秋月電子のWebを見ていたら、 太陽電池パネルやコントローラーを売っている。 そして安いものなら数千円単位。 ちょっと高価な玩具として遊べるかもしれない。 Googleで検索すると、 蓄電システム.comなんてページを見つけた。

バランスのとれた太陽電池パネル、コントローラー、蓄電池、 インバータをセットにして売っている。 ケーブル類も一揃いあるようなので、 インバータは不要だがここから購入することにした。

幸い、今日は御徒町にある店舗が営業している日である。 さっそく訪れて、 20W 太陽光発電システム YB3150 LS0512EUを購入。 スタンドやDCプラグなども購入したので、 2万円弱といったところ。 構成は

• 20W太陽電池パネル
• PWM方式5Aコントローラ、USB 1.2A出力付き
• 12V14Ahの鉛シールドバッテリー(ディープサイクルバッテリーらしい)
• 150W正弦波インバーター

である。 他の用事もあるので、組み立ては翌日に回した。

配線は、

• コントローラに鉛シールドバッテリーを接続
• コントローラに太陽電池パネルを接続
• コントローラに負荷を接続

でお終い。 ただし、 同梱されていたのはコントローラからバッテリーまでのケーブルと、 バッテリーからインバータまでのケーブル。 太陽電池パネルからのケーブルはDCプラグで終端されているのだが、 コントローラーには被覆を剥いたケーブルをネジ止めする。 販売店に聞いたら、 「皆さんケーブルを切って直接配線してます」 だそうだ。 さすがにそれはどうかと思ったので、 ケーブルの付いたDCジャックを購入した。 しかしこれ、 テスターを持っていないと極性を確認できないのでは？ ちなみに、 手持ちのデジタルマルチメーター、 さすがに電池がなくなりかけていた。 さらに切替スイッチがちょっと接触不良だったみたい。

接続前のバッテリー無負荷電圧は12.5V。 コントローラにバッテリーと太陽電池パネルを接続して、 太陽電池パネルからの電圧を測るとやはり12.5V。 コントローラからの出力も12.5V。 まあ、曇り時々雨という天気では致し方ない。 充電中のインジケータは点灯していたけれど、 どう考えても充電できないよなあ。 まあシステムは動いているようなので、 明日の天気に期待。

なお、コントローラのバッテリーインジケータは、 四つあるLEDのうち一つしか点灯していない。 なので、 充電器を引っ張り出してきて鉛シールドバッテリーを充電。

出勤前に電圧を測ると、

• ソーラーパネルとチャージコントローラの接続点で12.5V
• バッテリーとチャージコントローラの接続点で12.5V

で、充電されているのか不安になる。 とはいえ、無負荷ならソーラーパネルは19Vくらい出しているし。 しかし帰宅したら、 一つしか点いていなかったバッテリーインジケーターが、 二つ点灯していた。 どうやら充電できているようである。

太陽電池パネルを窓に立てかけた状態だと、 手すりの陰になっている。 なので、紐でカーテンレールからぶら下げる形にした。 すると、

• ソーラーパネルとチャージコントローラの接続点で19.8V
• バッテリーとチャージコントローラの接続点で13.9V

になった。 これなら十分充電できそうだが、 満充電になったのはどうやったらわかるのだろうか？

充電状態を確認するためテスターで電圧を測っていたが、 さすがに面倒である。 なので、 秋月電子通商で超小型２線式ＬＥＤデジタル電圧計（パネルメータ）３桁表示　ＤＣ３～１５Ｖ（赤色）オートレンジを買って接続してみた。 バッテリーには緑色、 太陽電池パネルには赤色である。

まあさすがに充電モードまでは即断できないが、 13V台だったらフローティング充電だろうという想像はつく。 後は18mAとはいえ電流が流れるので、 夜はバッテリーを外しておくことにする。 逆に太陽電池パネルの開放電圧は19Vを超えるので、 電圧計の測定範囲を超えてしまう。 30Vくらいまでは耐えるようだが、 寝る前には忘れずにバッテリーを接続しなければ。

ちなみに08:00だとまだ直射日光が当たらないのか、 発電できるかできないかギリギリのあたりだった。 09:00になると、安定して発電できる状態になった。

充電状態を記録したくなり、 チャージコントローラを物色。 USBで充電できてPCと繋がって、 どうせならMPPTなものをと探して、 TRIRON2210N-DS1-UCSを購入。 もちろん、PCとの接続ケーブルも一緒である。 合計で1万8081円也。

記録用のPCは、眠っていたCore2 DuoなMacBook Pro 15インチ。 メーカーが用意しているドライバとソフトウェアはWindows用なので、 VirtualBoxでWindows 7を動かして試してみた。 ちゃんと動くようなら、 中古で安いノートPCでも調達しよう。

今までは窓の内側にソーラーパネルを設置していたが、 今日は窓の外に出してみた。 それだけで、発電量が6Wから8Wになった。 さらにパネルに傾斜を付けると、14Wに。

窓内にぶら下げるという手軽さも捨てがたいが、 これだけ効率が違うなら外に設置することも検討しよう。

今までの所、 太陽電池パネル定格の半分くらいしか発電できていない。 設置場所を工夫すればいいのだろうけれど、 固定するにはケーブルの引き込み工事が面倒である。 なので、安直にパネルをもう1枚増やすことにした。 4614円也。 しかしさすがは中国製である。 同じ型番なのに、フレームにある固定用の穴の位置も、 ケーブルの太さも違う。

ついでに言うと、 コントローラ制御ソフトは各種設定に加えて、 リアルタイムモニタとグラフ描画をしてくれる。 しかし、データをログとして残すことはできない。 そのためには、 eLOG-01というロガーが必要なのだ。

ホームセンターで、L字型の金具と結合プレート、 ネジを買ってきて、寝室ベランダの手すりに取り付ける。 ここに太陽電池パネルを載せてみた。 上手い具合に角度も付くようだ。

結果的には大成功で、 最大でほぼ定格に近い39W台の電力を得られた。 念のためパネルは紐でも固定しているが、 基本的にアングルの上に載せているだけ。 簡単に出し入れできる。

当初配線は直接ターミナルにネジ止めしていたが、 太陽電池パネルを増やして直列用、 並列用とコネクタが増えたらなかなかネジ止めも難しい。 なので、圧着端子を使ってみた。 一応動いてはいるが、 素人工事なのでちょっと信頼性に欠ける。 どうしたものかと思っていたら、 ワゴのワンタッチコネクタなるものを発見。 半田付よりも、圧着よりも簡単で確実。 ちょっと高いのが玉に瑕だが、 そんなに数を使うものではないのでよし。

当初アマゾンに注文したのだが、 近所のホームセンターでも圧着端子の辺りに並べてあった。

部品が増えたので、 300mm×400mm×13mmの杉板を配電盤として、 各部品を固定。 なんか、それらしくなった。

定格20Wのパネルを2枚並列に接続して、 9Wほど発電している状態で1枚を外してみる。 ほとんど発電量は変わらない。 してみるとチャージコントローラーはいつでも最大発電をしているわけではなく、 バッテリーの充電率なんかも考慮しているということか。 まあそうしないと過充電になるものなあ。

ESP32とINA226を組み合わせて、 太陽電池パネルからの電圧電流、 鉛蓄電池からの電圧電流をモニタするようにしてみた。 グラフ化はambientにお任せ。

ambientのグラフを見ていると、 たまに6Aくらい鉛蓄電池に流れ込んだことになっている。 40Wの発電力しかないのに、 いったいどこからこのエネルギーは湧いてくるのだろう。 まあ単なる測定ミスかノイズなんだろうけど。

TRIRON2210N-DS1-UCSはRS-485経由でmodbusを喋るらしい。 Windows 10のqmodbusだとそれらしいデータがゲットできるのだが、 javascriptではうまくいかない。 どうも大きなレジスタアドレスを想定していないような雰囲気。 もうEPS32で直接読んじゃおうかなあ。

チャージコントローラをMPPTなTRIRON2210N-DS1-UCSから、 廉価なPWMのKW1210に変えてみた。 今ならこれでも充放電の様子をモニタできるはず。 しかし計測システムの調子がおかしい。 うーむ、何が原因なのやら。

久しぶりに晴れたと思ったら、 充電電圧が17V超え？
で、しばらく様子を見ていたらさらに怪しいグラフになり、 センサーとの通信が途絶した。 新しいブレッドボードで回路を組み直しても、 I2Cなデバイスを見つけられない。 どうやらセンサーが壊れたらしい。 どこかにL成分があって、 スイッチングの時に高電圧を発生したのだろうか？

TRIRON2210N-DS1-UCSとWindows 10をCC-USB-RS485-150Uでつなげると、 自動的に認識してくれる。 デバイスマネージャを見ると、 半二重通信を自動的に切り替えてくれるハードウェアのようだ。 115.2kbps、8ビット1ストップビットNoneパリティに設定する。

この状態で、PCと充電コントローラが通信できるようになる。 今回はhttps://ambidata.io/refs/python/を見て、 Python3を使ってみた。 pymodbusとpyserialをpipコマンドで普通にインストールして、 ambient用のモジュールもインストール。 もっともドキュメント通りだとうまくインストールできず、 githubからローカルにダウンロードして、 展開したディレクトリをpipコマンドの引数にする必要があった。 後は、input registerを読み込んで画面に表示、 ログに記録、ambientに投げるだけである。 間隔は60秒にしてみた。

グラフ化は例によってambientである。

ちょうど外壁塗装の足場を組んだ頃から、曇りや雨が続いている。 そのため、太陽光発電に使っている鉛蓄電池、電圧が11.8Vと12Vを切ってしまった。 明日は晴れ間がありそうだが、どのくらい充電できるだろうか。