物価上場に伴って電気代も値上げしまくりで
電気代やべーー！植物育成ライトの数減らさないと、、、
って悲しいことを考えている人もいるのではないでしょうか。
今回はソーラーパネルで発電した電力を使って、簡単に植物育成ライトを稼働させる方法を解説します。
ドーモ人柱冨蔵です。
100株以上アガベを育てた経験から、アガベを枯らさず育てる方法や育成のコツを発信してきます。Twitterでは植物育成に役立つ方法を発信していきますので、気軽にフォローください Twitterアカウント⇒@Tommy_steel_ht
当然ですが日照時間等がばらつくと安定的に電力を溜めることができません。
そのため、毎日必ず決まった時間植物にライトを照射したい方には向かない方法であることをご理解ください。
何を準備すればいい？
植物育成ライトを使用するということなので、家庭用のコンセントに指して使用することを前提に進めます。
というのも、ソーラーパネルで溜めることができる電力は、”直流”と呼ばれるもので、
家庭用のコンセントから得られる”交流”とは少し種類が違います。
ですので、ソーラーパネルで発電した電力をコンセントで使用できるように変換して使用することを
前提に記事を書いていきます。
ソーラーパネルで発電して植物育成ライトを動かすために必要な設備は以下の4種類です
・チャージコントローラー
・ソーラーパネル
・インバーター
上記４つの機器について一つ一つ役割を説明していきます。
ソーラー発電のイメージについて
ソーラー発電をダムに例えると、、、
| ダム | ソーラー発電 | |
| ① | 雨雲で雨を降らせる | ソーラーパネルで電気を発電する |
| ② | 雨水をダムに溜める | 発電した電気をバッテリーに溜める |
| ③ | 雨水を放流して水車を回す | 電気を流してライトを照らす |
こんなイメージです。
正直、電気を発電して使うだけであれば、ソーラーパネル、バッテリーさえあれば事足ります。
ですが、ここで出てきていないチャージコントローラーとインバーターが無いと
バッテリーが直ぐ壊れたり、交流の家電が使えなかったりします。
それぞれの主な機能は、
・インバーター：交流の家電を使えるようにするための装置(直流から交流への変換装置)
となります。
次に、４つの設備についてポイントを解説していきます。
中でもバッテリーが一番重要
バッテリーの容量が大きいと、当然ですが溜められる電力量が多くなります。
株を増やしてライトの量を増やしたい場合や、ライトの照射時間を増やしたくなった場合、
容量に余裕が無ければ追加でバッテリーを購入することになります。
ですので、バッテリーは少し容量が大きいものを購入することをおすすめします。
ヒートマット等の熱が発生する家電は消費電力が大きいので、バッテリーの容量が少ないと
使いたくなっても使えない場合があるよ
発電量をコントロールするソーラーパネル
電力の供給量を調整するのが”ソーラーパネル”です。
ソーラーパネルのサイズによって、時間毎に発電できる量が変化します。
基本的には使おうと計画している電力量よりも発電量が多くなるようなサイズを選ぶと良いです。
イメージとしては、雨が降り過ぎて雨水の供給過多でダムが決壊する感じです
パネルのサイズが大き過ぎてバッテリーの寿命が短くなるのは、
チャージコントローラーで電力量を調整しなかった場合です。
次に紹介するチャージコントローラーがあれば、バッテリーへの過負荷が掛からないようにできます。
電気の流れを調整するチャージコントローラー
チャージコントローラーは
・ソーラーパネルで発電した電力をバッテリーに溜め過ぎない(過充電防止)
・バッテリー内の電力をゼロにしない(放電防止)
という機能を担っています。
電気の流れを調整するバランサーのような機器で、
これがあると発電システムが長持ちするということですね。
過充電や放電に弱いバッテリーの保護をしてくれるので必須
最後に、
家電を実際に動かすために必要なインバーター
画像から何となくイメージできると思いますが、
バッテリーから電力を取り出すための装置です。
これが無いとコンセントを指して使用する家電を動かすことができません。
細かい話は興味無いと思いますのでサラっと説明すると、
このシステムで生み出されるのは”直流”の電気なのですが、
コンセントで使用するためには”交流”でないと使えません。
直流から交流に変換してくれる装置が インバーター です。
装置の冷却ファンが結構うるさいので、気になる人もいるかも
どういう順番で仕様を決めればいい？
大まかな順番は
②バッテリーの容量を決める
③チャージコントローラーの仕様を決める
④ソーラーパネルのサイズを決める
⑤インバーターの仕様を決める
この順で購入するものの仕様を決めていきます。
必要電力量を計算
先ずはどのくらいの電力を使うのか計算します。
例えば、アマテラスやツクヨミ、ライトスタッフは20Wです。
これを一時間使用すると、20Wh(ワットアワー)の電力量が必要になってきます。
Wh(ワットアワー)：電力量 👈電気代はこっちで計算されます
20Wの植物育成ライトを5個、5時間連続で使用しようとすると、、、
20W × 5個 × 5時間 ＝ 500Wh (一日当たりこれだけ使用することとします。仮にね)
少なくとも500Wh分は発電したり、放電したりできるようにしておけばいいということです
うちで使用している植物育成ライトもおよそ一灯20Wです。
計算した使用電力を基にどのくらいの容量のバッテリーを買えばいいのか、
計算します(計算しないとわからないんです、、、不便)
バッテリーの容量を計算
次にバッテリーの容量を決めていきます。
ライトの一日の使用量が500Whなので、それがまかなえればいいということなのですが、
バッテリーには大体”Wh”なんて単位は記載されていません(めちゃくちゃ不親切)。
ではどうすれば容量がわかるのかというと、
バッテリーの仕様表にはAh(アンペアアワー)という単位とV(ボルト)という単位が表記されています。
これを用いてWh(ワットアワー)に換算してやれば、簡単に容量が計算できちゃいます。
ちなみに計算式は V × Ah ＝ Wh となります(簡単)！
車のバッテリーは普通車のものが12V、トラック等大型なものが24Vです。
12Vとして必要なAhを計算すると、
電力自給自足会(そんな会があるか知らんが)で人気のバッテリーはコチラ
値段と容量のコスパが抜群だそうです。
ちなみにこのバッテリーの容量は115Ahなので、今回のシステムで使用する容量42Ahに対しては
十分余裕があります。
ソーラーパネルのサイズを検討
ここまで来てようやくソーラーパネルの検討です。
ソーラーパネルの仕様は主に”W(ワット)”で表記されていますよね？
これは一時間に発電できる最大量です。
20Wのライト5個を一時間ずっと使用した場合の電力量は、
20W × 5個 ＝ 100Wh (≒100W) 👈これだけ発電できるパネルを選べばOK
但し、日照の問題やらなんやかんやでロスするので、1.5倍の150Wくらいを目安に
パネルのサイズを選べばやりたいことはできそうです。
こちらのサイトなら、破格の値段でパネルを入手できるのでおすすめです
ソーラーパネルの発電量170Wで13,000円程で購入できます。
バッテリーの容量、ソーラーパネルの発電量を選んで次に検討するのは、
チャージコントローラーの仕様を検討
次はチャージコントローラーです。
一番馴染み無いもので、スペック表を見てもよくわからないと思いますので、
以下に注意して仕様を検討してみてください。
・最大入力電力：ソーラーパネルの電力(W)です (システム電圧によって対応電力が変わります)
・液晶の有無：あれば便利だけど高価
・制御方式：方式の違いでチャージコントローラーでの電力のロスのし易さが変化します
今回の検討では システム電圧：12V(バッテリーの電圧)
最大入力電力：150W(ソーラーパネルの発電量) です
チャージコントローラーの制御方式について (PWM or MPPT)
制御方式が大きく分けて二種類あります。
具体的にそれぞれの方式がどうなっているのかは説明しませんが、ポイントは以下です
| 制御方式 | 液晶無し | 液晶有り |
| PWM | 安価(1,200円) 電気ロス大 自己消費小  | 安価(2,100円) 電気ロス大 自己消費大 |
| MPPT | 高価(3,900円) 電気ロス小 自己消費小  | 高価(12,000円) 電気ロス小 自己消費大  |
要は、安いけど電気ロスが大きいPWM方式か、高いけど電気ロスが小さいMPPT方式か。
ということです。
毎日使うものなので、電気ロスが大きいPWM方式ではなく、
MPPT方式を選ぶほうが良いと思います。
例えば、短い時間しか使用しない家電を制御するならPWMを選ぶこともあるよ
システムを組むと、どれだけの電力が発電しているのか絶対知りたくなります。自分がそうでした。
そんな方には、少し高価なのですが液晶タイプがオススメです。
最後に、
インバーターの仕様を検討
インバーターは、ソーラーパネルで生み出された電力を直流から交流に変換する装置です。
コンセントで動く家電は交流なので、植物育成ライト以外にも使いたい場合はインバーターが必須
インバーターで注意すべきポイントは、
です。
今回のシステムでは常時100W(20W×5個)使用しますので、基本的には100Wが対応しているインバーターであれば問題無く動かせます。
ですが、ぎりぎりだと動かない場合もあるので、少し余裕をもって選択することをおすすめします。
こちらは8,000円程で1000Wまで対応しており、かなりコスパがいいのです。
ここまでで、発電システムを組むための準備が整いました。
次はこれをどう接続して使えばいいのか説明していきます。
それぞれの接続について
先ずバッテリーに電気を溜めるために、
ソーラーパネルとバッテリーの間にチャージコントローラーを繋ぎます。
すると発電が開始されて、バッテリーに電気が溜まります。
次に、電気を取り出すときは、バッテリーにインバーターを繋いで、
インバーターにコンセントを指せばOKです。
プラスとマイナスを繋ぎ間違えないように注意！
以下の写真を参考にしてみてください♪
基本的には繋げば発電するし、発電具合も確認できるので、
プラスとマイナスを間違えなければ機械音痴な人でも悩むことは無いかなと思います。
最後に
おすすめ仕様で総額を計算すると
一灯20Wの植物育成ライト5個を、一日5時間使用するシステムを作ろうとすると、
・ソーラーパネル ：10,000円
・チャージコントローラー：12,000円
・インバーター ： 8,000円
合計 45,000円
合計45,000円程で組める計算になります。
45,000円で電気代高い問題から解放されるとすると意外に安いと思いませんか？
しかも、ソーラーパネルが発電しなくなるまでずっとですよ♪
チャージコントローラーやインバーターはもう少し安いものでもOKなので、
そう考えると40,000円くらいで揃うことになります。
まとめ：電力自給のすすめ
単純に今のレートで電気代を計算すると、
月1,000円程度(1kW30円計算)の節約にしかならないかもしれません。
ですが、今後電気料金がどれだけ上がっていくのかは未知数なので
電力を自給できるようになっておくに越したことはないと思います。
中古のソーラーパネルや、車のバッテリーが安く手に入るなら導入しない手は無いよ
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