12Wの太陽光パネルと5Ahのバッテリを自立電源にしているラズパイカメラですが、5Wの太陽光パネルに交換して発電とバッテリへの充放電を測定してみました。
陽射しの強い今の季節では 5W+5Ah の組合せでも不日照2-3日以内ではなんとなく運用できそうな感じです。
ソーラーチャージャー E32-SolarChargerで充放電を記録する
使用しているソーラーチャージャーはESP32が搭載されており、Arduino IDEでプログラムをカスタマイズ可能ですが
サンプルプログラムをインストールするだけで、Webインターフェースで現在の充放電電圧や電流をモニターし、ログをcsvでダウンロードが可能です。
バッテリへの充放電電圧は INA219 で計測されています。
Indoor Corgie製 E32-SolarCharger
Webインターフェース
Battery画面では現在の設定と現在の測定値が表示されるので充放電の状態を確認できます。
設定値：
Max Charge Voltage : バッテリへの最大充電電圧
Max Charge Current : バッテリへの最大充電電流
Load Cut Voltage : 負荷切断電圧
Load Recovery Voltage : 負荷再接続電圧
測定値
Battery Voltage : バッテリ電圧
Battery Current : バッテリへの充放電電流（+：充電, -:放電）
Battery Power : 充放電電力
Input Voltage : ソーラーパネルからの入力電圧（=バッテリの充電電圧）
ログファイル
測定値の4項目が 通常 1分間隔、スリープ中 15分間隔でCSVファイルに記録されます。
12Wソーラーパネルの発電
晴れの日は十分に充電できます。バッテリが満充電だと充電電流が小さくなるのでソーラーパネルからのの出力電圧は18-20Vと大きくなっています。
バッテリ充電中は充電電流が大きくなり、直射日光が当たっていても出力電圧はバッテリに引かれて13V程度を示します。
曇りの日でも13V-14V程度の出力はあるのでバッテリに充電できているようです。
5Wソーラーパネルの発電
5Wの太陽光パネルに変更した。しばらく様子見。
12Wに比べると2回りぐらいコンパクト。持ち運べそう。運ばんけど。
キャンプ用のシステム作ろうかな。#太陽光発電ラズパイカメラ pic.twitter.com/6l8FjR5F4I— 山添 知久(zoe)/IoT (@zoe6120) June 6, 2020
太陽電池モジュール 5W
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-14254/
最大電力 Pmax: 5W
最大出力動作電圧 Vpm: 17.4V
最大出力動作電流 Ipm: 0.29A
開放電圧 Voc: 21.8V
短絡電流 Isc: 0.31V
寸法：188×251×17mm
5Wソーラーパネルでも晴れの日は問題なく充分に充電できています。
曇りの日でも少しは充電しているようです。
不日照が3日続くと厳しいかも
6/13：雨、6/14：曇、6/16：晴の3日間のグラフです。縦軸を変えています。
雨の日はソーラパネルの出力は10V-13V程度でほとんど充電できていません。翌6/14の曇では午前中わずかに充電はされているんのですが、ラズパイの電力消費に追い付いていないようです。この2日間でバッテリ電圧が徐々に低下しています。
12V以上は保っているので、もう1日不日照であっても大丈夫かもしれませんが、不日照が4日間続くと厳しいかもしれません。
この時は幸い3日目が晴れたのでバッテリ電圧は復活しました。
まとめ
晴れていれば5Wパネルでも5Ahのバッテリを1日あれば満充電に充電できているようです。春から夏は日射量が多いので運用は多分大丈夫そうですが、不日照を何日間想定するかと冬の日照量が低くなるとどうなるかですね。
3日程度の不日照は大丈夫そうですがそれ以上となると危険かもしれません。
梅雨に入りましたので、雨の日が続いた時のバッテリの様子を観察したいと思います。
設置してからそろそろ1か月になります。5回/日の画像撮影は安定して運用中です。
トマトとナスが6月に入ってぐんぐん伸びてきました。