【LED照明点灯へ向けた太陽光発電作り】ソーラー女子に頼まれたdiy

マッキー
5月に入り梅雨時期で毎日くもり雨!全然晴れ日無くて「発電・蓄電」悪く困りました💦
しかも、LED照明に使っているディープサイクルバッテリー100Ah(シールド)×3台(並列接続)=300Ah鉛蓄電池
普段使いすると電圧降下早い💦そんな節電生活中に言われたんですよ!
贅沢にLED照明使いたいから発電所増やして‼」byソーラー女子(彼女)
なので手持ちの部品と新しく購入した部品使って新しい発電所作ります👍

記事内容【LED照明点灯に向けた太陽光発電の自作について】

  1. 自作に必要な部品の紹介
  2. 各部品の接続方法
  3. 小さな発電所完成:LED照明点灯させてみた

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記事を読んでもらいたい人・わかる事

  • 太陽光発電作ってみたい
  • ソーラーパネル+リン酸鉄リチウムイオンバッテリー100Ah使ったらLED照明贅沢に使える?
  • 「ソーラーパネル・バッテリー・正弦波インバーター・MPPTチャージコントローラー」接続方法
マッキー
そんな「悩み・疑問」に答えます👍
自己紹介と太陽光発電の自作について伝えた後、本文に入ります。

2019年5月から廃墟寸前な新居生活エンジョイ中「マッキー」です。

趣味

  • 「太陽光発電・蓄電池」自作設置➡貧乏生活しながら電気代を下げる
  • 「副業収入・電気代(削減した分)」太陽光発電投資です。

  • 結婚
  • オフグリッド生活
  • 「本業・農業・副業・投資」頑張って人生豊かに過ごす

ブログ6本【がんばれ!元おとうさん】(雑記/特化/日記)

「ブログ・人生」リライト中
2年目ブロガーです!

みなさんは太陽光発電を専門業者が取り付けるとばかり思っていませんか?
実は一般の方でも太陽光発電と蓄電池を自作することができます。
難しそうに見える自作ですが、私でも勉強したらできました!

ソーラーパネルを数十枚揃えるのではなく、一枚からできる「小さな太陽光発電所」と自動車用バッテリーから作る「小さな蓄電池」から作り始めると良いでしょう✨

太陽光発電を自作で始める方へ
大切なことは「接続方法」を覚え、太陽光発電の「知識」を豊富にすること
私の場合、第二種電気工事資格が必要ない30V未満で太陽光発電システムを組んでいます。
室内配線は資格所有者と一緒に設置しました。

太陽光発電の自作【ソーラー女子に頼まれた】LED照明点灯へ向けたdiy

ソーラー女子彼女

小さな太陽光発電を増やす理由
1年以上商用電気を極力使わない生活です。

冬場は曇り雨日多く「電気足りないな~」なんて思うけど、沖縄の冬はエアコン使わないから大丈夫✨(夏は晴れ日多くてエアコンめっちゃ使っても問題ない)

それより問題なのは、梅雨時期です!

沖縄の梅雨は内地より1ヶ月早いため、5月に入ると毎日曇り雨💦

実際プチ・オフグリッド生活を体験してみると「発電量・蓄電量」足りない・・・。

特にLED照明に使っている【ソーラーパネル100W3枚・ディープサイクルバッテリー100Ah3個並列接続】普通に過ごすと4日目にバッテリーから悲鳴が聞こえる(12.7V➡12.2V)

バッテリー電圧降下を気にして、照明を使わない生活なんて一般的な考えではないため(彼女に言われた気持ちを汲んで)

彼女の部屋にNEW発電所作ります!
  1. MPPTチャージコントローラー20A
  2. 正弦波インバーター500W
  3. ソーラーパネル100W
  4. リン酸鉄リチウムイオンバッテリー100Ah
  5. 配線・MC4コネクタ(ヒューズ・逆流防止ダイオード)

自作に必要な部品の紹介

「太陽光発電・蓄電池」自作部品

LED照明を「長期間・長時間」点灯させる
消費電力の低い家電製品を動かすため、実験用に使っている「リン酸鉄リチウムイオンバッテリー・ソーラーパネル・正弦波インバーター・小さな部品など」そのまま使います。

買い足す部品としては「MPPTチャージコントローラー・MC4逆流防止ダイオード・ヒューズ」だけです。

実際使っている部品・工具などは「あわせて読みたい記事」を参考にして下さい

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マッキー
それでは、今回使う部品について「選んだ理由」からお伝えします。
みどり色文字の画像・水色文字」クリックすると
Amazonサイト・外部情報サイトへ飛べるから詳細確認のためご覧あれ

MPPTチャージコントローラー:RENOGY 20A

RENOGY MPPTチャージコントローラー20A
RENOGY MPPTチャージコントローラー20A

選んだ理由:使いやすくて日本人に親切だから
めっちゃ使っている人多いです♪

操作性って低価格なコントローラーやRENOGYも直感的で同じだけど、説明書が無かったり英語だったり不便でした。

RENOGYの製品には説明書が入ってる+しかも日本語=とても親切です。

書いてある用語が理解できないと、直感的に操作する意味無いですから!

なので今回は、ソーラー女子の彼女も操作できるRENOGY選びました👍

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正弦波インバーター:BESTEK 500W

BESTEK500W正弦波インバーター

選んだ理由:省エネLED照明だけ点灯させる
ソーラー女子の部屋には既に「エアコン・液晶TV」贅沢家電は全て「太陽光発電・蓄電池」使って過ごせます。

足りない物は梅雨時期の照明に使う電力です。(曇りがちな冬も助かる)

大きな電力は不要なため、DC/ACインバーターは我が家で使っている一番小さな正弦波インバーターに決めました。

冷却ファンは常に回っていますが、気にするほど大きな音では無いためオススメです♪

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実験用で毎回使うECO-WORTHY 100Wソーラーパネル

晴れた日は5A(アンペア)近く発電するため、照明には十分かなって思ってます。(実験しないと何とも言えない💦)

設置する方角について、発電の悪い北向き「配線の長さが足りない・台風時室内に入れる」理由から固定しない方法にしました。

発電状況によっては配線延長させ、南向きに設置する予定です。

こだわり無けれ評判の良いパネルを準備しましょう(画像クリック➡Amazonサイト)

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バッテリー:SCREAM POWER リン酸鉄リチウムイオン100Ah

リチウムイオンバッテリー100Ah

 

選んだ理由:長寿命・安全性・使い方
仕事中は家にいないため使いません。
日中ず~と発電➡充電させ高い電圧を保ち、夕方~深夜までLED照明を点灯するために放電させます。

安全性について
リチウム・リン酸鉄をメイン素材に使いエネルギー密度は低いにせよ発火しない、
リチウムバッテリー内ではチタンに続き2番目に安全性の高いバッテリーです。

長寿命について
少し高価なバッテリーですが充放電に長け、BMS(バッテリーマネジメントシステム)管理されてる事から内部素材の恩恵を受け、一般的な鉛バッテリーより10倍近くサイクル数が多く長寿命です。

使い方について
1セル3.65V×4直列=14.6Vまで電気エネルギーを蓄えれますが、不安定な異常があったため14.6Vまで充電を行わず
MPPTチャージコントローラー設定を14.2Vで停止させる様に使います。

こだわり無ければ評判の良いバッテリーを選びましょう(画像クリック➡Amazonサイト)

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配線・MC4コネクタ(ヒューズ・逆流防止ダイオード)

選んだ理由:発電所作りの安全対策

  1. 電流許容量を考えた配線選び
  2. 万が一に取り外せるMC4コネクタ型ヒューズ
  3. 電圧の高い部分➡低い部分へ逆流防止するダイオード(MC4)

マッキー
ソーラーパネル側にも付いてるけど、念のため(安心のため)取り付けます。
「パネル破損orMPPTチャージコントローラー故障」により、発電電圧よりバッテリー電圧が高い状態でもソーラーパネルへ電気が戻らない(逆流防止)ために取り付けます。

マッキー
MPPTチャージコントローラーも20Aまでだから、万が一高い電流通過したらヒューズで切ってもらいます👍
「逆流防止ダイオード・ヒューズ」どちらもMC4型ですから脱着可能なので便利です♪

ソーラーパネル➡チャージコントローラー配線に最適「CVケーブル」

マッキー
配線選び方
外に出るケーブルは紫外線や環境変化に強いCV
室内には取り回しやすい「KIV」がオススメ♪(バッテリー➡正弦波インバーター間に使えます)
「長さ・端子内径・許容量(橋本興産株式会社)」調べ電流に見合った配線を選びましょう

マッキー
配線の間にブレーカーあると「設置後の作業が楽・安全対策強化」になるからお好みでどうぞ✨
ちなみに私は「サーキットブレーカー」を多く使ってます👍(今回はMC4ヒューズ使います)

【各部品の接続方法】MPPTチャージコントローラーから始める太陽光発電所作り

「MPPTチャージコントローラー・バッテリー・正弦波インバーター」接続完了

特に難しい作業は無く、接続順番を守るだけです。

MPPTチャージコントローラーを中心と考え各部品を接続します。

【小さな太陽光発電所作り】部品の接続順番

  1. 正弦波インバーター➡バッテリー
  2. MPPTチャージコントローラー➡バッテリー
  3. MPPTチャージコントローラー➡ソーラーパネル
マッキー
詳しい内容はリンク先に書いたからあわせて読んでね♪
それでは作り始めましょう。

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正弦波インバーター接続

 MPPTチャージコントローラー・正弦波インバーター接続方法

MPPTチャージコントローラーに直接繋がないため、先に正弦波インバーターを設置します。

マッキー
バッテリーへ繋ぐ際「手間が1つ減る」ため、正弦波インバーター取り付けから始めた方が楽です👍
  1. 背面プラス側(赤)へ同色ケーブル締め付け接続する
  2. 背面プラス側(黒)へ同色ケーブル締め付け接続する
正弦波インバーター背面「プラス・マイナス」接続部分
正弦波インバーター背面「プラス・マイナス」接続部分
マッキー
接続完了です✨反対側の配線先端は後程接続します。
購入時にケーブル付属していれば、迷うことなく簡単作業です。

付属してない場合は大変なので、2通りお伝えします。

購入時ケーブルが無い場合(自作・ネット注文)

ボルトカッター・大型圧着ペンチ

正弦波インバーターに使う配線の準備
  1. 正弦波インバーター出力に見合った配線を準備する(配線許容量)
    「圧着ペンチ・ボルトカッター・丸形圧着端子・絶縁テープ・電工ナイフ」準備する
    自作方法【切断➡圧着➡絶縁処理】
  2. 出力に見合った丸形圧着端子の付いた配線をネット注文する
    取り付け後の配線長さを調整できないため不便ですが、自作するよりずっと楽で良いです。
マッキー
毎回自作してるけど・・・指先痛いし1番大変な作業なので「付属ケーブル付きorネット注文」が良いです‼

リン酸鉄リチウムイオンバッテリー接続

リン酸鉄リチウムイオンバッテリー・MPPTチャージコントローラー接続方法
以前開封した(養生テープ止めしました)リン酸鉄リチウムイオンバッテリー100Ah
マッキー
正弦波インバーター取り付けに「使う部品」は少ないから楽だけど、MPPTチャージコントローラー~バッテリー接続までは多いから書き出します。使う工具は太文字・作業内容が細かい場合は詳細記事へ水色文字でリンク設置しています
  • RENOGY MPPTチャージコントローラー20A
  • MC4ヒューズ20A
  • MC4コネクタ(凸凹)
  • 昭和電線(KIV3.5SQ)
  • リン酸鉄リチウムイオンバッテリー100Ah
  • 丸形圧着端子
マッキー
作業に必要な「部品・工具・消耗品」全部は目次「まとめ」に記載します。

MPPTチャージコントローラープラス側接続方法
チャージコントローラー本体バッテリーマークプラス穴へ接続する

 RENOGY「MPPTチャージコントローラー20A」バッテリー接続口
水色ペンで囲んだ左側の〇です
MPPTチャージコントローラー配線接続部分「ドライバー締め付け式」
締め付け金具はドライバー左回しで下げる(緩む)右回しで上げる(締める)
  1. 昭和電線を使う分ペンチを使い適当な長さでカット
  2. 電線両端の被膜をチャージコントローラー接続部へ締め付けられる分剥がす
  3. チャージコントローラー本体接続部へねじ込みプラスドライバーで締め付ける
  4. 配線を軽く引っ張っても抜けない事を確認できれば接続OKです。
  5. MC4コネクタ(凹)取り付け
  6. MC4ヒューズ取り付け(手持ち部品30Aヒューズ)
MC4コネクタ「凸凹」写真
水色ペンで囲んだ左側の〇=MC4コネクタ凹(メス)です。(20Aヒューズ取り寄せ中)
ヒューズは最後に繋げます。※画像は繋げた状態です
MC4コネクタ作り先に知って欲しい情報①
ソーラーパネルプラス側「MC4コネクタ内部凹」
プラス側端子「凸」内部端子「凹」
ソーラーパネルマイナス側「MC4コネクタ内部凸
マイナス側端子「凹」内部端子「凸」
マッキー
気を付けてね👍
間違えて「何度も作り直す」場合あるから、MCコネクタは多めに準備しましょう。

MPPTチャージコントローラーマイナス側接続方法
チャージコントローラー本体バッテリーマークマイナス穴へ接続する

 RENOGY「MPPTチャージコントローラー20A」バッテリー接続口
水色ペンで囲んだ右側の〇です

プラス側と同じ作業です。(MC4ヒューズ入れません)

  1. 昭和電線をバッテリーマイナス側へ届く長さでカット
  2. 電線片端の被膜をチャージコントローラー接続部へ締め付けられる分剥がす
  3. チャージコントローラー本体接続部へねじ込みプラスドライバーで締め付ける
  4. 配線を軽く引っ張っても抜けない事を確認できれば接続OKです。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリープラス側接続方法
「チャージコントローラープラス配線・正弦波インバータープラス配線」➡バッテリープラス側へ接続する

 リン酸鉄リチウムイオンバッテリー「MPPTチャージコントローラー・正弦波インバーター」接続方法.
水色ペンで囲んだ左側〇の作業です(チャージコントローラー丸形端子・正弦波インバーター丸形端子)
  1. 昭和電線を「バッテリープラスネジからMC4ヒューズまで」届く長さでカット
  2. 電線先端片側を丸形圧着端子加工する(絶縁処理も一緒に)
  3. 残った電線片側へMC4コネクタ(凸)取り付け
  4. ペンチを使いバッテリープラス側ネジ取り外し
  5. 「正弦波インバータープラス丸形端子付き配線(赤)・
    MPPTチャージコントローラープラス丸形端子付き配線」一緒にネジへ通す
  6. 通したネジをバッテリーへ締め付ける
  7. プラス側の接続終了です。
MC4コネクタ「凸凹」写真
水色ペンで囲んだ右側の〇=MC4コネクタ凸(オス)
まだヒューズは繋げません。※画像は繋げた状態です
マッキー
差し込みたい気持ちわかるけど「マイナス側ケーブル➡バッテリー➡ヒューズ」の順番で接続になります。もう少しだけ待っててね♪

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーマイナス側接続方法
「チャージコントローラーマイナス配線・正弦波インバーターマイナス配線」➡バッテリーマイナス側へ接続する

 リン酸鉄リチウムイオンバッテリー「MPPTチャージコントローラー・正弦波インバーター」接続方法.
水色ペンで囲んだ右側です
  1. チャージコントローラーマイナスから伸びている配線を丸形圧着端子加工する(絶縁処理も一緒にする)
  2. バッテリーマイナス側ネジ取り外し
  3. 「正弦波インバーターマイナス丸形端子付き配線(黒)・
    MPPTチャージコントローラーマイナス丸形端子付き配線」一緒にネジへ通しバッテリーへ締め付ける
  4. マイナス側の接続終了です。
MC4ヒューズ接続➡MPPTチャージコントローラー表示画面点灯したら完成
「MPPTチャージコントローラー・バッテリー・正弦波インバーター」接続完了
まだソーラーパネル接続してないため表示画面「夜間」になっている
マッキー
接続お疲れ様でした✨「言葉・写真」で伝えるの難しいけど、みなさん順調かな?
「あわせて読みたい記事」には詳しく書いてあるから参考にしてね👍
最後はソーラーパネル接続で完成です。

ソーラーパネル接続

 MPPTチャージコントローラー・ソーラーパネル接続方法
台風来たらソーラーパネルは家に避難👍トタンビス引掛け設置

MC4コネクタ作り先に知って欲しい情報②

「プラス・マイナス」わからなくなる

  1. 配線の延長
  2. MC4「ヒューズ・ダイオード」入れる
  3. 書いた配線図の見過ぎ
  4. 元から付いてるコネクタが逆に感じる
マッキー
考えながら作業進むにつれて「どっちだったっけ?」ってわからなくなります。
配線保護していると尚更「プラス・マイナス」わからなくなります。
完成後「MPPTチャージコントローラーに発電表示されない」場合はプラスとマイナスが逆になってる可能性大です。
良くあるミスなので「テスター」は必ず準備しましょう。

ソーラーパネルプラス側接続方法
チャージコントローラーPVプラス側➡ソーラーパネルプラス側へ接続する

MPPTチャージコントローラー・ソーラーパネル側PVプラス接続
水色ペンの〇左側「PV+」使います
マッキー
接続方法は理解できたと思うから箇条書き簡素化すよ♪
ソーラーパネルプラス側「MC4コネクタ内部凹」
ソーラーパネルプラス側凸なので、配線延長させても凸を作ります
  1. 必要な長さで配線カット片側先端剥く
  2. チャージコントローラーPV+へ接続
  3. 逆側先端MC4コネクタ凹作り
  4. 逆側先端MC4「ヒューズ・逆流防止ダイオード」接続
  5. ソーラーパネル配線「延長・保護」
MPPTチャージコントローラーPV「+・-」配線接続
写真左チャージコントローラーPV+へ接続(ヒューズ・ダイオード)差し込みOK
 ソーラーパネルMC4コネクタ「+・-」延長完了
延長ケーブル作りました。右チャージコントローラー側/左ソーラーパネル側
ソーラーパネルケーブル野外に出る部分は配線保護「CD管」
「紫外線保護・AMノイズ対策」のためCD管通しました

ソーラーパネルマイナス側接続方法
チャージコントローラーPVマイナス側➡ソーラーパネルマイナス側へ接続する

MPPTチャージコントローラー・ソーラーパネル側PV接続
水色ペンの〇右側「PV-」使います
  1. 必要な長さで配線カット片側先端剥く
  2. チャージコントローラーPV-へ接続
  3. 逆側先端MC4コネクタ凸作り
  4. ソーラーパネル配線「延長・保護」
  5. ソーラーパネルトタン屋根設置
  6. MC4コネクター「+・-」接続(完成)
  7. 発電チェック
MPPTチャージコントローラーPV「+・-」配線接続
写真右側チャージコントローラーPV-へ配線接続➡先端MC4コネクタ凸取り付け済
錆びてきた我が家のトタン屋根
発電には適さない北向きへソーラーパネル設置してみる(意外と広くて置く場所悩む)
MPPTチャージコントローラー・ソーラーパネル接続方法
北向き西方向へ寄せソーラーパネル設置(夕方になると直ぐ陰る場所に決定)
「ソーラーパネル・MPPTチャージコントローラー」MC4コネクタ接続全部の作業終了.
最後に「ソーラーパネル・MPPTチャージコントローラー」MC4コネクタ「+・-」接続して完成
発電量チェック
ソーラーパネル表示「夜間➡日中」に変わりチャージコントローラー発電管理始まりました。本日晴れ「3A~5A」発電(すみません💦写真撮り忘れました‼)

小さな発電所完成:LED照明贅沢に点灯させてみた

太陽光発電の自作「自家発電・自家消費」型LED照明の完成
「照明点灯までの流れ」正弦波インバーター➡延長コード➡照明取り付け変換プラグ➡照明点灯
充電前のリン酸鉄リチウムイオンバッテリー
充電前のリン酸鉄リチウムイオンバッテリー「12.4V」
正弦波インバーター電源ON
正弦波インバーター電源ON 緑色LEDランプ点灯➡冷却ファン稼働➡昇圧OKです。

市販の延長コードを使い発電場所➡彼女の部屋へ電気を送ります。

コンセント照明変換プラグ
コンセント形状を照明取り付け用に変換させます(インバーターOFF状態にする)
太陽光発電の自作「自家発電・自家消費」型LED照明の完成
無事にLED照明点灯しました✨(夕方5時~深夜0時まで連続点灯OK)
充電後のリン酸鉄リチウムイオンバッテリー
「午後充電➡夜間放電」7時間使って残量「12.9V」
マッキー
初日は充電時間が短いからLED照明使い終わったら13.0V下回りました。
2日目から使い終わっても残量「13.2V」です。
贅沢にLED照明を使えて彼女も喜んでます

【まとめ】

 正弦波インバーター・MPPTチャージコントローラー
小さな発電所(正弦波インバーター・リン酸鉄リチウムイオンバッテリー・MPPTチャージコントローラー)
マッキー
最初は彼女の部屋で仮付けしたけど「正弦波インバーターファン音が気になる」って言われ取り付け場所変更になりました・・・💦(贅沢な彼女だ‼)
それでは記事まとめます。
  1. リン酸鉄リチウムイオンバッテリー100Ah
  2. 正弦波インバーター500W
  3. ソーラーパネル100W
  4. RENOGY MPPTチャージコントローラー20A
  5. テスター
  6. 延長コード
  7. コンセント照明変換プラグ
  1. MC4ヒューズ20A
  2. MC4コネクタ(凸凹)
  3. MC4逆流防止ダイオード
  4. 昭和電線(KIV3.5SQ)
  5. 正弦波インバーター用ケーブル
  6. 絶縁テープ
  7. 収縮チューブ
  8. 自己癒着テープ
  9. 丸形圧着端子
  10. CD管(PF管の方が良いです)
  1. 圧着ペンチ
  2. ペンチ

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  1. 正弦波インバーター➡バッテリー接続
    背面プラス側(赤)へ同色ケーブル締め付け接続する
    背面プラス側(黒)へ同色ケーブル締め付け接続する
  2. MPPTチャージコントローラー➡バッテリー接続
    チャージコントローラー本体バッテリーマークプラス穴へ接続する
    チャージコントローラー本体バッテリーマークマイナス穴へ接続する
    チャージコントローラープラス配線・正弦波インバータープラス配線➡バッテリープラス側へ接続する
    チャージコントローラーマイナス配線・正弦波インバーターマイナス配線➡バッテリーマイナス側へ接続する
    MC4ヒューズ接続➡MPPTチャージコントローラー表示画面点灯したら完成
  3. MPPTチャージコントローラー➡ソーラーパネル接続
    チャージコントローラーPVプラス側➡ソーラーパネルプラス側へ接続する
    チャージコントローラーPVマイナス側➡ソーラーパネルマイナス側へ接続する
    ソーラーパネル表示「夜間➡日中」に変わりチャージコントローラー発電管理始まりました。
マッキー
買い足す部品を少なく「実用的な太陽光発電diy」してみました✨
参考にしてね♪
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太陽光発電に重要なのは【蓄電池】

お手頃廃バッテリーから長寿命バッテリーまで並列接続してみた

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