太陽電池の特性とポンプの特性をピッタリ合わせるのは難しく、また太陽電池の出力は日射で変動することから、太陽電池に余裕のある組み合わせで動作を安定化したいと思います。

で・・・、

上図ではAが太陽電池の電流に余裕のある組み合わせで、Bが電圧に余裕のある組み合わせになっています。

ポイントは、太陽電池は日射の変動により電流が増減しますが、電圧はほとんど変わらないとう点です。電圧は主に温度によって変わりますが、この変動はそれほど大きくありません。

さて、上の図では青い実線が太陽電池の定格のIV特性で、破線が日射が変動した時のIV特性を二つ示しています。また、ポンプが動作した時の電気抵抗が赤の直線で示されています。この赤の線と青の線の交点が、ポンプが動作する時の太陽電池の動作点（電圧、電流の値）を示すことになります。

太陽電池でも安定的に動作させたいと思う場合、日射に変動があってもこの交点、つまり動作点があまり動かないようにすることになります。

で、図を見ると、Aの場合は動作点がほとんど動きませんが、Bの場合は大きく動いてしまっています。つまり、Aのようなシステムにした方が良いだろうと考えました。

そうすると、太陽電池の電圧はポンプの定格に合わせて、電流はポンプの定格よりも大きなものを選定すればよいことになります。

次のシステムを考える時は、できれば電圧は良く使われる12Vにしたいと思います。それで適当なポンプを探し、定格電流の2-3倍の電流容量を持つ太陽電池を選ぼうかなと思います。

ポンプの選定に際しては、水槽が50 literなので水量は50 liter/時間もあれば良いと思います。揚程は50cmもあれば良いのではと思いますが、目詰まりやエアーの巻き込みのためにもう少し大きめにしようと思います。

今動いている浄化システムは取りあえず適当に作ってみたもので、まぁ、その経験から上記のようにもう少し真剣に考えてみました。それほど急ぐ話でもないので、良い材料を探しながら改良していこうかと思います。

改良していくたびに、ここでの話のネタにする予定ですので、また皆様にお付き合いいただければ幸いです。

まず太陽電池の電気特性（IV特性、IVカーブ）から考えます。太陽電池の電気特性は下図のようなものです。

太陽電池が電気的に動作している場合、このカーブ上のどこかの点の電圧、電流で動作しています。

ポンプがこのカーブ上のどの点（電圧、電流）で動作するかということですが・・・、

たいていのポンプは定格の電圧、出力（電力）が決まっていて、仕様書か何かに書かれています。例えば今回使ったポンプですと　1.1W、7V となっています（7Vというのはちょっと妙な気もしますが、そこは置いておいて・・・）。

そうすると定格での電流は　1.1 ÷ 7 = 0.15 A になります。そこで上の太陽電池のIVカーブのグラフで、( 7V、0.15A ) の点と原点を結べば負荷直線になります（本当は直線ではないと思いますが、ここでは簡単のために直線で近似します）。

この負荷直線と太陽電池のIVカーブとの交点が動作点となります（下図）。

ご存知のように太陽電池のIVカーブは日射強度や温度で変わりますから、実際でのIVカーブと負荷直線との交点が実際での動作点になります。

で・・・・、

ポンプと太陽電池の特性をぴったり合わせるのは難しく、どうしても少しずれてしまいます。それなら少し動作に余裕があるように、太陽電池の能力をポンプより大きめにした方が良いのですが、さて、どのように余裕を持つべきでしょうか・・・・。

下の図は太陽電池に余裕のある組み合わせで、Aは太陽電池の電流に余裕のある組み合わせ、Bは電圧に余裕のある組み合わせです。この図でポンプの動作をどう安定化するか説明したいと思いますが、長くなってきたので続きは次回にします。