当初計画のシステム構成で始動した結果、問題点がいくつか出てきました。
下の図は以前に掲載したシステムの系統図です。ソーラーシステム系統図

 当初はバッテリーに流れる電流計は準備できず、ないまま始動しました。
バッテリーにいくら充電しているのか、放電電流はいくらなのかわからないまま、始動したのです。電圧はテスターで測定していました。
今考えるとちょっと無茶だったと思います。実際に運転してみると、いろいろ問題点が出てきました。


過充電への対応

 採用したインバーターの仕様には、
      ・ 低電圧アラーム    44V
      ・ 低電圧シャットダウン 42V
      ・ 過電圧シャットダウン 61.2V
 と記述されています。

 実際に運転してみると、以下のようなことが分かりました。
わかりやすいように、負荷として100Wの白熱電球を接続し、ソーラーパネルから充電を始めました。

 当初の電圧は約50Vで、インバーターは動作して、電球は点灯しています。
充電電流は計器が繋がっていないので分かりませんが、電圧はテスターで測定しました。
充電電流が消費電流より大きいと、バッテリーへの充電が始まり、バッテリー電圧が上昇していきます。

 電圧が60V付近(仕様では61.2V)になると、突然インバーターへの接続が切断されました。当然、AC100Vは出なくなりました。これは全く予告無しに発生するので、電力会社の停電のようなものです。

 これには最初びっくりしました。電灯だだとアッツ停電!と思うだけですが、、パソコンを繋いでいることもあるので、突然電源を切られると、パソコンのデーターにダメージを受ける可能性があり、大変です。

 過電圧になったときのシャットダウンは、インバーターへの過電圧から守るために儲けられた保護装置です。でも突然、予告無しに起こることは、問題で、この対策が必要です。
このシャットダウンが発生しtら、ソーラーパネルからの充電を切り離すスイッチを切断すると、充電がなくなりますので復帰し、AC100Vが出てきます。

  システム的には、インバーターへの供給電圧が、シャットダウン電圧まで上がらないように、充電をコントロールするためのコントローラーを設置するのはこの ためでしょう。1KWの電力をコントロールできるコントローラーは2万円ぐらいから数万円までいろいろあるのですが、現時点では設置していませんので、手 動でスイッチを切るようにしているのですが、これは大変で常に付きっきりの状態になってしまいました!。


過放電への対応

 ソーラーパネルから接続を切り、負荷(電灯など)をつないでいると、だんだん電圧が低下してきます。
仕様に「低電圧アラーム 44V」とある電圧(1基で11V)まで低下すると、ピィーピィーと警告音を発し、次第に音が大きくなってきます。42V(1基当たり10.5V)になると、インバータへの電源供給を停止し動作を止めます。当然AC100Vはとぎれます。

 でも、過充電の場合とは違って、予告の警告音がしばらく出ますので、突然停電?になるようなことではないので、時間的な溶融があります。

 前に述べた充電コントローラはこの警告だ出る前に放電を止めるか、放電以上の充電を始めるような処理を行ってくれるように出来ている(はず)でしょう。

 当面、コントローラは設置していませんので、全て手動で行うことにしました。
しかも、建屋裏の狭い隙間に設置しているバッテリーやインバータまで出かけなくてはなりません。距離は10mもないのですが・・・。

 当初は、興味半々で、盛んにスイッチを切ったり入れたりしていましたが、2,3日で音を上げてしまいました。



 ソーラー発電システムの機器間の配線、ケーブルについて書きます。
主な機器間は、下図の系統図で

① のたソーラーパネルとバッテリー間
② のバッテリーとソーラーパネル引き込み部間
③ のバッテリーとインバーター間
④ インバーターの出力、AC100Vを室内に引き込むためのケーブル。
⑤ これらの機器を計測監視・コントロールするためのセンサーや信号線

の五つに分けられます。それぞれのケーブルについて以下に書くことにします。




① の配線とケーブル

 ソーラーパネルは地上高約5mの屋根の上にあります。
インバータは約1m。それぞれのケーブルの終端を端子板に接続するようにしています。
ソーラーパネルから端子板までの距離は約10mとします。

 10mのケーブルに晴天であれば5Aが常時流れるわけです。電圧は約50V。
5Aの電流で生じる電圧降下は、
一般的な平型平行線コードは断面積が1.25平方ミり、この許容電流は12Aとされています。
この内部抵抗は1m当たり十数ミリΩあるとされます。15ミリΩとして10mありますから150ミリΩ、行きと帰りで20mですから、0.3Ωです。

 これに5Aが流れるので、0.3X5=1.5 つまり1.5Vの電圧降下が起こることになります。
50Vの発電電圧が、50-1.5=48.5、48.5Vになってしまうのです。3%の電力損ということです。
以下の図は上記の概念図です。


これなら、なんとか我慢できる範囲ではあります。24Vのシステムだとこの2倍になりますから、とても使えません。12Vシステムだともはや論外、危険です。
 で、風雨にさらされますから、もう一つ上の規格、2平方ミリのキャプタイヤケーブルを使うことにしました。


② 配線とケーブル

 端子板とバッテリー間の配線・ケーブルです。長さは1m前後ですが、流れる電流は最大20Aが予想されます。2mm径の3芯VA線を使かいました。断面積は3.5平方ミリで、許容電流3は30Aぐらいでしょう。

③ 配線とケーブル

 端子板とインバータを結ぶケーブルです。長さは約30cmですが、ながれる電流は②とほぼ同じでしょう。3.5平方ミリの多芯の単線を使っています。

④ AC100V、室内取り込みケーブル

 インバーターで出力されるAC100Vを室内に引き込む
ためのケーブルです。流れる電流は交流の100Vで最大10Aなのだし、室内ですから一般的な1.25平方ミリの室内用平型コードでも良いかと思われますが、建物外に引き出しますので、キャプタイヤケーブルとします。①で採用してケーブルと同じ物を使いました。

⑤ 計測・コントロールケーブル

 バッテリーやソーラーパネルの電圧、電流を監視するための計器用、コントロールするためのケーブルです。
流れる電流は 最大でも数十ミリアンペア、ふつうは数ミリアンペア以下でしょうか、8本程度が必要ですので、コンピュータのLAN配線で使われているLANケーブルを使うことにしました。

1本のケーブルに8本が入っていますし、大変安価です。
マイコン制御のコントローラーを設置する予定ですので、このケーブルを2本室内に引き込みました。、




 インバターは中国製の1KWの物で、320x165x90mmの大きさがあります。
重量は3.11Kgです。
事務所建屋の裏側の外壁に板材を取付、これに取り付けています。丁度、4基のバッテリーの1mぐらい上側に位置します。

 軒下なので、少々の雨では濡れませんが、吹き降りの雨では濡れますので、ビニールの覆いを仮に付けています。工事や調整が終わったらちゃんとした屋根や囲いを作ろうとは思っていますが、今のところ裸です。

下は、インバータをほぼ正面から撮影しました。建屋から60cmぐらい離れたと個にブロック塀があり、真正面からは撮影できないため、遠近法で写っています!。


インバータとその付近の様子です。
下側にバッテリーが写っています。黄色の太いケーブルがAC100Vの出力です。
細いケーブルが写っていますが、コントロール用の各種ケーブルです。