計測自動制御学会東北支部第 28
1回研究集会 (2013.
6.
21)
資料番号 281‑4

非常用可搬型太陽光給電システムの負荷特性の測定
LoadC
haracteristicsofaMobileSolarPowerSupplySystem
forEmergencyUse
0畑 東 明 * 高 橋 智 之 * 花 田 一 磨 * 川 文 憲 * *MotoakiHata*，
TomoyukiTakahashi*，Kazuma.Hanada*，
KenKawamata***八戸工業大学，料東北学院大学*HachinoheI
nstitut
eofTechnology，**TohokuGakuinUniversity

キーワード:太陽光発電 (SolarPowerGeneration) 非常用 (EmergencyUse)t

連絡先:干 031・8501 青森県八戸市大字妙字大開 88・1八戸工業大学工学部電気電子システム学科
花田研究室

畑東明， Te.
1:(0178)
25・8136，F
ax.:(0178)
25・1
430，E‑ma1i:g102029@hi‑tech.
ac.
jp

1. はじめに平 成 23年 3月 11日に発生した東日本大震
災により、筆者らが住む青森県八戸市は地震直後から市内全域で停電した。八戸市の停電は 12日夜から順次復旧することになるが、青森県・八戸市の被害は被災 3県よりも小さいとはいえ、不安かつ不便な 1日を過ごすこととなった。これに加え、その後の電力不足と燃料不足を受け、太陽光で発電し、最低限の電力を供給する非常用可搬型太陽光給電システムの試作がされている1)。本研究ではこのシステムを用いて動作させることを想定している電気機器について、その負荷特性を測定した。なお、本研究は平成 23年度文部科学省『大学等における地域復興のためのセンター的機能整備事業 Jの一つである八戸工業大学の『創造的復興のための技術開発・支援と地域連携教育の推進 jの取組みのーっとして実施している。

2. システムの仕様
本システムは電力を発生させる太陽電池パネル、電力をためる鉛蓄電池、蓄電池に充電するためのチャージコントローラー(充電器)、蓄電池の電力を交流に変換するインバータから構成される独立型太陽光発電システムとなっている。また、このシステムを住宅や避難所などに簡単に持ち運んで設置できるよう、写真 lのように 4輪車に装置一式を搭載させている。これら各装置の仕様を表lに示す。

写真 l 非常用可搬型太陽光給電システム

表 l 本システムの仕様

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太陽電池パネル

5.
81V
最大出力動作電圧: 1
最大出力動作電流:4.
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出力:70W

鉛蓄電池

電圧:12V
電流容量:40Ah

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電圧: 12V
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最大充電電流: 15A
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図 2 冷蔵庫 MR‑D90E‑W

電圧: 12V
定格出力:280W'
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(1(13. 負荷特性の測定

5笥3

日置電機クランプオンパワーハイテスタ
3169 を使用し、本システムで動作させることを想定している電気機器の消費電力を測定した。この結果を以下に示す。

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3.
1照明
図 1に 60形 LED電球 LDAllL‑Gの消費電力の測定結果を示す。消費電力は約 I
I[W]であり、インバータで十分に動作可能であることがわかる。
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このため、コンプレッサを使用しない容量50Lのペルチェ式の冷蔵庫 EB・XS501の消費電力を調べた。この結果を図 4に示す。

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結果を示す。いずれの冷蔵庫も始動時の突入電流が大きく、インバータで動作させるのは難しいことがわかる。

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3.
2冷蔵庫
図 2に容量 90Lの直接冷却方式の冷蔵庫
MR‑D90E‑W、
図 3に容量 415Lの間接冷却方式の冷蔵庫 R‑SF42AM・2 の消費電力の測定

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図 1 LED電球 LDAI1L‑G

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図 3 冷蔵庫 R‑SF42AM・21αi.
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図 4より、容量は小さく冷凍庫もない機種であるが、最大消費電力は約 100[W]であり、インバータでも動作可能であることがわかる。しかしながら、消費電力が約 70[W]あり、本システムのバッテリーでは 6時間程度しか動作させることができないことがわかる。

3.3空調・冷暖房
図 5に石油ファンヒーター LC・32BFの消費電力の測定結果を示す。始動時の最大消費電力が約 900[W]あるため、インバータでの動作は難しいことがわかる。

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図7・32BF
図 5 石油ファンヒーター LC

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E~‑︺邑由次に図 6
1こ電気毛布 CWS‑500Eの消費電力の測定結果を示す。電気毛布はヒーターがオンオフを繰り返す形で電力を消費しているため、消費電力の平均を見ると多くの電力は消費していないため、インバータで十分動作させることができる。他の暖房器具のように部屋全体を暖めることはできないが、電気毛布で体を包めばある程度暖をとることができる。

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図 8 直流扇風機 E
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3.4情報通信

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図 7、8に従来型の扇風機 TSI‑6252Tと直流扇風機 E
J‑DAOOlの消費電力の測定結果を示す。従来型の扇風機の消費電力は風量が『弱 j で約 30[W]、『強』で約 40[W]であるが、直流扇風機の場合は最小風量で約 1.
2[W]、最大風量で首振り機能も使用したときには約 18[W]と、従来型の扇風機よりも消費電力が抑えられていることがわかる。

図 9に 19インチ液晶テレビ LC・19K5の消費電力の測定結果を示す。消費電力は約18[W]で、本システムのバッテリーで動作させることができる時間も 24時間を超えるた
め、放送がとまらなければ十分に使用に耐えるといえる。しかし、本システムにテレビを接続する際、配線の問題や途中にブースターがある場合にはブースターの電源が切れていないかどうかを確認する必要がある。

次に、ポータフルワンセグテレビ
SV‑ME1000‑W の消費電力の測定結果を図 10に示す。バッテリー内臓のためか、消費電力は約 7.
3[W]と小さく、本システムで十分に使用ができることがわかる。

∞は約 1000[W]となるため、インバータでの動作は難しいことがわかる。

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図10 ワンセグテレビ SV‑ME
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1に CDラジカセ MDX‑Llの消また、図 1
費電力の測定結果を示す。 CDモードで起動00[W]程度、ラした場合、最大消費電力が 1ジオモードで起動した場合には 50[W]程度、ラジオを聴いている聞の消費電力は約11[W]であった。
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次に、図 1
4に田湯沸かし器 CIK‑A030Wの消費電力の測定結果を示す。最大消費電力は約 300[W]であるので、インバータを適切に選べば動作させることは可能である。しかしながら、コップ l杯の水を沸かすために約70[Wh]の電力量が必要となるため、効率は悪いこともわかる。
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図12にはスマートフォン下 12Cを充電した際の消費電力の測定結果を示す。充電に要した電力量は約 7[Wh]であり、本システムのバッテリーで十分充電を繰り返すことができることがわかる。

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図12 スマートフォン F‑
12C

3.
5給 湯
図13に容量 2.
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220の消費電力の測定結果を示す。最大消費電力

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図14 旧湯沸かし器 C
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030・W3.
6 洗濯
図15に洗濯機 NW‑KQ42の消費電力の測定結果を示す。モータ始動時の最大消費電力が約 540[W]となり、インバータで動作させることが難しいことがわかる。また、洗濯に要した電力量は約 70[Wh]であるので、最大消費電力を抑制することができれば、パッテリーでの使用も十分に可能であるといえる。

本研究では非常用可搬型太陽光給電シス
テムで動作させることを想定している電気機器の消費電力について測定を行った。この結果、本システムにより、照明としては LED電球、空調・冷暖房としては直流扇風機、電気毛布、情報通信としては液晶子レビ、ワンセグテレビ、 CDラジカセ、その他電池の充電といったものに対して最低限の電力供給が可能であることが確認できた。一方、避難生活で重要となる洗濯機や冷蔵庫に関しては動作させることができず、また、給湯や部屋全体を暖めるような石油ファンヒーターの使用も難しいことが確認できた。
今後は消費電力の大きな電気機器の動作も可能にするため、本システムを並列運転させるなどして改良していく。

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4. おわりにY.
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図15 洗濯機 NW‑KQ423.
7 その他
図 16 に容量 1900mAh の エ ネ ル ー プ
HR‑3UTGAを 4本、充電器 BQ・391で充電したときの消費電力の測定結果を示す。
充電に要した消費電力量は約 2勾 Wh]であり、本システムのバッテリーで十分に充電を繰り返すことができることがわかる。

参考文献
J句

・

大学工学部電子知能システム学科卒業研
138.p.
24. (2012)
究論文要旨集. vo.

ze‑4

一三一宍担献塩川

ζJ1) 原田一輝:災害時対応用の可搬型独立電源システムの試作，平成 24年度八戸工業

望書現費者吉宗望書誌定キ容さ

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図1
6 エネループ (4本)