12v110Ahのシールドバッテリーで300wのカーボンヒーターを夜間12時間連続で使用できるのでしょうか?

本ブログの読者さまから質問を頂きました。
DIYソーラー(自作太陽光発電)やグリッド・タイ・インバーター(GTI)に興味をお持ちの方の参考になるかも知れませんのでご紹介いたします。


読者さまT氏からの質問

発電について色々とネットで調べていたらこのサイトにたどり着きました、非常に分かりやすくて楽しく拝見してます。

今回立地が悪く電力会社からの電線が引けないので自作でソーラー発電をしようと思ってるのですが、(3枚で)300w発電パネル&20Aチャージャコントローラーを並列で繋ぐと『16.68A × 3.5h = 58.38Ah』←一日当たり程度の充電量とのことなので、(3.5hというのは100%の日光で発電している時間と言う事なのでしょうか?)

現在使用予定で600w ( 300w )のカーボンヒーターを12v110Ahのシールドバッテリーで使用した場合600w÷80%÷110Ah÷7.5A=14時間?程使えるのでしょうか?

一応連続して使うのではなく恐らく日中600wで2~3時間、300wで夜間12時間連続で使用したいと思ってます。

ヒーター使用の際は1000w対応のインバータで大丈夫でしょうか?

素人なりに考えたのですが、どうすればいいのかご教授願いたいです!
よろしくお願いします


新潟おてんとサンの返答

はじめまして、Tさま。
メッセージをいただけて嬉しいです!

『12v110Ahのシールドバッテリーで300wのカーボンヒーターを夜間12時間連続で使用できるのでしょうか?』

について、僕なりに思うところを書かせていただきますね。


>>『16.68A × 3.5h = 58.38Ah』←一日当たり
>>3.5hというのは100%の日光で発電している時間と言う事なのでしょうか?

例えば、100W:5.56A:18Vといったパネルがあるとします。

これを南向き30°で設置した場合、晴天時で、
1日あたり、350Wh/18V:19.46Ah/18V、
といった電力を取り出すことができます。

明るい時間帯が8~14時間あるとしても、太陽(地球)は絶えず動きますからパネルとの角度が常に変わります。

100Wのパネルが100Wの発電をするのは、太陽との角度が良いときだけです。
1日の中でせいぜい1時間ほどでしょう。
ほかの時間帯は太陽との角度がついてしまうので発電量が減ります。
お昼に近いほど100Wに近い発電をして、日の出後や日没前なんかはほとんど発電しないっていう感じです。
で、1日に発電できる電力をトータルすると3.5時間分ほどっていう結果になるんですね。

ただ、同じ晴天時でも太陽光の強さには違いがありますし、季節によって日照時間や角度が変わってきます。
その辺を考慮して、南向き30°晴天時で概ね3.5h分の発電ができるという目安なんです。

季節が良ければ4.5h分くらい発電することもあります。
曇りや雨天では一切発電しないことだってあります。


>>600w ( 300w )のカーボンヒーターを
>>12v110Ahのシールドバッテリーで使用した場合
>>600w÷80%÷110Ah÷7.5A=14時間?程使えるのでしょうか?

さて、300Wの電気製品ですね。
交流直流の変換ロスを無視してW数だけで概算してみましょう。

W(電力) = V(電圧) × A(電流)
ですから300VAといえますね。

で、これを12Vのバッテリーで動かしますから、
300VA ÷ 12V = 25A
ってなります。25Aもの電流が必要ですね…。

これが14時間だとすると、
25A × 14h = 350Ah
ってなります。

たいていのバッテリーは14Vくらいありますから、
300VA ÷ 14V = 21.4A
21.4A × 14h = 300Ah
って感じでしょうか。

100Ahのバッテリーで300Wを14時間運用するのであれば3~4個必要な計算です。
あくまでも数値上の計算結果です。

さらに、ヒーターが必要な低温(と思われる)環境ですから、バッテリー自体の性能も落ちます。
つまり、取り出せる電流が減ります。

そして、以下のような変換ロスも発生します。
バッテリーからの直流電流をインバーターで交流に変換。
カーボンヒーター内でまた直流電流に変換してから熱に変える。
想像しただけでロスだらけですね・・・。

12V100Ahのバッテリー1個で300Wの機器を運用する場合、ロスも加味すると2時間ちょっと使えれば良い方なのかなと考えます。


>>一応連続して使うのではなく恐らく日中600wで2~3時間
>>300wで夜間12時間連続で使用したいと思ってます

曇りや雨天が続いた場合にも、同じようなペースで使う必要があるのか?
などによって必要なシステムは変わりますね。

仮に3日間ほどお天気がすぐれなかった場合、それでも夜間12時間は300Wのヒーターが必要な場合は、バッテリーだけで3日間運用できるだけのバッテリーが必要になるでしょう。


>>ヒーター使用の際は1000w対応のインバータで大丈夫でしょうか?

300W/600Wのヒーターで、それ以外に使わないのであれば1000Wあれば大丈夫でしょう。

800Wのものでも問題ありません。
インバーター自体が消費する電力も考慮して検討してみてください。


>>どうすればいいのかご教授願いたいです!

300Wを12時間だけで考えても、バッテリーの容量が必要になってきます。
100Ahのバッテリー4個あっても12時間持つかどうかっていうところでしょう。

タイマーや間欠運転で節約して、トータルで300W:8時間分ほどに抑えたり、そういう工夫が必要かと。

で、パネル300Wで12V100Ahバッテリー4個というシステムなら、バッテリー電圧を上げる方が安全です。
12V100Ahバッテリを4直列で48V100Ahとして使う感じです。
で、48Vバッテリーに対応したチャージコントローラーやインバーターを使います。

12Vで25Aもの電流を、48Vで6.25Aに抑えることができますよ。
48V系のシステムが無理なら、バッテリーを2つにして24V系のシステムも良いでしょう。

使いたい機器(トータルの電力)のダイエットを検討するか、バッテリーを増やすか、対処方法はどちらかです。
で、電流は低く抑えるのが安全、ですね。


バッテリーの容量と使える電力の関係をシミュレーション

こういうページもあるので、良ければ使ってみてください。

ちなみに、
・バッテリー電圧:14V
・バッテリー容量:400Ah
・バッテリー実効値:90%
・インバーターの消費電力:8W
・インバーターの変換効率:80%
というひいき目な数値をいれて計算すると、
300Wの機器なら13.09時間という結果を返してきます。


いかがでしょうか。
とりあえず思うところの走り書きなので、誤字脱字云々あるかと。

あくまで『新潟おてんとサン』の思うところであります。
コレが全て正しいとか、そういう意味合いの意見ではありません。

では、また何かありましたらお気軽に。



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