ソーラーパネルでオフグリッド始めた
きっかけ
マイニングでブレーカーが落ちてしまう対策として
最近始めた仮想通貨GPUマインングでは大量の電気を使います。自宅賃貸のブレーカーは40A契約で、マイニングしながらエアコン２台、電気ケトル、電子レンジを同時に使うとブレーカーが落ちてしまします。契約電気の変更も考えましたが電気自体を自分で作れないかと思ってしまいました。
電気エネルギーへの期待
エコ。カーボンフリー。電気自動車。無線充電。なんだかこれからもっと電気エネルギーが活躍していく、そんな気がします。勉強のためにも電気に触れておきたいと感じました。
災害対策へ関心の高まり
ここ最近の台風や地震、それからコロナでの買い占め騒動など、備蓄しておくことの大切さを実感しました。ソーラーパワーで充電できる蓄電池があれば、災害時に何かと役に立つはずです。
オフグリッドとは
オフグリッドオフ=グリッド、オフ・ザ・グリッドとは、電気、ガス、水道など生活に必要なライフラインの一つ、または、それ以上を公共事業に依存せず、独立した方法で設計された建物の特徴やその生活様式を指す。また、オフ・ザ・グリッドとは、電力網に接続されていない状態を表す単語となる。
ベランダで発電できるか
マイホームを持っているわけではないので、賃貸アパートのベランダで試しにやってみようと思います。
「ベランダ ソーラー」で画像検索すると、これがなかなかたくさんの人がチャレンジしていることが分かります。大小さまざまなソーラーパネル、バッテリーが売られているので自分に合ったスケールで挑戦できそうです。
用意するもの
必要なもの
- ソーラパネル
- チャージコントローラー（バッテリーの過充電を防ぐもの）
- バッテリー
- インバーター
- ケーブル
その他準備したもの
- 逆流防止ダイオード、ヒューズ、スイッチ
- 絶縁グローブ
- 絶縁テープ
- 養生テープ
- 電源タップ
購入したもの
ソーラパネル
 |
価格:16,458円 |
ソーラーパネルは一部に影がかかっただけでもその部分の発電量が低下するだけでなくパネル全体の発電量を下げてしまう特性があるらしいのですが、このパネルはその特性を軽減する全並列という構造を採用しており影に強くできています。またクチコミを色々調べても良さそうなのでこれにしました。後日同じくソーラーパネルを購入した先輩に聞いたら、先輩もこれを買っていて驚きましたｗ
チャージコントローラー
Renogy Rover 40A 新Bluetoothモジュール セット 
 |
価格:18,400円 |
バッテリーの過充電を防ぐものです。有名どころをチョイスしました。
バッテリー
Ampere Time 12V 100Ah LiFePO4 リン酸鉄リチウムイオンバッテリー BMS付き
リン酸鉄リチウムバッテリーは鉛に比べて色々と優れている点があります。
- 軽量、鉛の1/3
- 充電回数が多い（4000回）、鉛は500回
- 寿命が長い（10年）、鉛は3年
- 0%まで使える、鉛は0%まで使うと死ぬ
中国製っぽくあまり情報がないんですが、とても安価な事やyoutubeやamazonの評価からこれにしました。
インバーター
DCACインバータ 200W 正弦波 DENRYO SK200-112 
 |
DC-＞ACインバータ 200W 正弦波 DENRYO SK200-112 (入力DC12V)［正規品／日本語の説明書付き／無料保証2年(電池を除く)］ 価格:26,255円 |
家庭のコンセントとして使えるようにバッテリーの直流を交流に変換するインバーターです。手元にあったものを使っていますがファンの音がなかなか大きいのでもっと静かなものを探し中です。
インバーター購入のポイント
- 電力：必要な電力を生み出せるインバーターを選びます。今回は100WのマインングノートPCを動かせればいいので200Wインバーターで事足ります。
- 静音性：高負荷時のみファンが回る機能のあるものがよさそうです。
- 低電圧保護：バッテリー電圧低下時はインバータとバッテリー間の電流が大きくなりますが、一定の電圧まで低下したら遮断して過電流によるバッテリー損傷や発火を防ぐ機能があるものを選びます
- 純正弦波：交流（AC）はなめらかな正弦波でないと電化製品を痛めます。ノイズも出ます。なるべく性能がいいものがいいです。疑似正弦波とかいうカクカクの交流派を作るインバータもあるので注意が必要です。
ケーブル
KIVケーブルでバッテリーとチャージコントローラーをつなぎます。8sqで61Aまで耐えられます。バッテリー/チャージコントローラー間は最大40Aなので十分です。
両端圧着端子付き電気接続用ケーブル 1.5m 赤・黒の2本セット KIV 8SQ 圧着端子:丸型φ8 定格:600V・61A TV
PVケーブルでソーラパネルとチャージコントローラーをつなぎます。
ケーブルはそこに流れる電流に応じて太いものを選ぶ必要があります。太さが足りない場合、発熱して発火する危険性があるので慎重に選びましょう
電流に対するケーブルの太さの選び方はJIS規格できまっているようです。
ケーブルの種類
室内用/屋外用、許容電圧、許容電流など用途別に様々な種類があります。
- IV：ビニル絶縁電線 / Indoor PVC
- KIV：電気機器用ビニル絶縁電線 IVよりいい感じの素材でできてる
- PV：太陽光発電用架橋ポリエチレン絶縁架橋ポリオレフィンシースケーブル
まぎらわしい単位
- sq：スケア、スクエア、配線コードの断面積、mm^2と同じ意味
- AWG：アメリカンワイヤーゲージ、配線コードの断面積が大きいほど小さい値
| AWG | sq |
| AWG 24 | 0.2 sq |
| AWG 22 | 0.3 sq |
| AWG 20 | 0.5 sq |
| AWG 18 | 0.75 sq |
| AWG 16 | 1.25 sq |
| AWG 14 | 2 sq |
| AWG 12 | 3.5 sq |
| AWG 10 | 5.5 sq |
| AWG 8 | 8 sq |
30V以上を扱うには電気工事士の資格が必要
扱う回路が30V以上になってしまう場合は電気工事士の資格が必要なようです。資格がない状態で以下のような行為をすると法律に触れてしまうので注意してください。
自分の場合は18.2Vが最大電圧となるように設計しました。
- シガープラグの組み立て
- MC4コネクタをケーブルに取り付ける
- コントローラーを壁に固定する
- 配線を壁や柱に固定する
- 壁に穴を開けて配線を通す場合の、配線の保護作業
- 他
投資と回収計画
年間の日照時間がおよそ2168時間で、これは1年365日8760時間の24.8%に相当します
消費電力
100Wソーラー x 5枚 x 変換効率80% x 日照率24.8% = 99W
蓄電池
夜の間使いっぱなしにできる容量＝12h * 90W = 1080W
100Wソーラーパネル5枚と蓄電池1280Wを使えば90WのマイニングノートPCを使い続けることができそうです。
投資は合計で16万円ほど、1kwh当たり25円で計算すると7.3年ほどで回収できることになります。
※ 実際に使用してみるとこんな計算では甘いことが分かりました。
変換損失はソーラーパネルのみ考慮してましたが、実際にはチャージコントローラーやバッテリーインバーターの変換損失も大きいです
12時間充電できる計算でしたが、ベランダで実際に充電できる時間は4時間ぐらいしかありませんでした。まずは蓄電池を増やして並列接続し、蓄電できる容量を増やす必要がありそうです。
