太陽光発電と伊豆高原のブログ

横浜から伊豆高原に2019年1月末に移住しました。野立太陽光発電を霞ヶ浦近辺で立上中のため茨城に活動拠点をオープンしました。太陽光発電と横浜・伊豆・霞ヶ浦近辺の情報やDIY、株式投資の情報を掲載しています。

タグ:バッテリー

こんにちは ふじやん です。

今年3月16日深夜に福島県沖で発生した地震の影響(火力発電所停止)で遠く離れた伊豆高原の我が家も数時間ほど停電しました。

以前より、冷蔵庫やリビングのテレビはオフグリッドソーラー(ソーラーパネル+バッテリー+インバーター)から給電し、停電しても稼働できるようにしていました。

しかし、地震後の停電時にTVの電源は入ったものの画面が映らず、また、ひかり回線とWiFiも使えなくなりました。

そこで、その対策としてDC出力の無停電電源装置を自作、停電時にも ひかり回線 や WiFi を使えるようにしました。

次は、テレビの停電対策です。

浴室天井裏に設置されているブースター電源↓と分配器です。
20220612DSC_0805
このブースター電源が停電でオフしたためTVが映らなくなりました。

この対策としては、以下の方法が考えられます。

(1)市販UPSをブースター電源に取り付ける
 20220612omron-by35s

(2)ACアダプターを使うタイプのブースター電源に交換、DC出力の無停電電源を自作してACアダプターの代わりに取り付ける
 20220625ブースター電源

(3)手持ちの小型ポータブル電源(バッテリー内蔵)をブースター電源に取り付ける
 20220626pt-power
  停電時に手動でポータブル電源からの給電に変更するため切替スイッチをあらかじめ配線し、ポータブル電源は浴室横にある洗面室の棚に置く

(4)分配器(1端子のみ通電)を全端子通電型に変更し、オフグリッドソーラーから給電されるリビングのTVからアンテナへ通電する(TVやレコーダーには通電機能があります)
 20220625bunpai

◆検討結果
(1)と(2)はかなりコストが掛かるうえにバッテリー機器を浴室天井裏に常設することになるのでボツにします。
(3)は、浴室横の洗面室に置くポータブル電源までの配線を通すため壁に穴を空ける必要があるため、これもボツです。
(4)は、全端子通電型の分配器に交換するだけですのでこれに決定します


早速、Amazonで分配器を購入し、交換しました。
20220626DSC_0806
交換後、正常にTVが映ることを確認してからブースター電源をオフにすると、あららTVが映りません。

TVのアンテナ通電機能はオンに設定しています。

う~ん、困りました。(^_^;)

ひょっとしたら、オフにしたブースター電源のところでアンテナへのDCがカットされている可能性があると思い、ブースター電源を撤去してみました。

無事、TVが映りました。(^^♪

これで停電になってもオフグリッドソーラーの電力でTVを見ることができます。




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こんにちは ふじやん です。

先日6/12、停電時にも ひかり回線 や WiFi を使えるようにDC出力の無停電電源装置を自作しました。↓

正常に動作していますが、バッテリー電圧が12.2V(=ACアダプターの出力電圧)とやや低めのため、サルフェーションによるバッテリー劣化が心配です。
20220614DSC_0873

注:鉛バッテリーは放電時、電極板の表面にサルフェーション(非伝導性結晶皮膜)が発生します。 この時のサルフェーションはとても柔らかい物質のため、すぐにバッテリーを充電するとサルフェーションは電解液に溶け込みます。 しかし、放電したバッテリーを長時間放置すると結晶化したサルフェーションが硬質化し充電しても電解液に戻らなくなり、バッテリー容量が減少します。

12.2V程度でもサルフェーションが発生するのかどうか不明ですが、念のため、バッテリー電圧をもう少しUPすることにします。

使わなくなったACアダプターをさがしたところ出力15V(2.4A)のアダプターがありましたので、これを使うことにします。
20220614DSC_0882
しかし、これでは少し電圧が高すぎますのでダウン・コンバーターで電圧を下げます。

以前、6Vバッテリーを充電するために使ったDCコンバーターを持っていましたので、これを使って電圧を下げます(出力電圧をボタンで調整)。
20220614DSC_0880
このコンバーターは電圧・電流計を内蔵していますので、先日取り付けた電圧計を外してこれを取り付けるためのホルダを端材で作ります。
20220614DSC_0878
ホルダにセットしたDCコンバーターを端材ケースに取り付けました。
20220614DSC_0881
DCコンバーターを付けた後の構成図です。
20220614diy-ups
DCコンバーターの配線が剥き出しなので端材でカバーします。
20220614DSC_0888
バッテリー電圧12.9V(電流0.85A)で、ちょうど良いぐらいと思います。

完成です!!

次は、TVアンテナ用ブースター電源の停電対策です。



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今年3月16日深夜(23時34分)に福島県沖で発生した地震の影響で遠く離れた伊豆高原の我が家でも停電が発生したことを4/21の記事にてお伝えしました。

この時、オフグリッドソーラー(ソーラーパネル+バッテリー+インバーター)に付けてある電源自動切替器は電力会社側に切り替わっていましたので、これをインバーター側に手動で切り替えてテレビの地震情報をみようとしました。

しかし、インバーター出力でテレビの電源は入りましたが画面が写りませんでした。(^_^;)

仕方がないので地震情報はスマホで確認し(WiFiも使えなくなりスマホの回線だけが頼りでした)、その日はおとなしく寝ることにしました(翌朝までに停電は復旧していました)。

後日確認すると、風呂場の天井裏にTVアンテナのブースター用電源(DC15Vを供給)があり、それが停電でオフしたことがTV画面が写らなくなった原因でした。

そこで、停電時でもそれら(テレビとWiFi関連機器)を使えるようにしたいと思います。

まずは、WiFi関連機器にUPS(無停電電源装置)を付けることにします。安価なUPSを探しましたが、正弦波出力だと小型製品で1.6万円ほどかかります。
20220612omron-by35s
また、バックアップできる時間がちょっと短いようです。
20220612backup-jikan
負荷20Wの場合で90分しか持ちません。

WiFi関連機器は、ひかり回線のDSUとWiFiルーターですが、これに加えてネットワークHDDを無停電電源装置に繋げたいと思います。
20220612DSC_0876
確認するとこれら3機器ともACアダプターを使っていますので、DC出力の無停電電源装置を作りこれをACアダプターの代わりに繋いでバックアップ可能時間を長くすることにします。

◆バックアップ時間を長くする方法
・バッテリー容量を大きくします 7Ah → 20Ah
・市販UPSはバッテリーの12V直流をAC100Vに変換して供給しているので変換ロスが生じますが、自作UPSではバッテリーのDCをそのまま供給します
20220612sihan-ups

ただし、ひかり回線のDSUはACアダプターが5V出力(電流1A)でコネクタを見るとUSBタイプBになっていましたので、車用のUSB変換アダプターが使用できそうです。

ダイソーで買って以前に使っていたUSB変換アダプター(1口タイプ)がありましたのでこれを使います(現在はUSB2口+シガーソケット付きを車で使用しています)。
20220611usb-socket
バッテリーは Amazon で下記を調達しました。
20220612battery
また、バッテリー電圧をチェックするために電圧計を付けます。
20220612volt-meter
バッテリーの上にUSBアダプターや電圧計を取り付けるために端材でケースを作ります。
20220612DSC_0867
端材で作ったケースにアダプタや電圧計を取り付けバッテリーに被せました。
20220612DSC_0868
ひかり回線DSUの下段に自作した無停電電源装置(バッテリー)を設置しました。
20220612DSC_0873
無停電電源装置の構成図です。
20220612diy-ups
これで停電してもWiFiとネットワークHDDを使用できます。(^^♪

ただし、バッテリー電圧が12.2Vとやや低めです(ACアダプターの出力が12.2Vのため)。

鉛バッテリーは満充電(約13V)に近い状態を維持した方が劣化が少なく寿命を保ちます。

注:鉛バッテリーは放電時、電極板の表面にサルフェーション(非伝導性結晶皮膜)が発生します。 この時のサルフェーションはとても柔らかい物質のため、すぐにバッテリーを充電するとサルフェーションは電解液に溶け込みます。 しかし、放電したバッテリーを長時間放置すると結晶化したサルフェーションが硬質化し充電しても電解液に戻らなくなり、バッテリー容量が減少します。

12.2V程度でもサルフェーションが発生するのかどうか不明ですが、念のため、後日 別のACアダプターを探してバッテリー電圧をもう少しUPしたいと思います。

また、風呂場の天井裏にあるブースター電源についても停電対策を検討することにします。
20220612DSC_0805




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手持ちのデバイス(機器)で大容量ポータブル電源を自作中です。
20210124_182008
このポータブル電源は主に車で使用することを前提にしていますので、ソーラーパネルとACアダプター(or小型バッテリー充電器)からの充電に加えてシガーソケットからの充電機能(走行充電)が必要です。いわゆる3Way充電です。

ポータブル電源のバッテリー電圧が低い時(~12V程度)はシガーソケットからのケーブルをそのままバッテリーの充電端子に繋げば充電できますが、車のバッテリー電圧と同程度(走行時は約13V)になるとあまり充電できなくなります。

それらの問題を解決するため走行充電器が市販されており、
20210128newera

走行充電器が充電するサブバッテリーにあわせて充電電圧を可変して適切に充電します。(注:キャンピングカーなど更に大容量のサブバッテリーを付ける場合に大電流で充電するために使用されます)

一方、自作中のポータブル電源にはソーラーチャージコントローラーを付けて、バッテリーにあわせて適切に充電する機能を備えています。

ただし、ソーラーパネルからの電圧は(パネル容量や仕様で異なりますが)通常、15~30V程度あるためチャージコントローラーがこの電圧を適切に下げて充電します。

従ってシガーソケットの電圧(12~13V程度)を15V程度に昇圧してからソーラーチャージコントローラーに加えると良いことになります。(注:シガーソケットを使用する場合は110W以下で使用する必要があります)
20210128juden-circuit
そこで昇圧型のDC-DCコンバーターを購入して取り付け

そこにシガーソケットに接続するケーブルを繋ぎました。
20210128_154442
また、ソーラーチャージコントローラーのLCD表示にて充電中であることはわかりますが、充電電流がどの程度かわかりません。(電流を表示できるコントローラもありますが、サイズが少し大きくなり価格もUPします)

そのため安価な電圧電流計(手持ち)を取り付けることにします。
(取付前)
20210124_182554
(取付後)
20210128_154843
充電電流5Aで充電中です。これで充電状態が分かりやすくなりました。

これまでの関連記事はこちらです。







それでは、1/26~1/27の発電量です。(各発電所の仕様はこちらです)


1/26の5基合計の発電量は881kWh(日想定差-129kWh)で、1/27は427kWh(日想定差-583kWh)でした。
20210127pv
月発電量は25,739kWhで想定差は1/25の-806kWhから-1,517kWhへ拡大しました。
20210127pvm
前年同月比は1/25の+2,049kWhから+2,694kWhに伸長しました。

このことから昨年1月は天候が良くなかったことがわかりますね。

今日も一日雨模様(東京は雪も舞ったようです)で発電量伸びていませんので、今月の想定比マイナスがほぼ確定です・・・(^_^;)



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前回記事にて、ブレーカーが落ちてヒューズが切れた原因はDC-ACインバーター(正弦波1500W)が故障したためであることをお伝えしました。

そこで代わりのインバーターをネットで探したところ、無線リモコン付きのインバーターを見つけました。(24V入力、正弦波出力2000W)
20201011inv1
長雨が続いた時など、バッテリーの電圧が低下しインバーターがアラーム音を出して停止することがありました。

その場合、バッテリー電圧が戻ってもアラームが解除されないため、部屋から外に出てインバーターの電源スイッチをオフ→オンする必要があり手間がかかっていました。(^_^;)
(有線のリモコンが付いていましたが外から部屋の中への配線が難かしいので有線リモコンは使っていませんでした)

無線リモコンがあれば、2階の部屋からインバーターの電源スイッチをオフ→オンできますので便利です。
20201011inv2
注文したインバーターが昨日届き、
20201011_163956
今日は久々に天候も回復しましたので、バッテリー(5組)からインバーターへの接続部の回路↓
20201009_142902
とインバーターを取り付けました。
20201011_165302
20201011_165333
リモコン↓でオン→オフできることも確認しました。
20201011_173410
バッテリーとインバーターを収納したボックスです。
20201011_173045
日が暮れてきましたので、今日はここまでです。


それでは、10/9~10の発電量です。(各発電所の仕様はこちらです)


10/9の5基合計の発電量は僅か233kWh(日想定差ー828kWh)、10/10も僅か214kWh(日想定差-846kWh)でした。
20201010pv
10月の発電量は7,814kWhで想定差は10/8の-1,115kWhから-2,789kWhに拡大しました。
20201010pvm
前年同月比は更に酷く10/8の-2,230kWhから-4,957kWhに拡大しました。

う~ん、今月も7月のように大幅マイナスになりそうな気配が漂ってきました。(^_^;)



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前回までにパネル6枚を架台に載せ、
20200925_140744
(残る2枚は庭で運用中のパネルを移設予定)
プラボックス2個にソーラーチャージコントローラーを収納し取り付けました。
20200925_131926
今日はその続きです。

追加のプラボックス2個にコントローラーを収納して
20200929_160831
取り付けました。
20200929_170034
(仮設置で動作テストを行ったコントローラーです)

次は、バッテリーです。

今まではディープサイクルバッテリー(S27MF)6個とリチウムイオンバッテリー2個、計8個のバッテリーで運用していました。

パネルが計8枚になり、チャージコントローラーを8個、12Vバッテリー各2個の計16個のバッテリーを揃えると良いのですが、予算の都合もあり、とりあえず今回はチャージコントローラー6個、バッテリー6組(計12個)の構成とします。

注:2個のコントローラーはパネル各2枚を接続します。

バッテリーが4個増えますので配置場所を整備します。
20200929_155851
エアコン室外機の向こうにコンテナボックス2個をくっつけて並べようとしましたが、奥側のボックスとムクゲの木の間が狭すぎて(メンテ時などに)通れなくなります。

そこで奥側ムクゲの木の向こう側に少し離して配置しました。

コンテナボックス2個に計8個のS27MFバッテリーを収納します(4個は注文中です)
20200929_155915
S27MFの残る2個はDC-ACコンバーターの収納ボックスに配置し、
20200929_160642
リチウムイオンバッテリー2個には別のボックスを用意することにします。

今日はここまでです。


それでは、9/27~9/28の発電量です。(各発電所の仕様はこちらです)


9/27の5基合計の発電量は797kWh(日想定差-436kWh)、9/28は1,658kWh(日想定差+426kWh)でした。
20200928pv
9月の発電量は30,797kWhで想定差は9/26の-3,695kWhにから-3,705kWhに拡大しました。
20200928pvm

昨年9月との差異も9/26の-4,209kWhから-4,617kWhに拡大しました。


昨日9/28は久々の秋晴れで想定を上回り、今日も秋晴れ予報だったのですが、曇天でした。

う~ん、明日秋晴れになっても焼石に水ですね。(^_^;)


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昨年、DIYでリチウムイオンバッテリーを作成し、
20191116_134228
2個の鉛バッテリー(軽自動車用)と組み合わせて庭の照明5灯と防犯カメラの電源(DC12V)として使っています。

しかし、先日7/10の夕方、庭の照明が点灯していないことに気が付きました(12Vタイマーで夕方点灯、深夜零時前に消灯している)。

故障したのでしょうか?

バッテリーは、庭に置いたソーラーパネル(50W2枚)で充電しています。
20191204_113900
パネル背面に置いたBOXにバッテリーを収納しています。
20191204_123231-
右側のBOXに自作のリチウムイオンバッテリー、
20191204_123008
左側に、ソーラーチャージコントローラーと車用のバッテリー40B19(12V・28Ah)2個を収納しています。
20191204_122948-
↑の写真は昨年撮影したものです。

BOXを開けて、バッテリーの電圧を確認すると10V以下になっていました。

故障ではなく、充電不足による過放電が原因のようです。

車用の鉛バッテリーは過放電させるとバッテリーが劣化します。

注:リチウムイオンバッテリーは20%程度まで放電しても大丈夫ですが、鉛バッテリーは放電を75%程度に留めないと劣化が早まります。

う~ん、鉛バッテリーが劣化した可能性があります。

昨年の記事を読むと、雨天3日で過放電の可能性があると記載していました。

「好天でバッテリーが満充電の場合、容量は充分ですが、雨天が3日も続くと足りなくなりますね(好天の場合は400Wh/日程度の発電量を期待できますが、雨天の時は50Wh/日程度迄低下します)。」

稼働後しばらくは、雨天の時にバッテリー電圧をチェックしていましたが、これまでは連続した雨天でも問題なかったので、電圧チェックを怠っていました。

BOXのバッテリーを取り出し、バッテリー充電器で充電したところ、
20200712_204326
自作リチウムイオンバッテリーは大丈夫でしたが、
20200713_093922
鉛バッテリー1個(使用開始が古い方)は容量が極端に減少していました。

この鉛バッテリー(2個の内1個)は5年近く使用していますので寿命が到来したようです。(今回の過放電が寿命になるのを早めたようです)

とりあえず、鉛バッテリー1個と自作リチウムイオンバッテリー1個を充電して稼働を再開させ、Amazonでバッテリー1個を注文しました。

バッテリーが届きしだい追加したいと思います。


それでは、7/12~7/13の発電量です。(各発電所の仕様はこちらです)

7/11の5基合計の発電量は1,216kWh(日想定差-214kWh)、7/12は1,608kWh(日想定差+179kWh)でした。
20200712pv
昨日は久々(10日ぶり)の想定差プラスになりましたが、差異は7/10の-3,879kWhから-3,913kWhに拡大しました。(^_^;)
20200712pvm
昨年7月との差異は+223kWhから+909kWhに拡大しました(昨年7月は過去10年でワーストの日射量でした)。



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