ソーラーシステムにリレーを追加してみた
我が家のソーラーシステムはまだまだ未完成です。
とりあえず100Vの電源を取ることはできています。
が
しかし
いくつかの問題があるので、本格的な実施には至っていません。
問題その1
ソーラーパネルに夜間は電力が戻っている疑惑。
問題その2
2つのバッテリーを並列にしているため早く寿命を迎えるバッテリーが出そう。
問題その3
過放電の対策がされていない。
問題その4
各部の電圧が正しく測定できていない。
これらの問題を解消するため、頭を捻っていこうと思います。
ということで、まずは足りない材料を購入しました。
この2点です。
では早速テストと工作をしていこうと思います。
電気が逆流するのを防ぐダイオード
ダイオードというのは聞いたことがあると思います。
簡単に言えば電気の逆流を防ぐ部品です。
これが無いと色々なことが始まりません。
ダイオードをこんな感じで取り付けました。
ついでにこういうものも購入しています。
結線に不安が出てきたので、安心して結線できる部品です。
あっても無くてもどちらでもいいのですが、どうせやるならなるべく美しくしたい。
最終的には欲しくなるような部品です。
見切れていますが、上にはチャージコントローラーがあり、ダイオードが繋がっています。
そしてソーラーパネルから発電された+極性の配線がその先に繋がっています。
配線の色がおかしいという指摘はしないでください。
青い細い線はソーラーパネルの電圧を測定する配線です。
で、このようにダイオードを入れて測定した結果どうなったかというと・・・
こうなりました。
予想通り、夜間の発電していないときはソーラーパネルに電気が逆流していたようです。
ダイオードをソーラーパネルとチャージコントローラーの間に入れたことでソーラーパネルが発電する電圧の動きが顕著にわかるようになりました。
ダイオードすげー。
ダイオードは完璧に逆流を止めるわけではないようですが気にしません。
黄色い線が一気に落ちたタイミングは発電されていないタイミングで、一気に上昇したのは日の出のタイミングです。
チャージコントローラーを観察していると少し違うかもしれませんが、日の出から15分もかからず充電が開始できる状態のようです。
まだ薄暗い時間なので、わりとソーラーパネルの性能は良さそうです。
日陰に強いタイプだったのかな?
もしそうなら、ちょっと得した気分。
色々使うリレーを制御するテスト
次にリレーの制御をテストしてみます。
諸問題があって使えなかったデバイスのピンをプログラム的にこちょこちょしてみたら動きました。
何のことかさっぱり判らないでしょうが、要するに色々制御できるようになったということです。
まずは購入したリレーがきちんと動くかテストをし、それから・・・
複数のリレーが想定通りに動くか確認をします。
プログラム通りに動いているので課題の1つをクリアしました。
こうして記事を書いている今も、テストで組んだプログラム通り、10秒毎にカチカチとリレーが動いています。
リレーをどの様に使うのかを示した配線図
今回のテストはこういった配線です。
デバイスの電源はチャージコントローラーのUSBから取ります。
バッテリーを並列で使用する場合、片方のバッテリーが早く寿命を迎えるそうです。
理由は元気なバッテリーが疲れたバッテリーを充電するそうで、結果的に元気だったバッテリーの充放電の頻度が高くなり、早く寿命を迎えるそうです。
これは良くないらしい。
通常は並列でバッテリー接続はせず、直列にして使用するそうですが、我が家のインバーターが12V用なのでそれができません。
ということで、色々調べたらとある情報が出てきました。
バッテリーへの充電は個別に充電するのが良いらしい。
それに必要なのがこのリレーを使ったちょっとしたシステムということです。
全体の配線図はこんな感じ
全体の配線図はこんな感じ。
リレーを使って充電するバッテリーを切り替える回路になります。
切り替えるタイミングは瞬断というそうですが、タイミングを間違えると一瞬チャージコントローラーに電源が行かなくなり、困ったことになります。
その対策はプログラムを工夫すればなんとかなると思います。
そして、バッテリーの問題はもう1つあって、並列でインバーターに繋げることで各バッテリーの電圧を測ることができない問題です。
電気が逆流しちゃっているからですね。
これは疲弊したバッテリーなのか元気なバッテリーなのか判らないことになります。
トータルの電力は判るとして、個別の電力を知るためにバッテリーとインバーターの間にもそれぞれダイオードを入れることで対処します。
こうすることで今までトータルの電圧しか計れていなかったのが個別の電圧とトータルの電圧をそれぞれ測れるようになりました。
本来の、やりたかったことの3つがこれらの対策でできるようになるわけです。
で、結果がコレ。
14時頃から配線をこちょこちょ弄り始め、15:30頃に一通りの作業が終わりました。
15:30以降はバッテリーの電圧が低い方に充電されるようになっています。
トータル電圧が低いのはダイオードを入れたせいですね。
充電バッテリーの切り替えは5分毎に行っています。頻繁すぎるかなとも思いますが情報が見当たらなかったのでしばらく様子を見ようと思います。
手に入れたダイオードを配線の間に入れると0.4Vくらい下がるのは仕様だそうです。そのためトータル電圧は低めになります。
それを嫌ってなるべくダイオードを使用しない方法を色々調べたり考えた結果、リレーを使った個別充電となります。
組付けるとこんな感じ
一通り組んだらこんな感じになりました。
なぜかOLEDのディスプレイが付かなくなりました・・・
後で調べたらアースのはんだ不良でした・・・
とりあえず、今はこの状態に結構満足しています。
しばらく様子を見て、気になるところがあったら手を加えていくと思います。
で、最後に残った過放電の対策。
これはトータル電圧をモニターして一定の電圧になったらリレーを動作させて強制的にシャットアウトさせる方法を考えています。
配線的にはバッテリーとインバーターの間にリレーをかませる形になります。
ただ、電流がそれなりに大きいかもしれないのでリレーが耐えられるのか?
1000Wの電化製品を使ったとして10Aの電流が流れることになります。
今のリレーはDCの場合は300Wなのでインバーターの最大出力には足りない。
そのうち大出力でも耐えられるリレーを手に入れてテストしながら実施してみたいと思います。
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