JP2006269523A

JP2006269523A - 太陽光発電装置

Info

Publication number: JP2006269523A
Application number: JP2005082109A
Authority: JP
Inventors: Minoru Katayama; 穣片山; Hideyuki Tsuboi; 秀幸坪井; Shigeru Shiyoujitsu; 繁照日; Yuuki Miyakoshi; 勇樹宮越; Masafumi Shimizu; 雅史清水
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】積雪によって発電が妨げられることがなく、追尾装置を使わずに太陽光を取り込むことが可能な太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】本発明の太陽光発電装置は、鉛直軸に対して所定の角度を有し、受光面が下向きに設置されている太陽電池アレイと、太陽光を反射し、反射光を前記受光面に対して出射する反射鏡とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池と反射鏡とを対向するように設置したもので、太陽の移動における集光可能な範囲を広くし、太陽の追尾装置を必要としない集光型の高効率な太陽光発電装置に関する。

従来の太陽光発電装置においては、太陽光が太陽電池アレイの受光面に対して効率的に入射されるよう、この受光面を太陽の方向に逐次向けるための追尾装置が設けられ、かつ集光装置により受光面に太陽光を集光させる構成が良く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２２７５７３号公報

しかしながら、特許文献１に示す太陽光発電装置にあっては、積雪の多い地域にて、太陽電池パネルを設置すると、パネル表面における着雪により、太陽電池への太陽光の入射が妨げられ、十分な発電が行われないという問題がある。
また、特許文献１に示す太陽光発電装置にあっては、太陽光を効率よく取り込むために、太陽の位置を検出して、太陽電池の向きを調整する装置を備えているため、追尾装置を動作させるための、余分な電力を消費する欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、積雪によって発電が妨げられることがなく、追尾装置を使わずに太陽光を取り込むことが可能な高効率の太陽光発電装置を提供することを目的とする。

本発明の太陽光発電装置は、鉛直軸に対して所定の角度を有し、受光面が下向きに設置されている太陽電池アレイと、太陽光を反射し、反射光を前記受光面に対して出射する反射鏡とを有することを特徴とする。

本発明の太陽光発電装は、前記反射鏡が複数設けられ、それぞれの反射面の角度が季節毎の太陽の高さに対応して設置されていることを特徴とする。

本発明の太陽光発電装置は、前記反射鏡が凹面鏡であることを特徴とする。

本発明の太陽光発電装置は、前記反射鏡（上記凹面鏡）が、日中における太陽の位置変化においても、前記受光面へ所定の量の反射光を出射させるよう、曲率と設置位置とが制御されていることを特徴とする。

本発明の太陽光発電装置は、前記反射鏡が平面鏡であることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の太陽光発電装置によれば、発電に必要な光を入射する受光面に着雪及び積雪することなく、反射鏡を太陽に追尾させて余分な電力を消費することなく、従来例に比較して、効率よく発電をすることが可能となる。
という効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態による太陽光発電装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示す概念図である。
この図において、太陽電池アレイ１は、複数の太陽電池セルからなり、受光面１ａに対する積雪を防止するため、鉛直軸に対して、受光面１ａが所定の角度θを有して、下向きに設置されている。
しかしながら、太陽電池アレイ１の受光面１ａが鉛直軸に対して所定の角度θを有しているため、受光面１ａに入射する太陽光の強度は低下してしまう。

このため、反射鏡２は、太陽電池アレイ１の受光面１ａを下向きにすることにより低下した発電効率を上昇させるため（カバーするため）、太陽光を反射して、この反射光を上記受光面１ａに出射するよう設置されている。
したがって、受光面１ａが鉛直軸となす所定の角度θは、小さければ、反射２鏡の反射面２ａの鉛直軸となす角度αを、同様に小さくすることができ、反射面２ａに対する積雪も防止することができる。

上述した構成において、夏（夏至）は太陽の高さ（南中高度）が地表面に対して８０°程度であるため、上記所定の角度θが小さいほど、角度αは大きくなり、反射面が上向きになるが、夏のために積雪の心配はない。
一方、冬（冬至）は太陽の高さが地表面に対して３０°程度であるため、上記所定の角度θが小さくとも、角度αは小さくなり、反射面２ａが鉛直軸にほぼ平行な角度とすることとなり、積雪を大幅に低減することができる。
したがって、春，夏，秋，冬各々の季節において、反射面２ａの角度αを、反射光が受光面１ａに入射されるよう、太陽の高さに対応して調整（設置位置を含めて）する必要がある。

そこで、季節毎に反射鏡２の反射面２ａの角度αを調整する手間を省くことを考慮すると、反射鏡を複数設け、これらの反射鏡における太陽光の反射光が、太陽電池アレイ１の受光面１ａに対して、発電に必要な強度にて入射される角度αにて各々設置されている。
例えば、図２に示すように、冬至時期における太陽の高さに対応した角度αを有する反射鏡２１と、春及び秋の時期における太陽の高さに対応した角度αを有する反射鏡２２と、夏至時期における太陽の高さに対応した角度αを有する反射鏡２３とを設けても良い。
これにより、図１におけるように、季節毎に反射鏡２の角度αを調整する必要が無くなる。

また、上述してきた反射鏡は平面鏡を用いても良いが、図３に示す凹面鏡（反射面が球面または放物線面）を用いてもよい。
通常の凹面鏡は、入射した太陽光を太陽電池アレイ１の受光面１ａで集光するように反射させる。
しかしながら、本発明の凹面鏡は、従来のように、太陽光を集光するためでなく、太陽電池アレイ１の受光面１ａに対して、東（朝方）から西（夕方）に移動していく太陽からの太陽光を、常に反射光として反射できる曲率に反射面が設計されており、このときの設置位置もこの曲率に合わせて決定される。
上記設置位置とは、凹面鏡と太陽電池アレイ１との位置関係であり、太陽光が常に凹面鏡からの反射光として、受光面１ａに入射されるように、曲率に合わせて太陽電池アレイ１の配置する位置を決定する必要がある。

図３において、凹面鏡は曲率半径の中心方向（矢印Ｚ）が、最も高い位置における太陽の方向を向くように設置されている（すなわち、図１及び図２において、各反射鏡がこの図３のように配置される）。
そして、太陽電池アレイ１の受光面１ａは、曲率半径の中心方向に対して垂直に、受光面１ａの中心部が曲率半径の中心方向に一致する位置で、上記凹面鏡に対向して配設されている。

これにより、本発明の太陽光発電装置は、従来例のように、追尾装置を設けなくとも、上述した凹面鏡を反射鏡１として、また反射鏡２１〜２３として用いることにより、太陽の位置によらず、常に太陽電池アレイ１の受光面１ａに対して、太陽光を上記凹面鏡の反射光として入射させることができる。

本発明の一実施形態による太陽光発電装置の構成例を示す、側面から見た概念図である。本発明の一実施形態である太陽光発電装置の構成例を示す、側面から見た概念図である。図１及び図２に用いる凹面鏡を説明する上部から見た概念図である。

符号の説明

１，２１，２２，２３…太陽電池アレイ
１ａ…受光面
２…反射鏡
２ａ…反射面

Claims

鉛直軸に対して所定の角度を有し、受光面が下向きに設置されている太陽電池アレイと、
太陽光を反射し、反射光を前記受光面に対して出射する反射鏡と
を有することを特徴とする太陽光発電装置。
前記反射鏡が複数設けられ、それぞれの反射面の角度が季節毎の太陽の高さに対応して設置されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
前記反射鏡が凹面鏡であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置。
前記反射鏡が、日中における太陽の位置変化においても、前記受光面へ所定の量の反射光を出射させるよう、曲率と設置位置とが制御されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
前記反射鏡が平面鏡であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置。