フレキシブルソーラーとクランク発電機

年末に向けて、発電機の設備を改修することにした。主には3つの項目がある。
・太陽光発電パネルの増設
・リチウムイオンバッテリーの保護回路
・昇圧コンバーターの強化

太陽光発電パネルは、現在の50wでも発電は可能だけれど、8月から12月までの天候に曇りが多く、また12月に入ってから、平年より日照量が落ち込んだので、増設しないと変化がなかった状態がある。10月の天気予報でも、晴れの日が2日ほどで、それ以降は曇りがちな天候が続くという予報もあり、モヤモヤした状態が続いた。太陽光発電が念頭になかったとしても洗濯物が乾きにくい日々が続くことが不自然ではあった。それらの状況から思い切って50wから100wに替えて見る。ベランダのA5サイズのパネルでも発電は可能だけれど、曇りがちになると出力がなかなか安定しない。

A5サイズの太陽光パネル、12vのアルミフレーム太陽光パネルでは、室内で検証して見ると、スポットライトくらいの強力な明かりがないと反応しない。続いて50wのバックコンタクトフレキシブルソーラーパネルでは、蛍光灯を4つ点灯させると反応する。今回の100wのフレキシブルソーラーパネルでは、蛍光灯2つでもLEDが点灯し、曇りの日でもカーテンを開けるだけで、微弱な電気が出力される。初めはUSBで直接適度な大きさの太陽光発電パネルで、充電をと考えていたが、ベランダが半日陰の環境でもあり、なかなか思うようにいかなかった。またアルミフレームは頑丈だけれど、強風で落下すると危険になるとして、フレキシブルに湾曲する軽量タイプのソーラーパネルに落ち着いている。大きさもベランダに畳一枚くらいで、それほど場所をとらず、太陽光を吸収するのに凹凸がある見た目で、光を反射しない材質だったところが、やや画像と異なったけれど、それほど圧迫感もなくまた暗くもないので、一安心だった。

リチウムイオンバッテリーの保護回路は、今までは18650の乾電池を1本で使っていたけれど、3本直列にして10v前後にすることで、カーバッテリー用の12vの蓄電池の代わりになり、また軽量化される。発電機のハンドルの負荷も蓄電池に比べて安定して回していられる。懸念点はリチウムイオンバッテリー時代に充電されにくい点で、保護回路をつけてからも30分くらいクランク発電機を回してみたところ、スマートフォンが20%くらい、リチウムイオンバッテリーの容量は+-5%くらいの間に留まっている。保護回路をつけるのに組み電池に、サンハヤトのケーブルを使って安定させる、材質が鉄で千切れにくく、また被覆もしっかりしているので漏電しにくいためだった。それで保護回路は微妙に18650のサイズと揃わず、少し組み電池が複雑になったところがある。とは言え、保護回路があることで、通常の蓄電池の代わりにAC電源からでも充電することができる。できれば発電機のモーターのクランクだけでも出力を安定させたいとも考えている。

昇圧コンバーターには、レギュレーターにヒートシンクを付けてみて、蓄電池を繋いだ時に、発電機のハンドルが空回りする現象を解決しようとしたが、依然としてあるタイミングでは、ハンドルが空回りして、しばらくすると元に戻る。30分くらいそのまま出力を保つ時もあれば、出力が15分くらいでダウンすることもある。そこで、昇圧コンバーターにコイルがあるモジュールを追加して見ると、それは仕組みやパーツはよく似ているが、降圧だけのモジュールでは、昇圧が難しいようだ。とは言え、そのモデルでも昇圧に比べるとハンドルが軽く、負荷が少ない状態でも動作することが分かった。またクランク発電機の出力が程よく回していると6v前後のため、5vに降圧すれば負担とロスが少ない状態でUSBに充電する仕組みも代替では可能になるかもしれない。以前に昇圧コンバーターを取り入れたときは、その用途が曇りで電圧が下がった太陽パネルの出力をチャージコントローラーに入力できる電圧まで上げることだった。電流は目減りしているけれど、それでも出力されないよりはと想定していたが、うまく昇圧ができず、そのパーツを持て余していた。次に発電機が来た時はギア比によって12vが出ていたのでそのままソーラーチャージコントローラにつなげることができた。電動自転車のモーターを回してみたところ、回転数によって電圧が異なり、それが昇圧コンバーターと相性が良かった。昇圧コンバーターのニーズはモーターの回転数と重なっている。とは言え、昇圧コンバーターが蓄電池の時に出力が安定せず、リチウムイオンバッテリーの時に安定するという理由がわからず、手の感触だけが手がかりになっている状況になっている。また必要な負荷とエネルギー効率をその都度手で確かめながら、昇圧と降圧を使い分けて組み立てることができるようになり選択肢は限定されなくなってきた。天候が優れないか、クランク発電機のピッチが思わしくない、または蓄電池の容量を回復させたいなど、自分でペースを回復させることで取り戻していきたい。

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