ソーラーパネルとチャージコントローラーの仕様をよく確認してトラブルを回避しよう!

チャージコントローラーの仕様をよく確認してトラブルを回避しよう
新潟おてんとサンの元には様々なお便りが寄せられます。
たくさんの方に参考にしていただいて非常に嬉しく思います!

さて、新潟おてんとサンに寄せられるお便りには質問が多いのですが、良く見かけるのが
チャージコントローラーを破損してしまった
といった内容です。

ソーラーパネルやチャージコントローラーには様々なタイプがあり値段も幅広いです。

新潟おてんとサンがDIYした100Wソーラーでは数千円の安価なチャージコントローラーを使いました。
ですが、作りたい規模や、使いたいソーラーパネル、バッテリーなどの構成によって、チャージコントローラーは慎重に選ばなければなりません

・チャージコントローラーの選択ミス
・パネルの構成ミス
・バッテリーの扱いや接続ミス
どれを取っても発火のリスクを抱えてしまいます

今回は、DIYソーラー初心者の方に向けた、
ソーラーパネルとチャージコントローラーの仕様をよく確認
して、DIYソーラーにおけるトラブルを回避するポイントを考えてみます。

大まかに、
・システム電圧って?
・ソーラーパネルの仕様をシッカリ確認
・インバーターはバッテリーに接続しよう
・15Wのソーラーパネルの場合
・100W前後のソーラーパネルの場合
・200W前後のソーラーパネルの場合
・チャージコントローラーの仕様をシッカリ確認
という順で書いてみますね。


システム電圧って?

要は、充電するバッテリーの電圧だと思ってください。

バッテリーといっても、
・自動車用の12Vバッテリー
・バイク用の6Vバッテリー
・船舶やキャンピングカーなどで使うディープサイクルバッテリー
・スマートフォンのバッテリー
などなど、たくさんの種類があります。

DIYソーラーでよく使うのが12Vバッテリーですね。
これはシステム電圧12Vとか、12V系とかっていう呼び方をされます。

12Vバッテリーに充電するからシステム電圧12Vという見方でよいでしょう。

同様に、
6Vバッテリーに充電:システム電圧6V:6V系
24Vバッテリーに充電:システム電圧24V:24V系
36Vバッテリーに充電:システム電圧36V:36V系
・・・
といった感じです。


ソーラーパネルの仕様をシッカリ確認

ひとえに『ソーラーパネル』といっても、
・5W~20Wといった小型のもの
・200Wを越す大型なもの
まで、簡単に手に入れることが出来ます。

その中から自分の用途に合ったものを選ぶのですが、注意して欲しいポイントがあります。

W数だけでなくて細かい仕様もキッチリ確認する
ということです。

同じ出力(W数)でも出力する電圧と電流に違いがあるので、出力(W数)だけ見て安易にソーラーパネルを選んでしまうと思わぬトラブルを起こしてしまう場合があるのです。

※電力と電圧と電流の関係は、
P=VI
P(電力W) = V(電圧V) × I(電流A)
電力W = 電圧V × 電流A
で求められます。

以下に、いくつかのソーラーパネルを例にして、使用を確認するポイントをまとめてみます。


インバーターはバッテリーに接続しよう

インバーターで必要な電流がチャージコントローラーの許容を超えてしまうことが多々あります。
なので、特別な理由がない限りは、インバーターはバッテリーに直接接続するようにしましょう。

新潟おてんとサンの場合は、チャージコントローラーのモニター機能を使いたかったという理由で、チャージコントローラーの『LOAD』端子にインバーターを接続して使っています。

また、本ブログの記事でつかっている解説図では、バッテリーの接続方法を分かりやすくする意図で、チャージコントローラーにインバーターを接続した図を使って解説しています。

チャージコントローラーの『LOAD』端子の仕様を超える負荷を接続してしまうと、当然ですがチャージコントローラーは破損してしまいます。

基本的に、インバーターはバッテリーに接続と覚えておいてください。


15Wのソーラーパネルの場合

6V系用と12V系に適したパネルが存在します。
※他にもあるのですが、今回はこの2種類を例にしてみます。

・定格出力:15W
最大動作電圧:8.5V
最大動作電流:1.77A
※6V系用

・定格出力:15W
最大動作電圧:17.5V
最大動作電流:0.86A
※12V系用

同じ15Wのパネルでも、出力する電圧と電流に違いがあるのが分かるかと思います。
・6Vバッテリーに充電するには8.5V程度
・12Vバッテリーに充電するには17.5V程度
の電圧が必要なんだと、なんとなく見て取れますね。

チャージコントローラーが対応していれば12V系用のパネルを使って6Vバッテリーにも充電できるとは思うのですが、チャージコントローラーも含めて6V系や12V系で統一した方が扱いやすいでしょう。

最大動作電圧と最大動作電流のどちらともチャージコントローラーの入力可能範囲に収まっている必要があります

多く流通しているのは12V系のソーラーパネルなのですが、6V系用のソーラーパネルも流通しています。

ネットオークションなどで購入する場合にはW数の表記が目立ちます。
『*V系用』っていう表記があれば分かりやすいのですが、出品者の誤表記もありますから慎重に仕様を確認してみてください

ちなみに、6.5Wのソーラーパネルと6Vバッテリーを使った6V系のDIYソーラー発電を作ったことがあります。
ソーラー防犯・監視カメラを自作してみた!(6V系DIY太陽光発電、予算は1万円)
非常にコンパクトなDIYソーラーですね。


100W前後のソーラーパネルの場合

・定格出力:100W
最大動作電圧:18.0V
最大動作電流:5.56A
こんな感じのパネルが圧倒的に多いかと思います。

対応しているチャージコントローラーが多く、バッテリーも12Vバッテリーの単体運用ができるのでお手軽な印象ですね。

上記のパネルを並列接続にすれば電圧(この場合は18V)を維持したまま出力を上げることが出来ます。
ただ、12Vバッテリー単体に充電するのであれば100Wパネル1枚で充分かと思います。

上記のパネルを直列接続にすれば電圧を上げることができます。
2枚直列にすれば36V、3枚直列にすれば54Vといった具合ですね。
ただ、このパネルを2枚直列にするのであれば、200W36Vのパネル1枚で運用する方が配線も簡単ですし出費も少ないかと考えます。

システム電圧(バッテリー電圧)やチャージコントローラーの入力可能範囲に収まるように構成を考えて使うと良いですね。

ちなみに、
4万円で自作できた!かんたんDIYソーラー発電
で使ったソーラーパネルが上記の仕様に近い製品でした。


200W前後のソーラーパネルの場合

このくらいの大きさのソーラーパネルになると、最大動作電圧が30Vを上回る製品が多くなります。

・定格出力:200W
最大動作電圧:36.0V
最大動作電流:5.56A
こんな感じのパネルが圧倒的に多いかと思います。

最大動作電流は5.56A程度なので、安価なチャージコントローラーで使用できそうな感じがします。
ですが、最大動作電圧36.0Vの入力に耐えるものでなければチャージコントローラーを破損してしまいます

安価で購入できるチャージコントローラーの多くは、入力できる電流(A)でスペックを示すことが多いように感じます。
なので『パネルの最大動作電流:5.56Aだから使えそう』ってなります。
ですが、最大動作電圧36.0Vの入力に耐えるかどうか?も重要なポイントになるのです。

で、たまに最大動作電圧が18.0V前後の200Wパネルも販売されていたりします。
定格出力:200W
最大動作電圧:18.0V
最大動作電流:11.11A
200Wの部分だけ見てしまうと最大動作電圧の違いを見落としてしまうかもしれません。
このパネルであれば、安価なPMW制御のチャージコントローラーでも運用できますね。

このクラスのソーラーパネルを使ったときに、チャージコントローラーとのマッチングでミスをして、チャージコントローラーを破損してしまうケースが見受けられます。

・定格出力:200W
最大動作電圧:36.0V
最大動作電流:5.56A
これを2並列で400W:36.0V:11.11Aとして、50V-15Aまで入力可能なチャージコントローラーでは運用可能です。
ですが、これを2直列で400W:72.0V:5.56Aとして、50V-15Aまで入力可能なチャージコントローラーに繋いでしまうと危険なのです。

・定格出力:200W
最大動作電圧:18.0V
最大動作電流:11.11A
これを2並列で400W:18.0V:22.22Aとして、50V-15Aまで入力可能なチャージコントローラーに繋いでしまうと危険です。
ですが、これを2直列で400W:36.0V:11.11Aとして、50V-15Aまで入力可能なチャージコントローラーなら運用できます。

この辺から頭がこんがらがってきます(汗)
DIYソーラー初心者なのであれば、ソーラーパネルは1枚で運用してみるのが安全かと思います。

ソーラーパネルを並列接続や直列接続にした場合の電圧や電流の関係は、
複数接続したソーラーパネルの電圧と電流の関係
も参考にしてみてください。


チャージコントローラーの仕様をシッカリ確認

ネットオークションなどで購入できるチャージコントローラーには、最大入力電流(A)の数値がクローズアップされて記載されている場合が多いので、細かな仕様の記載がない製品は手を出すべきではないといえます。

ソーラーパネルの、
・最大動作電圧
・最大動作電流
を良く確認して、

チャージコントローラーの、
・システム電圧
・最大入力電流
・最大入力電圧
とシッカリ比較

というのが大切になってきます。

ソーラーパネルを複数使う場合は、直列や並列といった接続方法によって電圧と電流の大きさが大きく変わってしまいます。

どんなソーラーパネル使うのか?
単体か?複数枚か?
どんな接続方法で使うのか?
後々にパネルの追加はあるのか?
など、ちょっと慎重にパネル側の出力を計算してみてください。

例えば、
定格出力:100W
最大動作電圧:18.0V
最大動作電流:5.56A
のパネルを2直列にした時点で、200W:36V:5.56Aです。
電流は5.56Aでも電圧は36Vとなるので、チャージコントローラーの最大入力電圧も40Vなり50Vなりの電圧をかけられるものが必要になります。

例えば、
定格出力:200W
最大動作電圧:36.0V
最大動作電流:5.56A
のパネルを2直列にした時点で、400W:72V:5.56Aです。
電流は5.56Aでも電圧は72Vとなるので、チャージコントローラーの最大入力電圧もそれ以上の電圧をかけられるものが必要になります。

仮に、
定格出力:100W
最大動作電圧:18.0V
最大動作電流:5.56A
を2枚使うとして、チャージコントローラーが15A-最大入力電圧30Vというものだった場合は、この2枚のパネルは並列接続でしか使えないということになりますね。


まとめ

ポイントを書き出すと、
・ソーラーパネルは『出力(W数)』だけでなく、最大動作電圧と最大動作電流もよく確認する
・チャージコントローラーに入力することになる最大の電圧と電力を確認する
・チャージコントローラーは電流(A)だけでなく、最大で入力できる電圧と電流もよく確認する
といったところです。

今回は、バッテリーの電圧などはあまり考慮せずに、ソーラーパネルとチャージコントローラーの関係に注目して記事にしてみました。
長々と4000文字程度、画像ナシという内容ですが、チャージコントローラーを破損しないための心得を書いたつもりです。

最後にもう1点。

安価なチャージコントローラーになるほど信頼性に欠けます。
なので、チャージコントローラーのスペックは話半分程度に受け止めて、余裕のあるものを選ぶべきかなと考えます。

50V入力できる製品なら36Vくらいにしておくとか、100V入力できる製品なら80Vくらいにしておくとか。
それこそ100Vとか150Vとかの入力に耐えるチャージコントローラーはそれなりに高価な製品になりますし、信頼性も安価な物とは比較になりませんけどね。

ソーラーパネルやバッテリーは扱いを誤れば危険なものですので、安全圏のなかでDIYを楽しんでいただければコレ幸いであります。

本ブログのDIYソーラー関連記事のメニューページです。
DIYソーラー発電メニュー
よければコチラも参考にしてみてください。


以上、『自作太陽光発電が好き!かんたんDIYソーラー発電』の新潟おてんとサンでした。



ソーラーパネルとチャージコントローラーの仕様をよく確認してトラブルを回避しよう!」への10件のフィードバック

  1. シロウ

    おてんとサン様
    いつも参考に拝見させていただいております。分かりすく書かれていてとても勉強になります。ありがとう御座います。
    早速ですが質問させていただきます。
    友人から古い太陽光パネルを頂きました。スペックは京セラ1997年製で最大で各、37.1w・12.9v・2.88Aのパネル2枚を頂きました。
    かなり古くロースペックだと思いますが、これを使用して太陽光発電をしてみようと思い色々買い集めました。ACデルコDサイクル90D26L×2個、デンリョウのPWMコントローラー10A、MC4コネクターなど必要なものは購入しました。
    現状は37.1wパネルを2台並列→10AのPWMコントローラ→90D26Lバッテリーを2個並列→正弦波インバーター1800wという形にしました。ロースペックなパネルでろくに充電出来ていないことは感じていましたが、既存状況に100wパネル増設を思いつきました。

    ここからが本格的な質問となりますが、現状の37.1w2枚並列に例えば100wパネルを増設する場合はどいすればいいと思われますか?単純に100wパネルを37.1wの2枚並列にに接続していいのでしょうか?もしくはバラバラのパネルはやめた方がいいでしょうか?
    何かよい方法があればご教授頂ければと思います。どうぞよろしくお願い致します。

    返信
    1. 新潟おてんとサン 投稿作成者

      はじめまりてシロウさま。
      メッセージありがとうございます。

      基本的には、ソーラーパネルは同じ(か非常に近い仕様のもの)を使うのが好ましいです。
      ただ、絶対使っちゃいけませんとか、そういうことはないでしょう。
      で、そういう場合はのパネルに逆流防止ダイオードを使うのが良いでしょうね。

      そもそも、ソーラーパネルの出力は安定しません。
      100Wのパネルだって20Wしか出ないときもありますからね。

      あと、気になるのは、チャージコントローラーに入る電流ですね。

      100Wのパネルが、100W:18V:5.56Aだったとして、
      2.88Aを2並列で5.76A、
      そこに5.56Aをさらに並列で11.32A。
      これだと10Aのチャージコントローラーに使えないかなと。

      京セラのパネルを2直列として、74.2W:25.8V:2.88Aとすれば、電流が高すぎる点は何とかなりそうです。
      ただ、トータルで、手持ちのチャージコントローラーに使えるかどうかは、チャージコントローラーの仕様によるでしょう。

      運用状況にもよりますが、12V54Ahバッテリー2つであれば、100Wパネル1枚でもそこそこ充電できるかと考えます。

      もしくは、ちょっと容量のあるチャージコントローラーへの交換を検討されても良いかなと考えます。

      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。

      返信
      1. シロウ

        新潟おてんとサン様。
        早速のお返事ありがとうございます。よく読ませていただき、またつづきの質問させていただきます!心強いです!本当にありがとうございます!

        返信
        1. 新潟おてんとサン 投稿作成者

          いえいえ、また何かありましたらコメントしていってください。

          返信
  2. ヒデ

    おてんとサン様
    はじめまして。
    船舶のソーラー充電に関する質問ですが宜しいのでしょうか?
    お答えを頂ければと思って訪ねて見ましたが ご存じな内容でしたら宜しくお願いします。
    小型船舶の中古ボートを購入しましてソーラーも順調に充電をしましたが
    コントローラの位置を移動することになり配線を取り外して再配線を行ったところで充電が出来なくなりましたので解決方法などありましたら宜しくお願いします。
    コントローラの配線を外して再接続をする時に火花が光るのを見ましたのでコントローラーが壊れたのでしょうか?

    12Vのソーラーパネル2枚を直列にして24V仕様にして
    チャージコントローラMPPTTracer1215BN10A
    バッテリーACデルコM27MF2個を直列に繋ぎまして
    オートパイロットの電源に使用してます。
    リモートメーターMT50 にはソーラーパネルの電圧26V位とバッテリーの電圧25Vと表示されるので配線の間違いは無いと思います、
    リモートメーターMT50 の液晶パネルに表示される
    ソーラーパネルからバッテリーへの矢印の移動が表示されないのいで充電されてないのだと思います。
    コメントを頂きますと助かりますので宜しくお願い申し上げます。

    返信
    1. 新潟おてんとサン 投稿作成者

      はじめまして、ヒデさま。
      コメントありがとうございます。

      さて、ご質問の件、僕なりに思うところを書かせていただきますね。

      2直列で26Vとのこと。
      24Vバッテリーに充電する場合、26Vだと電圧が足りないのかなと感じます。
      チャージコントローラーにもよりますが、パネル側は36V以上あっても良いかと考えます。

      パネルが発電状態のままで作業をしたのであれば、チャージコントローラーにダメージがあるかもしれませんね。

      ここまでで考えると、
      ・チャージコントローラーの破損
      ・パネルの電圧不足で充電できない
      というのが怪しいかなと感じます。

      12V/24V兼用のチャージコントローラーなので、12Vバッテリー単体で試してみてはいかがでしょうか?

      チャージコントローラーから全ての機器を外してから、
      12Vバッテリーを単体で接続して認識させて、
      次にパネルを覆うなどしてからチャージコントローラーに接続して、
      パネルの覆いを除いて、充電されるか確認、
      こんな手順でチェックできるかと考えます。

      以上が、現時点で僕の考え得ることですね。

      また何かありましたら、気軽にコメントなど残していってください。

      返信
  3. ヒデ

    お答え頂きましてありがとうございます。
    仰るように12Vバッテリー単体で繋いで見ますと
    リモートメーターMT50 の液晶パネルに表示の矢印がソーラーパネルからバッテリ側に動いてましたので
    やはりパネルの発電不足なのでしょうか?
    ボートの置いてある場所がちょっと距離がありますので後日テスターを持って行ってパネルの電圧を測ってみようと思います。
    そのときにパネルを覆うなどしての発電状態を確認します。
    パネルの発電不足の場合もう一つ追加する必要があるのでしょうか?
    重ね重ねての質問で恐縮ですが宜しくお願いします。

    返信
    1. 新潟おてんとサン 投稿作成者

      チャージコントローラーはちゃんと動いているようですね。
      日照具合によっても発電量は変わってきますから、まだ何とも言えないですよね。

      バッテリー24Vとはいっても、フル充電状態のバッテリーは14V以上になりますから、2直列で28Vほどになる計算です。
      それに対してパネル側の電圧が26Vでは、充電することが出来ないですよね。

      パネルの電圧が足りずにチャージコントローラーが充電しないのか、
      もしくは、バッテリーの電圧の方が高くて充電できないのか、
      どちらかなのかなと、そう感じます。

      パネル追加は、同じものを直列で追加するか、200W36Vくらいのものに変更するか、でしょうね。

      今使っているパネルの仕様がわかれば良いのですが…。

      返信
  4. ヒデ

    おてんとサン様
    早速の丁寧な説明ありがとうございます。
    何せソーラーに関しては全くの素人ですので色々と勉強になります。
    仰る通り今のところはどちらの問題なのかがはっきりしないので
    ソーラーパネルを追加もしくは200W36Vを変更するかはもう少し様子を見てからにします。
    ところでバッテリの電圧が高いと充電出来ないのか、
    と書いてありましたがどのようなことなのかをもう少し説明頂ければと思いますが如何でしょうか?
    当方東京在住の者ですのでこれからボートを置いてある千葉に行って様子を見てこようと思います。
    帰りましたら充電の状況含めて報告させて頂きますので今後とも宜しくお願い申し上げます。

    返信
    1. 新潟おてんとサン 投稿作成者

      こんばんは、ヒデさま。

      >>パネルの電圧が足りずにチャージコントローラーが充電しない
      >>バッテリーの電圧の方が高くて充電できない
      については、チャージコントローラーの機能として、
      ・バッテリーが満充電だったり、
      ・パネルの電圧が低い状態だったり、
      するときには、充電をしないようになっています。

      バッテリーがフル充電の場合は、微弱な電流でフロート充電という状態になります。
      要は、満充電なのでガンガンと本格的な充電はする必要が無いと判断している状態です。

      逆に、パネルの電圧が低い(夜間なども含めて)状態であれば、バッテリーを充電しようとしても充電できませんよね。
      パネルの電圧がバッテリーより低ければ、バッテリーに電流を流し込むことができませんから、当たり前といえば当たりまえですね。

      つまり、チャージコントローラーは、バッテリーとパネルの電圧(など)の状況を監視して動作しているワケですね。
      過充電を防いでバッテリーを守ったり、逆流を防いでいるんです。

      いままではちゃんと動作していたのが、ちょっと配線をし直しただけで充電できなくなってしまったのは、ちょっと解せないんですけどね。

      もともとパネルが小さかったのか、
      パネルが劣化したのか、
      どこかが破損してしまったのか、
      原因はいろいろあるかと考えます。

      あとは、ソーラーパネルの詳しい仕様が分かると、もうちょっと的を得た返答が出来るのかなと、そんな感じです。

      返信

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