はせ@SKIER's blog

自作パソコン&電子工作、車とスキーが好きー

車庫屋根ソーラー発電システム 4、 荒川堤防からの展望

2018-01-14 16:00:59 | 電源システム研究

 天気が良く発電も良好です。 上がソーラーパネルの発電電力、下がバッテリーの入出力電力で、今の車庫内利用電力はすべてソーラーパネルから供給されている状況です。 ⇒前回の記事:「車庫屋根ソーラー発電システム 3

 

 今週末の山行は、先週のスキーでできた靴擦れのためもありお休みだったのですが、天気がいいものですから、もしかしたら展望もいいのではと、荒川の堤防から見てみたら予想通り。 ただ午前中は山の風が強かったのでないかと思われます。

 北方向。 赤城山から、武尊山、皇海山、日光白根山、男体山まで。

 参考で同方向のカシバード。

 モロ逆光ですが、西南西の方向。 富士山から奥多摩、奥武蔵、奥秩父の山々。

 参考で同方向のカシバード。

 


車庫屋根ソーラー発電システム 3、 三条の湯の水力発電

2018-01-03 17:54:37 | 電源システム研究

 「車庫屋根ソーラー発電システム 2」 にてシステムとしての基本構成を完成しました。 前回の予告通り発電能力の確認のため、デジタル電力計を拡張しました。 表示ユニット(写真左下)と測定ユニット(写真中央)に分かれています。

【デジタル電力計】

  • DC多機能メーターワイヤレス電圧計電流計、電流表、電圧表 オームメーターバッテリー電量計容量試験器エネルギーモニター(Amazon/DROKING) ×2

 中国製ですが、安いのに多機能で感心しました。 あまり使わないかもしれませんが、表示ユニットは、別で電源を供給するだけでワイヤレスにすることもできます。 有線の場合、表示ユニットと測定ユニットはUSB延長ケーブルでつながっています。

 デジタル電力計の取付箇所は以下の通りです。 この電力計は双方向利用可能ですので、バッテリーからの放電電力に対し充電電力はマイナスで表示されます。

 デジタル電力計表示をじっくり観察してわかったのは、発電された電力は、MPPT充放電コントローラにより、バッテリー充電よりも利用している電力に優先供給されるようにコントロールされているということです。

 このMPPT充放電コントローラは、パソコンにシリアル接続してデータを収集することができるので、こんどまたやってみます。

 

 

【三条の湯の水力発電】

 話は全然変わりますが、昨年末の山行で山梨県丹波山村の山中にある「三条の湯」の水力発電設備を偶然目にしました。 テント場で、水場の小屋かと思って間違って引き戸を開けたらこんな感じで。 これがアメリカ・ハリス社製で。

 こちらがバッテリー群で、独立系システムであることがわかります。

 三条の湯のホームページを見ると、「環境への取り組み」というページで、

 

--三条の湯ホームページからの引用(始まり)--

水力発電

平成2年10月より沢水を利用して水力発電をしています。
それまで主流だったディーゼル発電機は、水力発電の出来ない冬場や混雑のみの稼働となり、使用燃料は10分の1以下(年間100L程度)になりました。

水力発電システム

平成2年より神奈川工科大学の鳥居・森両教授のご指導のもと沢の水を利用した水力発電に取り組んでいます。
初期の発電機では200ワットの発電量でしたが発電効率の良い機械に順次換え、平成18年には約400ワット発電できるようになり また、10数年安定した電気を発電できるようになったため、電気を使ったバイオトイレもできました。 現在では2基の発電機が順調に稼働し(1台はトイレ用)山小屋の灯り・温泉の加熱・冷蔵庫・調理器具・トイレなどに使用しています。
水の凍結のため水力発電のできない厳冬期や、混雑時を除き、ディーゼルの騒音のない静かな山小屋となりました。

発電システム概要

集めた水をドラム缶に貯め落差約20メートル距離約200メートルの間を3インチのポリエチレンパイプを敷設し、水のエネルギーで水車を回しDC24ボルトの電気を発電しています。その電気をインバーターでAC100ボルトに変換し小屋の電力源として使い、余剰電力はバッテリーに貯え電気使用量の多い時に備えます。

現在発電しているアメリカ・ハリス社の製品
有効落差約20メートル・距離約200メートル・3インチパイプの条件で約400ワット発電しています。

--三条の湯ホームページからの引用(終わり)--

 

 一基あたり400ワットの発電量があるため、二基で合計800ワットだそうです。(参考:http://jetpa.cocolog-nifty.com/jetpa/2010/05/post-5718.html

 ソーラー発電や風力発電と違い「水利権」という難しい問題はありますが、凍結の無い環境であれば非常に安定した電力を供給し続けることができる点について興味深い自家発電だと思いました。

 ホームページには、「使用燃料は10分の1以下」とありますが、これは発電のための実質的なトータル運転コストのことを言っていて、基本的には自然エネルギーなので10:0かと思いますが、それとは別にディーゼル発電システムと水力発電システムのシステム維持コストはどうなっているのかというのも知りたいですね。 バッテリーの更改費用って結構かかりますから。

 


車庫屋根ソーラー発電システム 2

2017-12-16 23:01:18 | 電源システム研究

 「車庫屋根ソーラー発電システム 1」 にて構築仮運用開始後、換気扇の制御方法を試行錯誤してひとまず完成しました。

 ソーラーパネル以外のシステム全景。 左の換気扇を設置した板は安価な(12mm厚60×180cmで1000円弱) 防水コンパネを加工し2枚重ね(12mm×2厚)にして、もともと車庫の換気用跳ね上げ扉があったパネルと付替え設置しました。 右の配線盤はその余り材を利用。

 

 下の写真の、左の黒い箱が「非正弦波DC-ACインバータ」で、右が「換気扇」です。

【非正弦波DC-ACインバータ】

 換気扇のACモーターの駆動は正弦波インバータが適切ですが、手持ちの車内で使用していた安価なものを流用してみたら問題なく使えたので。。 独立系DC12V蓄電ということで、換気扇には真っ先にDCモータータイプの換気扇をさがしたのですが、換気性能と初期導入コストのバランスやランニングコストを考えると、インバータでAC駆動した構成の方がいいのかなという結論です。

【換気扇】

 事務所等で使用する汎用換気扇を選定することでコストを抑えました。 ただし、起動停止の自動制御を考えていたので「引きひも連動式シャッター」ではなく、「電気式シャッター」を備えたタイプを選定しました。

  • パナソニック FY-25EF5 (楽天市場/まいどDIY)
  • パナソニック FY-HDA25 屋外フード 25cm用 アルミ製組立式 (楽天市場/まいどDIY)
  • パナソニック FY-NSA25 着脱網(防鳥網) 25cm用 アルミ製 (楽天市場/まいどDIY)

 

 下の写真の、左下が「ソーラーパネル発電/屋内気温連動制御スイッチ」(電子基板とクリーム色の箱)、中央上が「MPPT充放電コントローラ」、中央下の左側「STB型中継用端子台」がソーラーパネルからの入力接続用、右側「STB型中継用端子台」がバッテリー等への出力接続用になります。

【ソーラーパネル発電/屋内気温連動制御スイッチ】

 これが、いままでの試行錯誤の結論です。 できるだけ簡単な構成にするよう常に心がけているのですが。。。

 換気扇は、「夏場の車庫内温度上昇を抑えるための換気」と、「車庫内でペイント等作業を行った際の換気」を目的としており、前者は自動制御、後者は必要な時に手動で起動できることを考えていました。

 当初は自動制御を簡単な構成で実現するために、ソーラーパネルの出力にリレーを直接接続し、昼間、日がさしてあたたかくなる時間帯に換気扇が稼働する構成としていましたが、冬場も昼間に換気扇が動くのはどうかと思い、温度制御を模索していたところに、、、

 Amazonで、「SODIAL(R)DC 12Vサーモスタットサーモスタット温度熱センサスイッチ-50~110℃」(電子基板)が なんと220円で売っていたので、これを使用してみることにしました。 

 クリーム色の箱の中でソーラーパネルの出力から3端子レギュレータにより12Vを生成して、この電子基板に供給しています。 従いまして、換気扇の稼働条件はソーラーパネル発電(出力)と屋内気温のANDになります。

 「SODIAL(R)DC 12Vサーモスタットサーモスタット温度熱センサスイッチ-50~110℃」(電子基板)は、1週間かけて、はるばる中国(中国郵政)から到着したようですが問題なく動作しました。 入れ物はなんか怪しいものに見えます。

 安いので念のため2つ発注してました。

 車庫天井のシャッター引き込みの邪魔にならない場所にLEDワークライト4台を設置。

 いままで車庫内で使用していた蛍光灯の代替とし、車庫内の照明はソーラー発電とそれにより蓄電されたバッテリーでまかなうことになりました。

 その他、車庫の前に車をとめているので、夜間の照明と防犯対策を兼ねてLED人感センサー投光器を設置。

【LED人感センサー投光器】

  • SOLLA Mini 高品質小型LED人感センサー投光器 10W DC12-24V 6000K 昼白色 OSRAM製素子 日本レベル筐体 広角 IP65防水防塵 センサーライト 玄関灯 (Amazon/SOLLA日本)

 今後は発電能力(電力量など)の測定システム拡張を予定しています。

 


車庫屋根ソーラー発電システム 1

2017-11-19 19:06:50 | 電源システム研究

 以前マンションのベランダソーラー発電システムを構築しましたが、今回は車庫屋根を有効活用してソーラー発電システムを構築します。

【パネル架台について】

 住宅の屋根ではなく車庫屋根にソーラーパネルにのせるため、できるだけ軽量な構造の架台にする必要性があります。 また、車庫屋根に傾斜があるため組み立てに自由度が求められます。 調べてみると以下の方法が見つかりましたが(⇒デメリット)、

  • 単管パイプ ⇒重い。錆びる。
  • アルミのLアングル材やコ型チャネル材 ⇒加工が面倒。
  • ソーラーパネル専用架台 ⇒高価。入手が難しい。設計の自由度が限定される。

 など、これらは問題があると思われ、しばらくDIYショップに通いつめてたどり着いたのが、矢崎化工の「イレクター」でした。 屋外で使用されるのが前提となっており、錆につよく、軽く、入手がしやすく、設計の自由度が高く、汎用性が高いのがいいと思いました。

 ただし、「イレクター」の組み立ては専用の接着剤でパーツを接合する方法となっており、強度的には十分かもしれませんが、念のためステンレスビスで接合部を補強することにしました。(写真はビスで補強する前です) 台風などの強風にさらされることも考えられるので強度面は細心の注意を払いたいです。

 横から見ると、60cm、45cmの直角三角形となっており、ひさびさに三角関数を使いましたが、4度傾斜した車庫屋根に載せたときにソーラーパネルの傾斜が33度になるようにしました。 この発電効率を最大化するための角度の計算方法はインターネットにあふれているためここでは記載しませんが、パネルの方角(車庫屋根の方角)と設置地域(緯度)から導いています。

 以下、使用したイレクターパーツ(色)一覧

  • パイプΦ28mm 3000mm(GG) ×3本+1本※メタルジョイント用パイプとしてカット
  • パイプΦ28mm 600mm(GG) ×3本
  • パイプΦ28mm 450mm(GG) ×3本+3本※すじかい
  • メタルジョイントΦ28mm HJ-1(BL) ×2個
  • メタルジョイントΦ28mm HJ-4(BL) ×1個
  • パイプインナーキャップ J-110A(BL) ×4個※メタルジョイント用パイプ2本の両端に利用
  • プラスチックジョイント コーナー J-4(GG) ×2個
  • プラスチックジョイント コーナー J-5(GG) ×4個
  • プラスチックジョイント 中間コーナー J-7B(GG) ×2個
  • プラスチックジョイント 中間コーナー J-12B(GG) ×1個
  • プラスチックジョイント すじかい※45度 J-26(GG) ×6個
  • サンアロー接着剤 EY-50 ×1個

 写真にある仮付した横方向のすじかいは、実際に組んでみたら強度が十分と思われ、わずかな軽量化ですが取付をやめました。

【ソーラーパネルについて】

 ソーラーパネルの価格が暴落しているのかもしれませんが、中国製ではありますが、かなり格安で100Wパネルの2枚セットを入手することができました。

  • ソーラーパネル 単結晶 100W 【2枚セット】 SC-TAN100W-2 (楽天市場/ダイ工機)

 正直なところ初期不良とか心配でしたが、動作上まったく問題ありませんでした。 付属のコードは4sqの太さです。

 パネルのコードにはMC4コネクタが付いています。 規格上はどのメーカも同じはずですが、メーカーが異なると現時点では互換性は完全ではないようです。 同メーカーのものが見つからなかったので、別メーカの類似した形状と思われるコネクタがついた延長ケーブル(10m 4sq)を別途探して、結果的にプラス側がカチッといきませんでしたが、幸い大きな問題ではなかったです。

  • ソーラーケーブル10m4sq(片側コネクタ)×2本(オス・メス) (Amazon/ドリームリンク 3980円×2セット)

 パネルの列毎にダイオードが入っています。 日陰対策のバイパスダイオードです。 造りはちゃんとしているようです。

【車庫屋根への施工について】

 車庫屋根への固定方法は、テレビアンテナの馬脚を固定する要領としました。 屋根への固定箇所は屋根を固定するために車庫屋根から飛び出ているネジを錆取りした上で、ステンレスナットを使ってL字金具を固定し、その金具と架台をステンレスの針金で固定しています。 車庫屋根のネジと架台パイプの固定や、架台パイプとソーラーパネルの固定には、

  • エスコ パイプクランプ EA947FE-17A 28.6-30.2mm ×10個 (楽天市場/ヒロチー商事 1295円)

を使用しました。

 冬はこんな風(↓)に片側のパネルに日が当たらない時間がありますので、パネルを並列接続する場合は、それぞれのパネルのプラス側に直列にショットキーバリアダイオードを入れて逆流防止する必要があります。

 コードやコネクタが対候性なので、コードの管路収容はせず、対候性の結束バンドを使用して架台パイプに簡単に固定しました。 架台の車庫屋根への固定方法もそうですが、施工はできるだけシンプルに車庫に穴を開けるなどしないように、あとあと撤去したときに原状回復できるように考慮しました。

【ソーラー発電システムの仮運用】

 ソーラーパネル2枚に接続した延長ケーブル4本を車庫内に引き込んだら、以前ベランダ発電で使用していたMPPTチャージコントローラ(米国からの輸入物)とディープサイクルバッテリーに接続。

 逆流防止のショットキーバリアダイオードは負荷分散のため各パネルから2本で並列接続しMPPTチャージコントローラに接続しました。

 ショットキーバリアはシリコンに比べると電圧降下が少ないため、シリコンほど発熱しませんが、念のための並列接続です。 以下部品を追加購入。

  • STB型中継用端子台 TAKACHI STB815-6P (千石電商 939円)
  • ケーブル SUNCO CORP. KIV5.5sq (芯線構成70/0.32、外形5.1mm、条長1m :千石電商 赤340円+黒340円)
  • Y型圧着端子 3.5Y-4 (千石電商 @15円×20)
  • ショットキーバリアダイオード PANJIT社 SBM1045VSS (45V10A :秋月電子通商 @40円×4)

 最終的には、夏場の車庫室温上昇を抑えるため、負荷として換気扇に接続する予定ですが、いまのところ運用テスト用負荷としてLEDライトを使用します。

  • AutoGo LEDワークライト 改善版 CREE製 27W LED作業灯 広角タイプ 丸型 9連 12V/24V兼用 新設計 防水・防塵・耐衝撃・長寿命 車外灯 機械・自動車・トラック用品 汎用作業灯【2個セット】 (Amazon/AutoGo 2980円)

 1.58A(0.79A×2)、12.48V

 しばらくこれで運用上支障がないか様子を見ます。

 


テレパソの構成見直し

2012-05-01 22:58:27 | 電源システム研究

【省電力化を目指した構成見直しの考え方】

 ASUS  M4A785D-M PROマザーボードを使用したテレパソ機を運用してきましたが、平均45W程度の消費電力で動作するものの、小出力(110W)太陽電池による運用は、天気の悪い日が続くとバッテリー切れの問題が発生することからさらなる消費電力の低減努力が必要です。 ・・・あくまで、太陽電池の方は増強しないがポリシーです。

 テレパソ機の機能は、以下の機能があります。

1.テレビ番組視聴機能(PT2+Spinel+TVTestを使用したネットワーク経由の視聴)

2.テレビ番組録画機能(PT2+RecTestを使用した録画)

3.仮想サーバホスト機能
 3.1.Aipoスケジューラサーバ(CentOS)
 3.2.レーザプリンタサーバ(WindowsOS)
 3.3.太陽電池コントローラサーバ(WindowsOS)

 上記3.は24時間稼働が必要です。1.についても見たい時にすぐ見れるようにするには、ほぼ24時間運用とする必要があります。 2.は録画時に稼働すればよい機能です。

 2.については、多チャンネル録画時のコマ落ちをしないようにある程度のマシンパワーが必要ですが、1.と3.についてはそれほどのマシンパワーを必要としません。

 1.と3.の機能を省電力(マシンパワー低)のパソコンで常時稼働し、2.をASUS M4A785D-M PROを録画時のみ稼働するようにすればよいのではないかと考えました。

【この夏の停電対策に備えた構成見直しの経緯】

 これまでは、バッテリーを直列接続して24Vで運用し、ACアダプタ電源:日本PCサービス SRD2D150SATA-24 の24V入力のPC電源用DC/DC変換基板にバッテリーを直接接続し、高効率でパソコンを稼働させてきました。 日本PCサービスは現在この手のACアダプタ電源は供給していないようで、株式会社ファーレが引き継いでいるようです。ただ、24V入力で高出力のSRD2D150SATA-24 はすでに供給をしていないようです。

 24Vで運用する場合、停電が発生したときにすでに購入しているDC/AC正弦波インバータが12V入力タイプのため、バッテリーをつなぎかえて利用する必要があります。 これは現実的でないため、バッテリーを並列接続して12Vに戻したいのですが、SRD2D150SATA-24 が使用できなくなってしまうため、12V入力タイプのPC電源用DC/DC変換基板を有するACアダプタ電源を探し、ASKTECH社の製品にたどりつきました。

 株式会社ファーレのACアダプタ電源は、ホームページを見るとPC電源用DC/DC変換基板のみの販売もするようなことが書いてありますが、メールで問い合わせたところ、これは法人向けとのことでした。 また、PC電源用DC/DC変換基板の入力が12Vかどうかも同時に問い合わせてみましたが、法人に対して必要に応じて情報提供するとのことだったので、教えてはもらえませんでした。

 その他、Abee、FILCO(ダイアテック)でもACアダプタ電源を作っていますが、余計なものがついていてコスト高のため、こちらは選定外としました。

【視聴用および仮想サーバホスト用テレパソの構成】(24時間稼働)

M/B : ASUS  E45M1-M PRO
MEM : DDR3-1333(PC3-10600) 4GB 2枚
CPU : AMD E-450 (on M/B)
FAN : Scythe S-FLEX SFF21D
SSD : Crucial M4シリーズ CT128M4SSD2 (Firm:0306、Cドライブ)
PWR : ASKTECH NT-ZENODC60
CHA : SilverStone LC16M
TNR : アースソフト PT2 + NTTCom SCR3310
O/S : Windows7 Enterprise SP1 64bit

 写真はHDDを実装していますが、仮想サーバの性能向上のため最終的に上記構成通りSSDにしました。 このSSDはメインマシンにも使用しています。 つい最近、旧ファームバージョンで問題が発生しましたが、0306で改善されています。 性能がよく、コストパフォーマンスが高いSSDです。

  E45M1-M PROは、ファンレスでも動作可能のように見えますが、春先の室内でファンレスで稼働させたら1時間ほどで勝手に自動停止(電源遮断)しました。 よって、低回転・静音で比較的風量の大きい気に入っている定番FANを1機のみ装着しました。 このFANは、ほぼ半年連続稼働で問題が発生していない実績があります。(SilenXはひどい製品でした)

 

【録画用テレパソの構成】(常時スタンバイ)

M/B : ASUS  M4A785D-M PRO
MEM : DDR2-1066 2GB 2枚
CPU : AMD Athlon II X4 Quad-Core 605e、2300MHz 、AM3、二次キャッシュ2048KB、TDP45W
H/S : Scythe NINJA mini SCMNJ-1000
FAN : Scythe S-FLEX SFF21D
SSD : OCZ OCZSSD2-1VTX30G(Cドライブ、30GB)
HDD : HITACHI HDP725050GLA360(Dドライブ、500GB)
PWR : ASKTECH NT-ITX/PW120PLUS
CHA : SilverStone LC17B
TNR : アースソフト PT2 + NTTCom SCR3310
O/S : WindowsXp SP3 32bit

 FANは静音や消費電力の面で増やしたくないので、1機のFANでCPUとチップセットを同時に冷やす配置で固定しています。 こういう時にL字金具が重宝します。

【見直し中途における成果と今後の課題について】

 視聴用テレパソ(24時間稼働)の消費電力は平均で10数ワットのレベルを達成しました。

 しばらく、バッテリーから直接接続して試験運用していましたが、会社から帰ってきたらテレパソがバッテリーが十分あるのに停止していることがありました。 原因を調べたところ、天気のよい昼間の太陽電池がピーク発電する時間に、バッテリーの電圧が14Vまで上昇し、M/Bの保護機能が働いて、自動停止するという事態になっていたようです。 どうやらASKTECHのPC電源用DC/DC変換基板が12V入力を安定化せずにそのままM/Bに入力する12Vとして出力しているようです。 普通はACアダプタから安定した12Vを供給する前提での変換基板設計と考えられるので、当然といえば当然の話です。

 以前太陽電池による携帯充電器を作ったときに利用した「DC/DCコンバータキット」をバッテリーとASKTECHのPC電源用DC/DC変換基板との間に挿入する必要がありそうです。 「3端子レギュレータ回路」でも実現可能ですが、電位差を熱で放出する仕組みのため、電力変換効率が悪いので。。。


テレパソ更改後の電源システム

2012-03-19 21:17:29 | 電源システム研究

 PT2を利用したASUS E45M1-M PROに更改後のテレパソマシンですが、非常に安定しています。 驚くのはその消費電力で、15W~25Wぐらいの消費電力で、旧テレパソのほぼ半分となりました。 さすがに、TVtestを3画面以上立ち上げると、画面がカクカクとなりますが、1~2画面だけだと実用的な性能です。 E-450周辺のハードウェアデコード機能もかなりの効果を上げているようです。 そもそも少消費電力のAtomマシンでは、TVtestの稼働は無理だったので。

 消費電力がかなり減ったので、電源システムの挙動もかなり変わりました。

  

 ソーラーパネル発電時間帯にテレパソの消費電力(Load Power)が減るのは、謎なところです。

 ASUS E45M1-M PRO を使ったパソコンの構成については別途投稿予定です。


ダイソンのハンディ掃除機と次期テレパソの構想

2012-03-05 00:14:41 | 電源システム研究

 カードのポイントで、ダイソンの掃除機を申し込みました。 子供がリビングで菓子をこぼすのに対し、教育上自分で掃除ををさせたいのですが、まだ小学校低学年でなかなか大がかりな掃除機を自分で引っ張り出して掃除しろとも言えず・・・というところがきっかけです。

 軽くても吸引力がすばらしいです。 車の中の掃除にも活用できそうです。 こんなふうにバラバラにできて、メンテ性もよさそうです。 ごみをためるポット部分も外して掃除ができるようです。

 ただ、印象ですが、デメリットらしいところはポット部分が落とすと割れそうな感じなことです。 実際は頑丈なのかもしれませんが、子供に使わせるには調べたところ実売価格があまりにも高級であったことからためらっているところです。 結局、子供がこぼした菓子を私がこのハンディ掃除機で掃除してあげているのです。

 ・・・リビングに置いても感じのいい、良いハンディ掃除機です。

 

 さて、電源システムについてですが、最近天気が悪い日が続いていることから、気が付いたらバッテリー切れでサーバー(テレバソ)がぷっつんしていることが多いです。 最近、PT2を一枚追加したことも効いていそうですが、これの対策を打つには、ソーラーパネルの増強かバッテリーの増強か、サーバー(テレパソ)の低消費電力化しかなく、いちばん最後の手段で最近発売されたマザボ(ASUS E45M1-M PRO)をポチりました。。。


太陽電池充電方式の独立系直流電源システム 10

2012-01-01 16:50:02 | 電源システム研究

あけましておめでとうございます。

 年末の1週間は、天候が良かったです。 我が家のベランダソーラー発電ですが、グラフ化してわかりますが、お昼以降充電コントローラがフローティング充電状態となるので、おそらくパネル自体の発電能力がもっとあるはずですが、現実の発電量がおちてしまっているのがわかります。 独立系のデメリットですね。


太陽電池充電方式の独立系直流電源システム 8

2011-10-03 23:26:16 | 電源システム研究

 ここのところあまりはっきりしない天候が続いています。

10月2日(日) くもり の発電状況です。

10月3日(月) 晴れ時々曇り の発電状況です。

現在、タイマーで1:00~4:00の3時間充電を実施していて、1週間安定した連続運用をしています。


太陽電池充電方式の独立系直流電源システム 7

2011-09-25 03:05:57 | 電源システム研究

 独立系の24Vシステムに変更しました。 太陽電池パネル発電量が負荷消費電力に比べると小さいため、現状ではテレパソを24時間稼働できないことがわかっています。 解消策としては、

(1)24時間稼働をあきらめる
(2)テレバソの消費電力を削減する
(3)太陽電池パネルを増強する
(4)必要時に商用電源から充電する

(1)は、深夜の録画/視聴、プリンタサーバ利用、スケジュールサーバ利用等のテレパソのいくつかのサービスができなくなるため、著しく使い勝手を損なうため、譲れない選択です。

(2)は、現状のパネルを使用して曇天時の1日予備を考慮すると、計算からテレパソの消費電力を10Wに抑える必要があります。 これは現実的ではありません。

(3)は、マンションバルコニーの制約からパネルを大きくしたり、追加することは、難しいと考えています。 また、これ以上コストをかけることは経済上不可能です。またパネルを買うことで泥沼化する可能性があります。 ここはぐっとこらえる必要があります。。。

(4)は、独立系ではなく不完全独立系を受け入れることになります。 現状ではこれを選択するしかないようです。 実際の消費電力量をいかに抑えることができるかが課題となります。 同時にテレパソの消費電力を削減する施策を実施することとします。

 テレパソのハードディスクはCドライブが2.5インチ500GB、Dドライブが3.5インチ2TBですが、Dドライブを外付け録画データバックアップの位置づけにすることで、Dドライブを本体から外しました。 また、800rpm静音ファンが3機動作していましたが、3.5インチハードディスクの取り外しに伴い、2機に削減しました。 これにより、テレパソ本体の消費電力を45W→40Wに削減しました。 簡易的な方法としては、これが限界です。

 充電は、毎日00:00~04:00で実施するようにタイマーで設定しています。 ただ、毎日天気が続くときは、毎日稼働不要のため、”手動”でスイッチを操作することで稼働しないようにすることも可能です。 (このへんのコントロールが自動化できればいいですね。)

 まずは、充電が開始した時点で、362W消費しています。

 最終的にはフローティング充電になったときに、40W+フローティング充電電力を消費することになると考えられます。 4時間充電稼働の場合、最終62Wと仮定して、((362-62)/2)W×4h=平均600Wh/日程度の充電電力量と想定されます。 テレパソの場合、40W×(24h-4h)=800Wh/日、充電時間以外で必要なので、800-600=平均200Wh/日の太陽電池パネルによる発電量が得られれば、テレパソを24時間運用可能という計算になりますが・・・。

 直流電源は、いろいろと可能性があります。 家電の一部はAC/DCアダプタを使用した直流電源です。直接直流を利用することで変換効率向上による省電力化が見込めます。 ちょっと変わったところで、オーディオ装置はバッテリーを使用し直接直流を利用することで音質の向上が見込めます。

 


太陽電池充電方式の独立系直流電源システム 6

2011-09-14 23:01:46 | 電源システム研究

 ここのところ、いい天気が続いています。 ただ、12Vシステムの発電傾向としてはここ数日似たようなかんじで、連続運用には至っていません。

2011/9/12は以下のような傾向でした(再掲)が、

2011/9/13についても同様の傾向であることがわかります。

発電量、消費電力ともに、24Vシステムの方が優れているようです。 DC-DCコンバータの変換効率が思ったよりわるかったのはともかくとして、理論上変わらないはずの太陽電池パネルが並列より直列接続の方が実質パワーが大きくなることがわかったのはある意味収穫でした。

独立系の24Vシステムにまた変更しようかと思います。

12V用のDC-ACインバータは、当然24Vでは使用できないので、AC自動切替器と組合わせた、当初の「商用電源バックアップシステム」に活用しようかと思います。

 


太陽電池充電方式の独立系直流電源システム 5

2011-09-13 00:16:42 | 電源システム研究

 先日は24Vのシステムでの実験でしたが、12V→24VステップアップDC/DCコンバーターを使う前提で12Vのシステムに戻して実験的な運用をしてみました。

2011/9/11は天気が悪く、以下のように全然発電が負荷に追いつかない状況です。

2011/9/12は天気が良く、以下のように昼間は負荷電流を超える発電を示しましたが、24Vシステムよりも勢い(Array Power)が足りない状況です。 さらに、負荷電流はDC/DCコンバーターは思ったほど効率が良くない状況(70%程度)にあり、負荷電力(Load Power)が24Vシステムの時より増加しています。

 


太陽電池充電方式の独立系直流電源システム 4

2011-09-09 22:13:21 | 電源システム研究

 2011/9/9本日は、昨日と変わってむしむしした暑さに戻りました。 昼からは晴天でしたが、朝のうちは曇っていて太陽光が弱い時間帯がありました。

なので、MSViewのデータ上発電電力の発生が午前中は鈍っています。

比較のため、昨日のデータを再掲します。

PCサーバの平均的な消費電流(約1.7A)以上発電できれば、バッテリーへの充電電流にまわすことができ、夜間の電力として使用することができるのですが、晴天で8時間程度の充電時間が最大とみるのが妥当のようです。

その時間の間に蓄電される充電電流(Ah)は、夜間の電力を補うには十分ではないようです。 24時間のPCサーバ運用をあきらめて6:00~24:00までの運用にしてトントンかどうかというところで、微妙です。 しかも、日中は晴天が続くことが条件です。


太陽電池充電方式の独立系直流電源システム 3

2011-09-08 21:25:47 | 電源システム研究

 2011/9/8本日は秋のように過ごしやすい晴天でした。

昼間の10:00頃と11:30頃のMSViewの画面です。 11:30から12:00過ぎにかけて本日の発電電力のピークを発生しました。 太陽光発電パネルの定格55Wが2枚という仕様からかなりいいレベルです。 MPPTの効果もあるのでしょう。

 

本日は5分毎にMSViewでCSV出力機能を実行していたので、Excelでグラフ化しました。

入出力電力積算量を計算すれば明確になると思いますが、PCサーバの連続24時間稼働のためには、現状のPCサーバの消費電力45W前後の場合、毎日晴天が続く必要がありそうです。