V28Ahとすると336WhでEDLCの14Wを足して350Whになりました。
   写真ではソーラーパネルからコンバータでMAX13.6Vにした後EDLC/鉛蓄電池に
   繋いでいます。   次は放電する為に監視機構を作らないといけないですね。

   欲しい監視&付加機能としては・・・?
     ソーラーからの電圧と電流
     バッテリから負荷への電圧と電流
     バッテリ満充電検知
     バッテリ満充電時に発電する電力の有効な使い道
     情報をGoogleSpreadSheetに更新する機能

   あとコッチも早く進めたいです・・・
     ​自作ポータブル電源との作成


2023年10月 事故をやらかしました
   先日の雨の際に雨樋にゴミが詰まっており越水が発生しました。
   その際にコントロールボードが雨水をかぶってこんな有様です。
   
   電気分解等が発生したのか状況は判りませんがボロボロです。
       一応コレでも機能しているラシイですが、廃棄します。


2023年3月24日 とりあえず配線して発電<>充電機構を動かし始めました。

   AliExpressで購入したパーツでコントローラーを作りました。
   
   ・ソーラーパネルの電圧を13.8V調整するStepUp-Down型のレギュレータ
   ・バッテリ電圧が指定値以下になると出力遮断するリレー
   手持ちのEDLCに繋ぐ用に、この2つで充電/放電コントローラーを作りました。

   作ってて判ったのは電圧計が無いと「状況が判らん問題」が発生します。
   
   なので簡易電圧計を追加してソーラーパネルまで繋ぐことにしました。
   ・電源=>EDLC2本並列(規格値/7Wh)
   ・レギュレータ=>出力設定13.8V(自動車バッテリーの充電電圧)
   ・遮断リレー=>11.0Vで遮断(インバーター動作電圧の下限
   数日間の動作を見ると、夕方18時頃の13.8V近辺~朝7時頃の6V近辺です。
                 EDLC2本で容量が15Wh程度しか無いので仕方ないですケドネ~

   
   一応インバーター越しにLED電球(5W)を点灯させることができました。
         充電した電源があっという間に消耗するのでマダ価値は無いです。


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Last updated  2025/01/06 12:43:26 PM
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