こんにちは。
自給自足こはまファミリーのこはまたつろうです。
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食の自給、山水の自給、薪生活などを実現してきた
こはま ファミリーですが、
この度、電気の自給への一歩を実現することができました！
しかしながら、トラブルが起きて、その問題はまだ解決できていません。
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電気の自給して3ヶ月。トラブル発生です涙
電力自給を開始して、3ヶ月。
早くも、トラブル起きております。
どうも、バッテリーが不具合起きているっぽい。
うーむ。どうしたものか・・・続きを見る
電気の自給を開始して4か月・・・ ～バッテリーの不具合が深刻です～
電力自給にあたって、必要な機器は、
おおまかに三つあります。
- ソーラーパネル
- チャージコントローラー＆インバーター（ハイブリッドインバーター）
- バッテリー
このうちのバッテリーが、早くも不調になってしまいました・・・涙
こちらのアマゾンで扱っている
バッテリーが不具合を起こしたバッテリーのメーカーのものです。
初期不良だと思われるのですが、国内のメーカーの製品ではなく、
（中国製）
購入したAmazonを通じて、製品の販売元へ、製品の不具合を連絡しても、
的と得た回答は得られず、途中から無視されてしまうようになったりと、
対応がよろしくありません。
バッテリーがどう不調なのか？
本来、貯めておける電力の 1/3くらいしか 貯めておけないような
状態になってしまいました。
本来、昼間の太陽光で、フル充電しておけば、
翌朝まで、バッテリーに貯めた電気で
家中の電気を賄えたのですが、
今は、夜の10時くらいには、
バッテリーの電気がなくなって使えなくなってしまっています。
本来であれば、
18時〜翌朝6時 までの １２時間分の電気が溜められていたのに、
18時〜22時 つまり ４時間分の電気しか 貯められないような状況です。
バッテリー不調の原因は？
僕が使っていリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは
４８V仕様（５１.２V）のもので、
中身は、３.２V のバッテリーセルが１６個
直列に接続されています。
３.２V✖️１６ ＝５１.２V
厳密には、バッテリーセルを充電満タンにすると
3.4V くらいになるので、
3.4V ✖️ １６ ＝ ５６V くらいになります。
その１６個あるバッテリーセルのうち、
一つもしくは二つ？が、正常な働きをしなくなったことが
不調の原因です。
バッテリーの解説
バッテリーというものは、
充電しすぎたり、放電しすぎたりすると、
壊れてしまいかねません。
例えば、充電式乾電池の充電でも、
電池がフル充電になると、充電器が充電を勝手にやめてくれますよね。
それは、充電器にそういう制御装置が付いているからです。
バッテリーが満タンなのに、
そのまま電気を溜めようとして、充電を続けてしまうと、
バッテリーが壊れてしまいます。
僕の持っているバッテリーに内蔵されている
１６個のバッテリーセル それぞれが、
過放電、過充電にならないようにするために、
BMS というバッテリー制御装置が付いています。
一つ一つのセルが、
過放電、過充電にならないように監視してくれていて、
バッテリーセルの電圧が２.４V を下回るようになれば、
そのバッテリーセルを保護するために、バッテリー全体として
放電することを強制的に終了するようになっています。
また、充電の際には、
一つのバッテリーセルが３.６５Vを超えるようになると、
そのセルを保護するために、バッテリー全体の充電もストップがかかります。
そのような便利な機構が付いているのですが、
１６個あるセルが全て同じ電圧になっているというわけではなく、
あるセルは、３.３５V だけど、 別のセルは ３.３１V だったり
することもあります。
その辺りの、セルの電圧バランスというものも重要で、
どれか一つのセルの電圧が、他よりも高くなってしまっていると、
充電時に、そのセルがBMSの制御に引っかかってしまい、
ある特定のセル・・・３.６５V
他のセル・・・３.３５V
というような状況では、
他のセルは、本当はもっと充電できるんだけど、
特定のセルの高電圧が原因で、バッテリー全体としての
充電が遮断（ストップ）されてしまうことになります。
放電時には、その逆で、
ある特定のセルだけ２.４V で、他のセルは３.３V という状況になってしまうと、
その特定の定電圧セルの影響で、BMSによって、他のセルにはまだ電気が残っているのに、
バッテリー全体としての放電がストップされてしまいます。
つまり、
バッテリーセルのバランスが重要になってきます。
１６個あるセルのうち、どれか一つでも、
異常なセルがあると、バッテリー全体が
動作不調を起こしてしまうのです。
バッテリーの不調の原因の特定と改善を試みました
１６個あるバッテリーセル それぞれの電圧をチェックするには、
バッテリーの蓋を開けて、分解してみる必要があります。
怖かったのですが、勇気を出して、分解してみました。
バッテリーケースを開けてみた所 青い機械がBMS
その際に、実は、アクティブセルバランサーという
バッテリーセルの電圧バランスをより積極的に取るような
機械を組み込むことにしました。
BMSという制御装置には、
１６個のバッテリーから繋がっている配線があって、
それらを一旦切断して、
端子台に起こして、
アクティブセルバランサーとBMSへ接続しました。
黒い箱がアクティブバランサー
各バッテリーセルから繋がっている線を
端子台に起こしたので、
それぞれのセルの電圧を測定することができるように
なりました。
すると・・・
ある特定のセルだけ、
動きがおかしいのです！
放電時には、そいつだけが、
３．１Vを切ったあたりから、急激な電圧低下を
起こし始めて、あれよあれよという間に、
BMSによるストップがかかってしまう２.４Vくらいまで
下がって行ってしまいます。
そうなると、バッテリーの電源喪失になってしまって、
インバーターが停止してしまい、家の中が停電します😅
また、充電時には、
他のセルが３.３４Vくらいなのに、
そのセルだけが、３.６５Vに達してしまい、
またもやBMSによる充電ストップがかかってしまいます。
使用して最初の１〜2ヶ月は、
使えていたのですが、3ヶ月目に入ってすぐくらいに、
原因はわかりませんが、おかしくなってしまいました。
とにかく、
その異常があるバッテリーセルを
正常なものに交換してやれば、
バッテリー全体としても治ると思うのですが、
まだ使用して、間もないこともあって、
なんとか、バッテリーのメーカーから
新品バッテリーセルへの交換などの、
対応が得られるように問い合わせています。
（無理っぽいです）
せめて、バッテリーセルを単体で
交換部品として売ってくれたらいいのですが・・・
そもそもバッテリーが何故必要か？
僕が購入したバッテリーは、
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー
というもので、
４８V １００Ah の容量のあるものでした。
バッテリーにも、いろいろな種類があって、
いわゆる単３乾電池みたいな使い捨てのものから、
自動車などの鉛バッテリー、電気自動車などのリチウムイオンバッテリーなど、
それぞれに、蓄電の仕組み、性質が違います。
僕が選んだ、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー という物は、
比較的新しい物で、
- 発火などの危険性が低いこと
- 鉛バッテリーよりも軽いこと
などのメリットがあります。
４８V １００Ah という容量は、
４８V✖️１００Ah ＝ 約５k Wh
の容量があるということです。
電気製品には、消費電力というものがあって、
例えばドライヤーなどは１２００W、扇風機は６０W とか
使用する家電によって、よりたくさん電気を使うものから、
あまり使わないものまであります。
ドライヤーで 仮に消費電力が１０００W だとします。
それを１時間つけたままにすると、
１０００W ✖️ １h ＝ １kwh
の電力を消費します。
つまり、バッテリーの容量が５kwh ということは、
５００Wの 電力使用量であれば、１０時間分
０.５kw ✖️ １０h ＝ ５kwh の 電気を
溜めておけるということです。
バッテリーの説明が長くなりました・・・汗
ソーラーパネル での発電ですので、
日が沈んでいる時や、雨の時は、電気を生み出してくれません。
ですから、そういう時間帯にも、電気を賄いたいと思えば、
晴れている昼間、発電できる時に、バッテリーに電気を貯めておくしかないのです。
我が家は、
家庭用冷蔵庫、お肉の冷凍庫、玄米用冷蔵庫がありまして、
それらは、２４時間常に電気を必要とします。
その他にも、トイレの換気扇、インターネット、Wi-fi機器、お魚ようのエアーポンプなども、
常に電気を使います。
深夜、みんなが寝ている時でも、
平均して、３００wくらいは電気を消費しています。（夏と冬では冷蔵庫の消費電力は違いますが）
バッテリーがなければ、
いくら自家発電をしたところで、夜間や、雨の時などの
電気を賄うことができないのです。
電気を自給するにあたっては、
バッテリーはかなり重要なのです。
僕自身の今回の失敗経験を踏まえて
バッテリーは、
バッテリーセルを手に入れて、
自分でBMSやアクティブバランサーを組み込んで、
自作のバッテリーを使うべきです。
なぜならば、その方が、トラブルが起きた時に、
自分で修理できるからです。
また、ラックタイプの増設可能なバッテリーなど、
とても良い既製品も出てきているようですが、
どうしても値段が高くなってしまいます。
バッテリーセルの当たり外れは、ある程度覚悟した上で、
導入を検討すれば、精神的にもめげにくいですね。
そして・・・
バッテリーの容量は、少し初期投資の負担を押してでも、
大きめのものにするべきです。
一家庭で、ある程度の電力を賄いたいのであれば、
１０Kwh 分くらいは、最低でも用意したいです。
僕は、その半分の５kwh でスタートして、
今では、バッテリーが不調になってしまって、
約２kWh 分の バッテリ−容量しかありません。
そして、バッテリーは、
増設する場合には、それぞれのセルバランスの問題も
出てきてしまうので、
そんなに単純なものでもないようです。
もう少し蓄電容量が大きいものを考えた方が良かったなと
今では思います。
とはいえ、実際に電力自給をやってみるまでは、
ほとんど知識もなく、訳分からずにやっていたところもあって、
それゆえに失敗して、その失敗があったことで、
色々と勉強して分かっってきたという感じです。
これからも、がんばりまーす♪