こんにちは ふじやん です。

先日、オフグリッドソーラーで使用するためにディープサイクルバッテリーの容量をチェックしましたが、ディープサイクルバッテリーを使用する理由は、世の中のリチウムイオンバッテリー蓄電池の価格が高すぎる!ためです。

容量が2桁kWhの製品は3桁万円以上で、容量がすくないもの(1桁kWh)でも数十万以上しています。
・Panasoicで容量5kWhが85.8万円です。
20191017panasonic
・ニチコンで容量2kWhが約47万円です。
20191017nichikon
しかし、ディープサイクルバッテリーも以下のデメリットがあります。
(1)容量はかなりあるものの、長時間(20時間ほど)かけて少しづつ電気を取り出す必要があります(20時間率の容量が記載されている)
(2)また、容量の50%程度までの使用に留めないと寿命劣化が早まるため、容量の半分程度しか使用できない〔リチウムの場合は容量の85%程度を使用できる〕
(3)重量がある

(1)と(2)のデメリットがあるため、オフグリッドソーラーとして使用するためには、バッテリーの個数を増やす必要があります。

12V・90Aで1080Whの場合、バッテリー20個で1080Wh×0.5×20=10.8kWhまで使えますが、20時間率のため、1080÷20=54Wが20個で1時間に使える電力は約1kWhになります。(一時的には1kWを超えても大丈夫です)

ただし、20個orそれ以上のバッテリーを揃えるのは多すぎるため、リチウムイオンバッテリーと組み合わせることで、バッテリー個数を減らしたいと思います。

高いならDIYで作ってしまえと言うことで、リチウムイオン蓄電池作ってみたいと思います。

Amazonで18650タイプの5000mAhバッテリーが4本1,380円で販売されていましたので、電池ホルダー、BMS基板(リチウムイオンバッテリーの充放電を管理)とともに調達しました。
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18650のバッテリーは単3乾電池より大きく↓、ノートパソコンのリチウムイオンバッテリーパックには通常18650のバッテリーが数本入っています(リチウムポリマーを使用している場合もあります)。

テスラの電気自動車にはPanasonicの18650リチウムイオンバッテリーが数千本搭載されています。
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リチウムイオンバッテリーは、過充電などで発火するリスクがありますので、BMS基板で充放電を管理します。
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まずは、18650バッテリー3本を直列に接続してBMS基板で制御するミニセットを作り、機能と容量をチェックしたいと思います。
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↓の充電器からミニセットのリチウムイオンバッテリーを充電します。満充電は4.2V×3で12.6Vです。
20191020_200146
12V・3WのLED電球をつないで放電のテストを行います。充電器からはずすと11.9Vで、満充電に至っていませんが、テストを続行します。
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LED電球を点灯すると11.7Vに低下しました。開始時刻は18時15分頃です。
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24時47分の前にLED電球が消灯しました。
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バッテリーの電圧を確認すると10.9Vありました。このBMS基板は11Vを下回ると出力を停止するようです。
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↓は、Panasonicリチウムイオンバッテリー2800mAhの放電特性図です。
20191021リチウムイオン放電特性panasonic
2.5Vで放電を停止しますが、3V近くまで使えそうです。メーカーも異なるため同じではありませんが、9V(1本あたり3V)付近までテストしたいと思います。

そこで、翌朝、バッテリー出力端子にLED電球をつなぎ、放電テストを再開しました。
20191021_092309
しかし、10分ほど経過してバッテリー電圧が10.5VになったあとLED電球が消灯しました。

10.5V以下ではLED電球が点灯しないのかと思い放電テストを終了しました。

5000mAh×3.7V=18.5Wを3本で55.5Wになります。70%程度(変換ロスなども考慮)を使用できるとすると55.5W×0.7で39Wになり、3WのLED電球を13時間ほど点灯できます。

6時間ほど3WのLED電球が点灯することを確認しましたが、容量は5000mAhの半分以下のようです。

実容量はもっと少ないとネット上での指摘もありましたので懸念はしていましたが・・・

ちなみに、表記の容量では、12本で蓄電池を構成すると3.7V×5000mAh×12=222Whになり、24本で444Wh、96本では1.77kWhのリチウムイオン蓄電池になります。

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それでは、10/19~20の発電量です。(各発電所の仕様はこちらです)

10/19の5基合計の発電量は僅か492kWh(日想定差-569kWh)、10/20は882kWh(日想定差-179kWh)でした。1kw・日当たりの発電量は2.64から2.55kWhにダウンしました。
20191020pv
月発電量は20,134kWhで想定との差異は10/18の-326kWhから-1,073kWhに拡大しました。
20191020pvm
想定との差異が4桁に達しました。挽回したいと思いますが、天気が冴えません・・・ (^_^;)
20191019tenki10



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