太陽電池でラジオを鳴らしながら車のバッテリーを充電できるか。

質問

変な質問ですみません。

太陽電池　開放電圧１０．５Ｖ　短絡電流４０mA
バッテリー　自動車用　１２Ｖ（普通の車に付いている標準的なもの）
ラジオ　消費電流　１４Ｗ←これはコンセント使用の時？（乾電池４本でも動く）

これを組み合わせて昼間はバッテリーに充電。夜はラジオを最大音量付近で鳴らす。
というのをしたいのですが、バッテリーはあがることなく持ちこたえることができますか？

放電　１４ｗ×１２時間＝１６８ｗ
充電　40mA×10.5V=0.42W 0.42W×8=3.36Ｗ

で、全く話にもならないという計算をしたのですが、この計算で合っていますか？

回答No.3

mtaka2 · ベストアンサー

計算はそれであってますが、単位が違います。
電力の単位はW(ワット)ですが、、それに時間をかけたもは「電力量」で、単位はWh(ワット時もしくはワットアワー)です。
一日に充放電する電力量は
放電: 14W×12時間=168Wh
充電: 0.42W×8時間=3.36Wh
となり、放電の方が50倍も大きいので、「全く話にもならない」というはその通り。

あとは、さらなるマイナス要素としては、
・太陽電池のスペックで「10.5V 40mA」とありますが、10.5Vの電圧で40mAの電流を取り出せるわけではありません。
取り出す電流が0だと10.5Vの電圧がありますが、取り出す電流を増やすと、電圧が下がっていきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E9%9B%BB%E6%B1%A0#.E5.9B.9E.E8.B7.AF.E9.83.A8.E5.93.81.E3.81.A8.E3.81.97.E3.81.A6.E3.81.AE.E5.8B.95.E4.BD.9C
実際に取り出せる電力は、せいぜい70%(0.3Wぐらい)取れれば良い方でしょう。

・天候によってはそれだけの発電は無理です。
　ちゃんと発電できるのは「快晴で、太陽の正面に太陽電池を向ける」場合だけです。
　実際には曇りの日もあるでしょうし、太陽電池を常時太陽の正面に向けさせるなんてできませんから、発電電力はさらに減ります。

・10.5Vの太陽電池では電圧が低いので、そのままでは12Vのバッテリーには充電できません。
充電するにはDC-DCコンバータで昇圧する必要がありますが、その変換効率の問題がありますので、充電できる電力は発電電力より少なくなります。

というわけで、机上の計算レベルでは、充電電力量は、最低でも放電電力量の数倍はあるぐらいじゃないと全然ダメでしょう。

家庭用ソーラー発電のシステムで見ると、
「公称最大発電電力3.96kW」の発電モジュールで年間発電量が4000kWh強だそうです。
http://www.kyocera.co.jp/prdct/solar/pvh/points/hatsuden/japan.html
365で割ると、1日あたり10kWh。
3.96kW×8時間で32kWhですから、公称スペックの1/3ぐらいしか発電できないことになります。

これと同じ計算でいくと、今回の太陽電池は
1枚あたり一日あたりの発電電力量は0.3W×8時間×(1/3)=0.8Whになりますから、
168Whを供給するには200枚は必要ということになります。

お礼

単位間違えていてすいません　Ｗhになるんですね。
屋根についているソーラーパネルの力の絶大さを思い知らされました。

おもちゃについている太陽電池だとラジオすら満足に動かせないんですね。

でも、実際に機材をそろえて失敗する前に計算してどんな結果になるのか想定できただけでもよかったです。大変満足しました。ありがとうございました。

回答No.2

tance

ラジオが14/12=1.17A流れるのでソーラパネルの電流との比は29倍強です。
充電と放電の時間比は、想定しておられるのが放電の方が長くて
12/8=1.5です。

単純に収支の計算で29×1.5 = 43.5枚のソーラパネルがあればギリギリ
まかなえることになります。しかし、日陰もあれば、曇りの日もあり
ます。
おそらく３倍程度の余裕がないと収支は合わないでしょう。

また、ソーラパネルの開放電圧がバッテリの電圧に達していないので
直列にするか、DC-DCコンバータで昇圧しなくてはなりません。
DC-DCコンバータの効率を100%としても電圧上昇比だけ電流が増えます。

正確な見積もりはできませんが、おそらく各部を相当理想的に組んだ
として150～200枚くらいのソーラパネルが必要ではないでしょうか。

ついでですが、電力×時間の単位はワットアワーと言い、Whで表します。

お礼

開放電圧がバッテリーの１２Ｖよりも高くないといけないのは初めて知りました・・・知らなかった・・・

　やはり話にもならない状態みたいですね。

機材そろえてやってみる前に想定できてよかったです。ありがとうございました。

回答No.1

Us-Timoo

電気的な計算の真偽は私にはどうとはいえませんが
蓄電できるバッテリーの性能もありますし、ソーラーパネルの
性能と、蓄電池の容量次第でしょうね。
車用のソーラーパネルを車で使用した経験で言うのなら、
その程度の充電では消費電量のほうが明らかに多いので、
最終的にバッテリーは上がります。

いや仮にソーラーシステムでラジオを鳴らすという
システムを構築するなら、よほど性能のいいソーラーパネルを
数多く用意し、性能のいい大容量の蓄電池を用意しなくては
いけないと思いますよ。

参考にもならないとおもいますが・・・

お礼

いえ、大変有用な情報ありがとうございました。