自作のDIYソーラー(太陽光)発電はロスとリスクの塊ってホント?

 

この記事は4800文字ほどあります。


DIYソーラーで自作太陽光発電はロスとリスクの塊ってホント
『これからDIYソーラー発電の自作をはじめてみたい』といった『自作ソーラー発電家』初心者に向けた、

『DIYソーラーを便利に発展させていく過程と、それに伴うロス(損失)やリスク』

を新潟おてんとサンなりにまとめてみます。


そもそも『電気』っていうのは貯めて置く事が苦手なんです!

ソーラー発電に限らず、発電した電力はその場で消費してしまうことがロスの一番少ない方法といわれています。
また、ソーラー発電の場合は日照がある時間帯にしか発電することができません。

つまり、ソーラー発電で作った電力を有効に使おうとすると、時間的な制約との戦いになってしまうのです。

発電できる時間
運用できる時間
のどちらとも、僕たちが考えているよりもずっと短いのが太陽光発電だと思ってください。

売電契約を結んでいるのであれば日中に発電した電力を電力網に流せるワケですから、発電してそのままタレ流しでも無駄にはなりません。
ですが、『自作ソーラー発電』の場合はそうも行きません。

仮に、パネルとモーターのみのシンプルな構成でDIYソーラーを自作したとしても、便利に使うというには程遠い代物になってしまうでしょう。

運用面でちょっとデリケートな自作ソーラー発電のDIYですが、
バッテリーに蓄電
インバーターで交流(AC)に変換
とすることで、かなり便利にはなります。

便利になる反面、蓄電や交流(AC)への変換などによって『ロス』や『リスク』も増えていきます。


パネルと負荷だけのシンプルな構成
パネルと負荷だけのシンプルな構成
日中だけ扇風機やファンやポンプを回したいという用途であれば、これでも良いかも知れません。
ですが便利とは言いにくいですよね。

なので、ちょっと便利に使おうとすると上記のシンプルすぎる構成では問題が出てくるのです。

ソーラーパネルが発生する電力は安定していませんから、負荷となる機器が思い通りには動いてくれないのです。
同じように晴れていても、発電している電力は微妙に上下していますし曇ってしまえば当然電力は降下します。

ソーラーパネルの規模』と『負荷となる機器が必要とする電力』に応じて、意図しないタイミングで動作と停止を繰り返すことになりますね。

このような状態でも商用電源に頼らずに電力を得ているワケですから、これはこれで立派なエコではあります。
でもやっぱり、不便であったり時間的な制約があったりとイメージ通りの運用は難しいかも知れませんね。

この不便さを解消するためにDIYが加熱していくのです。

具体的に言うと、バッテリーやチャージコントローラーやインバーターがすっごく欲しくなります。
そして、一度手に入れてしまうと更に良い機器が欲しくなります!

こういう抑えきれない物欲が投資を増やしてしまうことって、かなりのリスクといえますよね(笑)


バッテリーを使うとチョット便利になります
バッテリーを使うと便利になる
供給する電力の安定を図るために『バッテリー』が必要になります。

『ソーラーパネル』と『負荷となる機器』の間に、『バッテリー』を噛ませることで電力を安定させることが出来ます。

ソーラーパネルからの電力を一旦バッテリーに充電することでバッテリーの容量が許す限りは安定した電力を得ることが出来ますから、夜になってソーラーパネルが発電しなくなったとしてもバッテリーの性能分の電力を利用できますね。

ただし、ソーラーパネルが発電していない状況(夜間)などは、バッテリーからソーラーパネルに電流が逆流してしまう可能性があります。

こういった場合には『逆流防止ダイオード』を使うなどしてパネルを保護しなければなりません。

さて、一見便利になったようですが、ここで『ロス』が発生してしまいます。
ソーラーパネルが発電した電力を、100%バッテリーに充電することが出来ないのです。

バッテリーをどのような使い方にするのか?
でロスの度合いは変わってくると思います。

発電した電力の多くをそのまま使い
バッテリーは電圧を安定させるためのコンデンサ的な使い方

大容量のバッテリーを準備して
夜間でもそれなりの電力を供給できるような使い方

などなど、バランスに迷うところではあります。

前者はリアルタイムで発電した電力を使うのに向いています。
後者は夜間に電力を利用したい時などに効果を発揮します。

ですが、後者の場合は発電した電力のほとんどを一旦バッテリーに充電する形になりますから、充電ロスは覚悟しなければなりませんね。

充電ロスの他にちょっと問題も発生します。
バッテリーの過充電と水素ガズの発生
バッテリーの過放電でのバッテリーへのダメージ
ソーラーパネルへの電流の逆流や発熱
などを考える必要が出てくるのです。

電圧が低いとはいえ直流(DC)の電流には危険がイッパイです。
それを貯めておくバッテリーは、やっぱりリスキーでデリケートな特性も持っているのです。

カーバッテリー数個でアーク溶接の電源とすることが出来るくらいの能力がありますから、場合によっては金属を溶かしたり火災に発展するかも知れないという危機意識をもってDIYに挑むべきですよね。

そして『バッテリーの過充電』や『バッテリーの過放電』を繰り返してしまうと、バッテリーはあっさり寿命を迎えてしまいます。
容量が大きく深放電に強いディープサイクルバッテリーだって、完全に放電するような使い方を繰り返せばダメージが蓄積してしまいます。
加えて、カーバッテリー(密閉型でないバッテリー)の流用では水素ガスの発生も念頭に入れておくべきです。

さらに、このバッテリーが投資金額の面でも大きな課題になってくると思います。
『ディープサイクルバッテリー1個=150Wのソーラーパネル』
くらいの感覚です。

それでも、リスクや手間が増えたとしても、バッテリーを使うことで自作ソーラー発電は便利な装置になります

ここでも、
もっと高性能なバッテリー
もっと大容量のバッテリー
が欲しいという物欲がジャンジャン沸いて来ます(笑)

財布の中身と相談する時間も大幅アップしてしまいます。

ですが、
バッテリーの容量アップはDIYソーラーで幸福感を得るために避けては通れない道
だと新潟おてんとサンは感じています。


チャージコントローラーで逆流や過充電のリスクを軽減
チャージコントローラーで電流の逆流やバッテリーの過充電を防げる
バッテリーへの負担を軽減したりするために『チャージコントローラー』が必要になります。

前述した、
バッテリーの過充電と水素ガズの発生
バッテリーの過放電でのバッテリーへのダメージ
ソーラーパネルへの電流の逆流や発熱
をある程度ですが軽減できます。

チャージコントローラーにもよるのですが、バッテリーに充放電する数値を細かく設定できる機種がオススメです。

バッテリーの電圧によって『充電を開始』したり『供給(放電)をストップ』したりといった機能は便利です。

ひとえにバッテリーといっても、カーバッテリーやディープサイクルバッテリーなど幾つかの種類があって、それぞれに充電できる電圧や放電できる限界が違ったりします。
使用するバッテリーに見合った充放電のコントロールは、バッテリーの寿命に影響するばかりでなく、リスクの回避にも繋がります

過充電や過放電が減ればバッテリーの負担が減りますし、水素ガスの発生も抑えられます
高価なパーツになりがちなバッテリーの寿命を延ばすということは、システム全体の効率を上げる(償却を短縮する)ことに繋がりますし、リスクは少ないに越したことはありませんよね。

そして、このチャージコントローラーを使うことによって、やっぱりロスも発生してしまいます

僅かですが自己消費する電力もありますし、機種によって効率の良し悪しも違います。

ここまで揃えると自作のソーラー発電はそれなりに便利な装置になりますね。
貯めておいた電力を必要なときに(夜間でも)使えて、バッテリーの寿命やリスクにも一応の配慮が出来ます

12Vのシステムであれば、自動車のシガーソケット用に販売されている様々な機器の流用も可能です。
しかし、バッテリーへの充電ロスと、チャージコントローラーでのロスは避けることが出来ません

そして、チャージコントローラーに凝り始めると、物欲パワーも更に過激なものへと変化するはずです(笑)

チャージコントローラーの種類はかなり多く、PCとの連携やマネジメント機能などの必要な機能を追いかけてしまうと、一気に数万~十数万円という商品が欲しくなることでしょう!

もうね、このくらいのDIYソーラー発電家になってくると、ノドから電極が伸びてくるほど欲しくなりますからね。
自作の太陽光発電というのは物欲との戦い』といえる位の状況に陥ってしまいますね(笑)


インバーターを使うことで幅広い機器に対応させる
インバーターを使うことで使用できる機器が大幅に増える
自作のソーラー発電で家庭用の電気製品を使えるようにするためにはインバーターが必要になります。

ソーラーパネルが発電する電力やバッテリーに充電してある電力は直流(DC)です。
DIYソーラーを使って一般的な家電製品を使うためにはインバーターを用いて交流(AC)100Vを作る必要があるのです。

インバーターを使うことによって自作ソーラー発電は柔軟な『汎用性』を手に入れることが出来ます。
一般の家庭用の電気製品が使えるようになりますから用途を選ばずに運用できますね。

ですが、インバーターで直流(DC)を交流(AC)に変換するときにも変換ロスが発生してしまいます
インバーターによってマチマチなのですが、一般的に20%程度の変換ロスがあるようです。

また、ファンが付いているインバーターは自己消費する電力も大きくなりますから、結果として使える電力を大幅に減らしてしまうこともあるのです。

ここでもやっぱり登場するのが『抑えきれない物欲』です(くどい!)

インバーターにもいくつかの種類があって、出力できる交流(AC)電流の質に違いがあったりします
そして、出力できる容量にも当然ですが違いがあります。

例えば、エアコンや洗濯機を動かせるようなインバーターとなると相当な大容量な製品が必要になります。
また、そういったインバーターは種類が少ないうえに価格も高いです。

この段階で『財布の中身』と『抑えきれない物欲』との仁義なき戦いはいよいよ最終決戦に突入です(笑)
『クレジットカード』なんていう必殺技を使うこともあるでしょう!

まぁ冗談はさておき、それなりの機能を持たせようとすると、それに見合った投資を余儀なくされてしまうってことですね。


さて、いかがだったでしょうか?

バッテリーへの充電ロス
チャージコントローラーのロス
インバーターの自己消費と変換ロス

バッテリーを使うことでのリスク
直流電流を扱うリスク
屋外に設置したソーラーパネルやケーブルが劣化していくリスク

『財布の中身』
『抑えきれない物欲』
との仁義なき戦い(笑)

などなど、ロスやリスクはあげればキリがありません

どうやら『パネル一つで簡単運用』というワケには行きそうにありません。
バッテリーやインバーターについては、個々に新潟おてんとサンなりに解説したページがあるので興味があったら参考にしてみてください。

せっかく『自作ソーラー発電』にチャレンジするのですから、出来るだけ危険を回避して楽しく運用して欲しいと新潟おてんとサンは考えます。


新潟おてんとサンは、過去にソーラーパネルを強風で飛ばしてしまった経験があります。
1枚10~20kgのパネルが風の力でいとも簡単に舞い上がります
運良く僕の家の敷地に落下してくれましたが、完全に笑えない失敗です・・・。

DIYですからあくまでも自己責任、思わぬ事態に発展しないよう技量に合わせて楽しんで行きたいものですね。

DIYソーラー発電メニュー


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。



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