リチウムイオンソーラー照明灯 ミドルキャパプラス(MDCP)
特徴 ミドルキャパプラスはどうやって誕生したのか? 今後どう進化していくのか?
その一 蓄電池に東芝製の新型リチウムイオン電池SCiBを採用。
その一 蓄電池に東芝製の新型リチウムイオン電池SCiBを採用。
SCiBは負極に東芝が独自に開発したチタン酸リチウムを採用した新型のリチウムイオン電池です。その為、過酷な使用条件においても、安全性能の向上を実現しています。実際に、使用条件が過酷な車(ハイブリッド車やEV)にも採用されています。
一般の人にとってなじみのあるリチウムイオン電池といえばパソコンや携帯電話に使われているリチウムイオン電池ですが、呼び名でいえば同じリチウムイン電池とうカテゴリーになりますが中身が大きく違います。パソコンで使われているリチウムイオン電池は車には使えません。【1】高温や低温の場所では使えないか極端に能力が落ちます(冬の北海道では走らない?)、【2】とても数時間では充電できない、
【3】交通事故が起こったときなど電池が爆発して二次災害が発生する、【4】数か月とか一年以内の短い間隔で新しい電池に買い替えが必要、、などなどです。
上記のような長所を持ったSCiBをソーラー照明灯に使うことでこれまでのソーラー照明灯では不可能であった以下の特性を持つソーラー照明灯が可能になったわけです。
鉛蓄電池Vsリチウムイオン電池vsSCiB特性比較 PDF
 

広範囲の温度下(-30℃〜45℃)で動作可能。
*-20℃以下と+45℃以上で保護回路が働き一旦動作が停止しますが気温が戻れば再び自動的に動作を再開します。

(写真)真冬の北海道で
    何事もなく明るく点灯する『ミドルキャパプラス』
6000サイクル(ソーラー照明灯では16年に相当)でも容量は91%を保ってます。
 

 
16年後の電池容量は90%以上をキープ。
鉛蓄電池を使ったソーラー照明灯ではやはり電池の寿命が限られていました。どのように設計するかにもよりますが、早いものでは数年で電池寿命となりソーラーパネルなど他の部品はまだまだ元気でも電池寿命だけのせいで夜になっても点灯しないままのものも多くみれました。しかし『ミドルキャパプラス』ならそんな心配も必要ありません。
6000サイクル(ソーラー照明灯では16年に相当)でも容量は91%を保ってます。
6000サイクル(ソーラー照明灯では16年に相当)でも容量は91%を保ってます。

 
鉛蓄電池に比べ1.5倍の充電量
弊社で使用しているSCiBバッテリーは通常の鉛蓄電池に比べ、同じ電力で充電してもおおよそ1.5倍の放電が可能です。 充電した電力の取り出せる放電量を比較した場合、鉛蓄電池は60%〜74%に対して、 当社で使用しているSCiBバッテリーは97%を出力として取り出すことが可能です。 また、鉛蓄電池よりSCiBバッテリーは内部インピーダンスが低いため、同じ電圧でも電力をより効率的にバッテリーに充電できます。 またミドルキャパシリーズ用に最適化した効率のよいMPPT制御充電回路を用いることにより、従来の鉛蓄電池に比較して 約1.5倍の電力を取り出すことができます。今まで鉛蓄電池では蓄電できなかった太陽光エネルギーも有効に利用することが出来るようになり、 ウェザーシンクロシステムが可能になります。
実測データはこちら (天気と充電量の関係/PDF)
その一 蓄電池に東芝製の新型リチウムイオン電池SCiBを採用。ボトム
その二 ウェザーシンクロシステムで天候の悪い日に対応。
その二 ウェザーシンクロシステムで天候の悪い日に対応。
蓄電に高サイクルリチウムイオン電池を採用することで曇りの日など天気の悪い日でこれまで鉛蓄電池より多く充電できるようになりましたがそれでも下記添付データ『ミドルキャパプラス 20012年4月〜 日射量vs実際の充電量』の5月2〜4日など天候が悪い日が続いた場合は充電量が足りなくなります。そこで開発したのが『ウェザーシンクロシステム』です。ウェザーシンクロシステムとは一言で言えば昼間の充電量に応じて夜間使う電力(照明の明るさに相当)を変える仕組みです。これまでのソーラー照明灯は天気が悪い日の対策としてより大きな電池を用意する方法でした。
このような新しい考え方を可能したウェザーシンクロシステムをソーラー照明灯に使うことでこれまでのソーラー照明灯では不可能であった以下の特性を持つソーラー照明灯が可能になったわけです。
ウェザーシンクロシステムを解りやすく解説

毎日点灯します。
天候が悪い日が続き昼間の充電量が少なくなった場合はウェザーシンクロが発動し、充電量に応じた明るさに照度を落とした点灯となります。その代わり点灯時間は守ります。充電量が少なくなった場合に定格(100%)の明るさで照明を点灯すればたとえば夜中に電池がなくなり消灯し真っ暗になってしまいます。ウェザーシンクロシステムの場合は仮に10%という極端な低い充電量であった場合でもすごく小さな明りになってしまいますが朝まで点灯を続けます。例え小さな明りでも真っ暗になっていまうという事態は避けるように設計しております。
では、充電量が定格値(カタログで設定している照度表の明るさを設定している時間通り点灯することのできる充電量)に達しない日、言いかえればウェザーシンクロシステムが発動し暗めに点灯する日、は一体どの程度発生するのでしょうか?
ミドルキャパプラス 20012年x月〜 日射量vs実際の充電量
添付の資料は、実際のミドルキャパプラスを弊社エル光源の江戸川工場の屋上に設置し充電量が実際にどのくらいであったか記録したものです。これにありますように天気がよく1日の日射量が8MJ以上くらいであればほぼフル充電となっています。つまり1日の日射量がだいたい8MJ以下の日はウェザーシンクロが発動することになります。東京都の場合は1日の日射量が8MJ以下の日は年間平均すれば9回/月程度ですが、たとえば北陸地方ならこの回数はもっと多くなるでしょう。設置を検討している地域の日射量がだいたいどの程度あるかは気象庁のHPで簡単に確認できます。
また、8MJ以下になってウェザーシンクロが発動する場合でも、添付の測定結果にありますように8MJ以下のフル充電にならない場合の実際の充電量は88%、78%・・・など50%以上の日が全体の60%です。照度が50%以下になれば人の目でも暗いかなと気づく人もいますが10%20%程度の照度低下では実際にほとんど気づかない程度です。
つまり、ウェザーシンクロが発動し本当に暗いなとと感じる日は設置場所にもよりますがかなり少ないといえます。また、電池も毎日ほぼゼロからフルまで充放電を繰り返す使用法になりますが、ミドルキャパシリーズに採用している高サイクルリチウムイオン電池の場合はそのような使用方法をしても寿命が短くなるようなことはありません。(鉛蓄電池の場合はこのような使い方をすれば極端に寿命が悪くなります)

電池が小さいのでポールの下部に設置する大きなメインテナンスBoxは不要です。
これまでの方法の場合、どうしても大きなバッテリーが必要となります。重量物の大きなバッテリーはポールの上のほうに設置すると耐風速など強度的に問題があります。又、鉛蓄電池の場合は数年の間隔で交換作業が必要で、やはりポールの上の方に設置すると作業が大変です。従い、ポールの下の方に設置しなくてはならなくなるのです。その結果、道路脇などでは通行の妨げになりますし、水害に対しても弱いものとなっていました。
6000サイクル(ソーラー照明灯では16年に相当)でも容量は91%を保ってます。
6000サイクル(ソーラー照明灯では16年に相当)でも容量は91%を保ってます。

電池が小さいのでポールの下部に設置する大きなメインテナンスBoxは不要です。
下記の写真は実際の設置例です。大きな電池BOXが必要ありませんので、既存の電柱や、既存の照明柱、建物の壁、etcなどいろんなところに設置可能です。この場合、新規でポールやアンカーを製造する必要がないため、その分費用(アンカーボルト枠設置工事費も含む)はかなり安くなります。実際の販売台数でも全体の半分以上がこの”どこでも設置タイプ”です。
また、設置後に取り外し違う場所に設置しなおすことも比較的簡単に行えます。
納品事例1
納品事例2
ただし、既存の設備に設置する場合、強度が問題ないかの確認が必要です。弊社でも以下のような既存のポールに設置した場合の耐風速計算書を提出させて頂くなど相談をさせて頂きますが、例えばポール素材の劣化などまでは判断できませんので最終的には設置される方にてこの点はご確認頂くことになります。

上記添付計算書は一例です。個別案件毎に設置可能かどうかの判断をさせて頂きます。また、判定はポール自身の年数が経って錆びて強度不足となっている場合などの条件までは考慮できませんのでその点は設置される方にてご判断願います。計算書の提出は有料とさせていただく場合もありますので事前にご相談願います。
納品事例3
納品事例4
納品事例5
台風速計算書例 01
台風速計算書例 01
台風速計算書例 01

その二 ウェザーシンクロシステムで天候の悪い日に対応。ボトム
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