太陽光発電システムを作る ～ 12V60Wの自作ポータブル電源
最近は、ポータブル電源が身近になってきました。ポータブル電源は、スマートフォンなどの小物を充電できるものから、エアコンやトースター、電子レンジなどの1000Wクラスの電気製品を動作させられるものまで出ています。
https://kunimiyasoft-itemcentre.xyz/?p=3346そして、それらポータブル電源は、リチウム電池などを使った最新の技術で出来ています。高度なテクノロジーで出来ていて、私が手出しできるようなものではありません。
でもポータブル電源は、あまりにも高度で複雑な製品なので、不具合も起きるようです。そうなった場合、素人が手出し出来るものではなく、修理依頼するしかありません。 またバッテリーが劣化しても、多くのポータブル電源はバッテリーの交換ができないので、寿命としなければなりません。
そこで、従来の枯れた技術でポータブル電源を作ってみます。作る難しさは、DIYの家具レベルです。そして、充電は太陽光パネルからのみとし、費用対効果でベストと思える12V60Wの太陽電池システムとします。
注意！
これから紹介する内容を基にポータブル電源を作成し、火事や感電などの事故が発生したとしても、kunimiyasoftは一切の責任を負いません。あくまでも自己責任のもとで作成してください。
バッテリー容量が少ないと言っても、短絡させれば当然バッテリーが火を噴くなど大事故を引き起こしますから、慎重に作成してください。記事に出てくる単語が分からない場合は、作成を諦めた方が無難です。
1.必要なアイテム
自作ポータブル電源に必要な部品を写真に載せてみました。
12Ahバッテリー
12V12Ahの鉛蓄電池を使用します。12V1Aを12時間提供できる計算です。今回は5Aまで使用できるように作成するので、5A12Vなら2.4時間電力を提供できます。5A以上使えるようにすれば、100Wを超える電気製品も使えますが、コストパフォーマンスや安全面を考えて5Aを上限にしました。
鉛蓄電池なので、とても重いです。重すぎると感じた人は、容量を下げて軽い製品を選んでください。
太陽電池コントローラー
鉛蓄電池は、過充電や過放電に弱いです。そのため、太陽電池コントローラーを使って、過充電や過放電を防ぎます。選んだ太陽電池コントローラーは、消費電力が少なくて優れた日本製です。外国製で液晶が付いた製品は、いろいろな電力が確認できて便利ですが、消費電力が大きいそうです。
端子は6つ付いていて、太陽電池パネル＋－、バッテリー＋－、電力提供＋－がそれぞれあります。それぞれを接続することになりますが、過電流が流れた場合に備えて、バッテリーと電力提供用の電線にヒューズを付けてください。
LEDがいくつも付いていて意味がありますから、付属する説明書も良く読んでください。
次に、電子パーツを購入するのにおすすめの店を紹介します。
秋月電子通商
電子工作のお店として有名な、秋月電子通商さんから主要な製品を購入しました。
Amazonの商品リンクも用意していますが、基本は秋月電子通商さんで購入が良いでしょう。今回購入した製品を以下に示します。商品番号は確認した時点のものなので、変更があるかもしれません。
- 完全密封型鉛蓄電池 B-05403
- 太陽電池充放電コントローラ M-06606
- シガーソケット C-10622
- ２．１ｍｍ標準ＤＣジャック C-00076
- ２．１ｍｍ標準ＤＣプラグ C-00091
- ガラス管ヒューズ ＭＦ５１ＮＲ P-07131
- ヒューズホルダー P-07080
- ３Ｐトグルスイッチ P-16037
- 太陽電池モジュール M-08233 ※今回は購入していません
ホームセンターで購入
秋月電子通商さんで手に入れられなかった商品は、近くのホームセンターから調達します。
ケースは道具箱を選び、配線は車用の製品を選びました。5A以上使える製品を選びます。
2.太陽電池パネルの工作
太陽電池パネルから発電された電気は、2.1mmプラグにてポータブル電源と接続します。よって、太陽電池パネルの線の先端に2.1mmプラグを付けます。
秋月電子通商さんのソーラーパネルをおすすめしますが、Amazonでの同等品を載せておきます。
最近は、ポータブル電源用の100Wクラスで薄型の太陽電池パネルが増えていますが、紹介している太陽電池パネルの方が耐久性に優れます。配線こそ劣化しますが、雨や高温、厳寒、雪などにも強いです。
ちなみに、太陽電池パネルで負荷のない状態は危険なのでは、と疑問を持ちましたが、その場合は電圧を図ると開放電圧が測定されますが、電流はほとんど流れない状態になります。(太陽電池内部で熱として放出されるようです)
3.ポータブル電源部の作成
2.1mmソケットを付ける
ケースに2.1mmソケットを付けます。太陽電池パネルから伸びる2.1mmプラグを差すための端子です。
ケースに穴を開けて、2.1mmソケットを埋め込みます。埋め込んだ後で、太陽電池コントローラーと接続する線を付けます。太陽電池コントローラーに届く適当な長さの線を、2.1mmソケットの端子にハンダ付けします。
そして、伸びた線の先の端子を、太陽電池コントローラーの指定の端子に接続します。
トグルスイッチを付ける
ケースにトグルスイッチを付けます。これは、鉛蓄電池と太陽電池コントローラーの接続スイッチになります。鉛蓄電池と太陽電池コントローラーを接続したままにすると電気が消費されるので、使わない時は外しておきます。
トグルスイッチをケースに付けたら、適当な長さの線をトグルスイッチにある端子の2つにハンダ付けします。2つの端子は、中央と、その両端のどちらかです。スイッチオンにした時に電流が流れる方の端子にハンダ付けしてください。
トグルスイッチに付けた線の片方は太陽電池コントローラーの指定のプラス端子に接続して、もう片方は鉛蓄電池のプラス端子に接続します(接続は後で)。
サービスコンセントの接続
サービスコンセント(シガーソケット)は、車で使われる製品です。今回は格安部品を使いましたが、車屋で売っている製品を使う方が便利でしょう。
サービスコンセントに適度な長さの線をハンダ付けします。そして、マイナスの線の途中にヒューズを入れます。
作成し終わったら、太陽電池コントローラーの指定の端子に接続します。(サービスコンセントは今回は仮止めの状態です)
鉛蓄電池を接続する
鉛蓄電池を、太陽電池コントローラーに接続します。トグルスイッチから出た線の片方をプラス端子に接続して、マイナス端子に適当な長さの線を付けて、途中にヒューズを配置して、太陽電池コントローラーの指定のマイナス端子に接続します。
トグルスイッチをONの状態にして、太陽電池コントローラーの動作を確認してください。太陽電池コントローラーに異常の表示がされたら、すぐにトグルスイッチをOFFにしてください。接続の確認が必要です！。
問題がなければ、太陽電池パネルから出た線をポータブル電源の端子に接続すれば、充電ができます。
4.作成例
今回作成したポータブルバッテリーの写真です。取っ手のあるケースを使ったので、持ち運びに便利です。
ここでお断りがありますが、作成例ではヒューズをプラス側の線に付けています。しかし、今回使用した太陽電池コントローラーはプラス接地の仕様なので、マイナス側の線に付けるのが正解でした。今回、接地をしていないのでプラス側にヒューズを付けても問題ないと思いますが、ヒューズはマイナス側の線の途中に付けてください。
充電する時は、トグルスイッチをONにします。また、サービスコンセントから電気機器を使用する時も、トグルスイッチをONにしてください。
サービスコンセントでは車用の電気機器が使えますが、ここにインバーターを付けてUSBが使えるようにしたり、100V電気機器を使うと良いでしょう。
https://kunimiyasoft-itemcentre.xyz/?p=37915.自作のポータブル電源も用意しよう！
今回のような自作のポータブル電源は、自分で修理したり、拡張したりと融通が利きます。例えば鉛蓄電池が劣化すれば交換するだけですし、バッテリー容量を大きくしたり、小さくするのも容易です。
そして、太陽電池コントローラーこそ必要ですが、それ以外はローテクで構成されています。最低限の電気の知識さえあれば、自由に構成を変えられるでしょう。
災害は必ずやってきます。その時に太陽電池パネルとポータブル電源は、なくてはならないアイテムと言えるでしょう。また、2022年は物価上昇が著しいです。電気代も高騰しているので、太陽光発電で電気代節約は非常に効果的です。
このように、最新のポータブル電源だけでなく、自作のローテクなポータブル電源を作ってみてはいかがでしょうか。