持ち運び可能な自作の太陽光発電

私は貧乏旅が好きなのでキャンプや車中泊をよくします。

最近は自宅の太陽光発電システムで蓄電したポータブル電源を持って行く事が多いです。

ポータブル電源があればスマホやタブレットの充電が手軽にできるし、夜間の照明などにも困りません。 100Vインバーターを使えば家庭用の電気製品も使えます。

でも、持ち運びが出来る太陽光発電システムがあれば更に便利になるだろうと思い、「ポータブル太陽光発電」なるものを作ってみました。

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このシステムがあれば旅先での電気が無い環境でも、晴れてさえいれば無尽蔵に電気を作り出して気軽に家電機器を使うことができるようになります。

このページでは折り畳み式のソーラーパネルと自作のポータブル電源を使ってシステムを組む方法をご紹介したいと思います。

ポータブル太陽光発電に必要な物

「ポータブル太陽光発電」のシステムを作るには、大まかに言ってソーラーパネルとポータブル電源さえあればできます。

ただ、市販されているケーブル付きのソーラーパネルとポータブルバッテリーを組み合わせただけではつまらないので、ポータブル電源は自作したものを使います。

今回のシステムに使ったアイテムは以下のものになります。

●折り畳み式ソーラーパネル
●MC4コネクター付きのケーブル(3メートル)
●フォークリフト コネクター
●自作したポータブル電源
●チャージコントローラー
●ナイフスイッチ

各アイテムの詳細については、次の項目でご紹介いたします。

持ち運び可能な太陽光発電に必要な物

折り畳み式ソーラーパネル

持ち運びができるソーラーパネルには「曲げることができるもの」と「折り畳みができるもの」の2種類があります。

まず、曲げる事ができるフレシキブルなソーラーパネルについては樹脂製で軽いので持ち運びには大変便利です。

パネル自体を湾曲させることが可能なのでキャンピングカーなど自動車のルーフの形状に合わせて載せる事も可能です。

ただ、樹脂製なのでガラス製と比較して受光面が傷つきやすく耐久性が劣るという欠点があります。

次に折り畳みができるソーラーパネルについてですが、樹脂製のものとガラス製のものがあります。

樹脂製のものは小さく折りたたむことができ、携帯性に優れているので自転車やバイクの旅では活躍するでしょう。

ただ、二つ折りのソーラーパネルと比べるとコンパクトで折り畳みの数が多くなるほどワット数の小さなソーラーパネルを並列にする必要があるので発電効率が落ちるという欠点があります。

私の場合、「ポータブル太陽光発電」を持って行く時には重いポータブルバッテリーを持参するので、車移動になります。

ならば、重くても耐久性が高いガラス製で発電効率が良い2つ折りタイプのソーラーパネルが良いと思いました。

そして、家でもソーラーパネルを並列化して発電に使う事を考えて、コスパが高い主流の100Wタイプが最適だと考えました。

そこで、折り畳み式のソーラーパネル「Renogy 100W 折畳式単結晶ソーラーパネル」を選びました。

Renogy 100W 折畳式単結晶ソーラーパネル

このソーラーパネル、重量が12kgもありますが取っ手がバネ式でしっかりしており、思っていたほど重さを感じません。

折畳式ソーラーパネルの持ち手

厚いウレタン素材のハンドルグリップも柔らかくて持ちやすい。

ウレタン素材のハンドルグリップ

ソーラーパネルのガラス面が外側になっていますが、収納ケースがクッション性のあるハードケースになっているので、ある程度の衝撃にも耐える事が出来そうです。

収納ケースがクッション性のあるハードケース

持ち運びする時はパネルが横向きですが、使用時は縦向きにします。

ソーラーパネルの使用時は縦向き

収納式の架台が最初から付属しているので、脚を引き出すだけで設置が可能です。

パネルの収納式架台

脚の角度調節ができるので、太陽の方角と角度を最適に合わせれば高い発電効率で充電ができます。

ただ、角度幅は狭いです。

脚の角度調節が可能なソーラーパネル

このソーラーパネルは2枚の50Wソーラーパネルが並列化されています。

スペックは以下のようになっています。

【Renogy 100W 折畳式 単結晶ソーラーパネル】

・最大出力:100W
・公称開放電圧(Voc):21.6V
・短絡電流(Isc):6.17A
・公称最大出力動作電圧(Vmp):18.0V
・公称最大出力動作電流(Imp):5.71A
・作業温度:-40℃--85℃
・展開時サイズ:101cmx70cm
・折り畳み時サイズ:51cmx70cmx7cm
・アルミフレーム付き、表面が強化ガラス
・重量:12kg

Renogy 100W ソーラーパネル

ポータブル電源

一般的に販売されているリチウムイオンバッテリーを使ったポータブル電源は、初めからチャージコントローラーやインバーターが内蔵されているので、ソーラーパネルをケーブルで接続するだけで充電ができます。

しかし、価格がとても高いのがネックです。

今回は市販の工具箱に軽自動車用のバッテリーを入れた自作のポータブル電源を使うので、お財布にも優しいと思います。

並列化された第1バッテリーの数値は12.84V

自作のポータブル電源は、工具箱、バッテリー、チャージコントローラーで構成することができます。

しかし、このポータブル電源には太陽光発電からの充電だけではなく、自動車のシガーソケットからも充電ができるように昇圧回路も組み込んでいます。

昇圧回路を組み込んだ充電方法は以下のリンク先で紹介していますので興味があればご覧ください。

並列化された第3バッテリーの数値は12.81V

バッテリーはチャージコントローラーを使って充電をします。

使用したチャージコントローラーはソーラーパネルと同じメーカーであるRENOGYの製品です。

【RENOGY PWM ソーラーチャージコントローラー10A】

公称電圧: 12V/24V(自動認識)
定格充電電流: 10A
ケーブル端末: 最大12AWG(3.5SQ)
最大PV 入力: 50 VDC
自己消耗S: 10mA
動作温度:-35°C ~ 45°C
寸法: 119mm×75mm×27.5mm
保存温度:-35°C ~ 80°C
重量: 122.47g

ソーラーパネルから充電をする場合は電圧が高い(18V前後)ので直接チャージコントローラーに接続することができます。

しかし、車のシガーソケットから充電する場合は電圧が12.8V~14Vと変化する(低燃費車の場合)ので配線間に昇圧回路を入れなければなりません。

そこで、ナイフスイッチを使って切り替えができるようにしてみました。

バッテリーはチャージコントローラーを使って充電

ナイフスイッチのレバーを昇圧回路側へ倒すと。

ナイフスイッチを昇圧回路側へ倒す

スイッチの中央に接続された配線は「DCブーストコンバータ」に接続されます。

自動車の走行中はシガープラグから充電します。

「DCブーストコンバータ」に接続

そして、レバーを反対側へ倒すと。

ナイフスイッチのレバーを反対側へ倒す

スイッチの中央に接続された配線は直接「チャージコントローラー」に接続されます。

ソーラーパネルから充電する時には、このモードで使います。

あと、チャージコントローラーの電源は、「自作のポータブル電源を充電:ポールコネクターを使う」で利用したポールコネクターでバッテリーに接続しています。

「チャージコントローラー」に接続

ナイフスイッチは、ちょっと原始的ですが大きな電流を流すことができるし、簡単&確実にスイッチの切り替えもできるので安心です。

スイッチの切り替えが便利なナイフスイッチ

このナイフスイッチは配線端子のネジが潰れやすいですが、価格が安いので仕方がないでしょう。

私の場合、力を入れすぎてネジ山を「なめてしまった」のでハンダ付けして使っています。

今回使用したソーラーパネルと同じメーカーのチャージコントローラーです。

配線ケーブルと結線コネクター

ソーラーパネルとポータブル電源を接続する為には配線ケーブルが必要になります。

配線の長さは3メートルほどが使いやすいでしょう。

100Wのソーラーパネルなので、配線に流れる電流は最大でも6Aほどになります。

今回はなるべく電力損失を軽減させるために2.5sqの太さのケーブルを選定しました。

このケーブルの許容電流は30Aなので、更にソーラーパネルを並列化する事もできます。

ソーラーパネルのケーブルにはMC4型コネクターが取り付けられているので、購入したケーブルも片側にMC4型コネクターが取り付けられているものを選びました。

2.5sqのケーブル

そして、自作のポータブル電源にはあらかじめ「フォークリフト コネクター」を取り付けているので、ケーブルの反対側にも同じコネクターを取り付ける必要があります。

このコネクターの購入レビューを見るとアンダーソンプラグとの接続が可能との事ですが、本物と比較をしたことがないので何とも言えません。

アンダーソンプラグとの互換性もあるようです

端子は圧着ペンチでケーブルと接続しています。

端子は圧着ペンチで接続

この「フォークリフト コネクター」は外見が同じでも仕様に若干の違いがあり、プラグ同士が接合できない場合があります。

下の写真のコネクターは中央部分の形状が違うので、そのままでは取り付けが不可能でした。

右と左のコネクターは、それぞれ違うお店で購入しました。

外見が同じでも仕様に違いがあるアンダーソンプラグ

対応としては、左のコネクターの中央部分をニッパーとカッターナイフでカットしてヤスリで削って加工しました。

こうすることで、コネクター同士の脱着がスムーズにできるようになりました。

このようなトラブルを防止するには、コネクターは同じ販売店で購入する方が良いでしょう。

仕様が違うアンダーソンコネクターもどき

アンダーソンプラグと良く似たプラグです。

意外と太いケーブルです。

ソーラーパネルとの配線方法

通常、屋根に取り付けるタイプのソーラーパネルにはMC4型コネクターが取り付けられています。

今回購入したRenogy ソーラーパネルにも、このMC4型コネクターが取り付けられていました。

ソーラーパネルとMC4型コネクター

ソーラーパネルのMC4型コネクターと用意した配線ケーブルのMC4型コネクターを接続します。

MC4型コネクターを接続

そして、配線ケーブルのフォークリフト コネクターとポータブル電源のフォークリフト コネクターを接続します。

フォークリフト コネクターを接続

これで、ソーラーパネルとポータブル電源が接続され、「ポータブル太陽光発電」の完成です。

ポータブル太陽光発電

持ち運び電源を充電する

早速、「ポータブル太陽光発電」で充電を開始してみます。

ポータブル太陽光発電で充電

Renogyのチャージコントローラーには多機能なモニターが付いているので、発電状況やバッテリー状況を数値で確認することができます。

充電を開始すると、ソーラーパネルの発電電圧は18.1Vと表示されました。

ソーラーパネルの発電電圧

そして充電電流は1.9A。

充電電流が低いように思いますが、これはバッテリーがすでに満充電の為に電流がセーブされているからです。

ソーラーパネルの発電電流

バッテリーの電圧は14.1Vまで上昇しています。

バッテリーの電圧は14.1V

このチャージコントローラーにはUSB出力も2ポートあるので、大変に便利です。

充電している間はソーラーパネルの日陰にポータブル電源を置いておけば、紫外線による劣化も最小限に防ぐことができます。

日陰にポータブル電源を置く

そして、収納する際にはコネクターのキャップを使えば、配線ケーブルをまとめる事もできます。

配線ケーブルをまとめる

3メートルのケーブルもクルクルっと、ひとまとめにしてしまえば、そのままソーラーパネルを折りたたんで簡単に収納することができます。

ソーラーパネルの設置スペースさえあれば全国どこでも自家発電した電力で自家消費することが可能となります。

こんなオフグリッド型の太陽光発電システムがあれば、災害時でも活躍してくれる事でしょう。

コネクターのキャップが便利

アマゾンでは一個単位で売っているお店がありませんでした。

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【太陽光発電】

自然災害が多発している今、再生可能エネルギーが見直されています。空地だった場所がいつの間にかソーラーパネルが敷き詰められて広大なメガソーラー発電所になっていたりします。

新興住宅街には屋根にソーラーパネルを設置して自家発電している新築住宅もあちこちで目につきますね。
灯油で使う石油ボイラーやストーブを撤去してオール電化にしている家庭も多いのではないでしょうか?

太陽光発電をしている家庭のほとんどは売電を目的として設置しているので、ちょっとポケットマネーで始めようかという訳にはいきません。

このページでは、オフグリッドのソーラー発電を自動車のバッテリーに蓄電して夜間に使用するといった独立型太陽光発電システムの制作について説明しております。

電気を扱うので取り扱いを間違えると火災や火傷などの危険を伴います。自己責任の上、十分ご注意願います。

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