JP2007067176A

JP2007067176A - 太陽光発電装置

Info

Publication number: JP2007067176A
Application number: JP2005251375A
Authority: JP
Inventors: Haruichi Goto; 晴一後藤; Mitsuru Yoshida; 満吉田
Original assignee: SPOTRON CO Ltd
Current assignee: SPOTRON CO Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】簡易な構造により、１年（四季）を通じて朝から夕方まで、太陽光を複数の発電素子の受光面に対して可及的に最適な入射角度で入射させ、可及的に最大の発電効率を実現する。
【解決手段】複数の発電素子１１の受光面１０は、四季の太陽の高度及び方位に対応して、夏季の太陽光に対向する受光区画１０１と、冬季の太陽光に対向する受光区画１０２と、春季及び秋季の太陽光に対向する受光区画１０３とを備え、これら受光区画１０１〜１０３を複合して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として山中や海上、公園やグランドなど、一般商用電源の供給が困難な場所において使用する太陽光発電装置に関する。

近年、太陽光発電装置が、環境保護、省エネルギー、低ランニングコストの点で注目されて、広く普及され、様々な用途に利用されている。一般に、この種の太陽光発電装置は、太陽光を受けて発電する複数の発電素子が縦方向及び横方向に配置されて、パネル形式にして組み立てられている。特に、複数の発電素子の受光面は全体が平面状に並べられており、この受光面で太陽光を効率よく受光するために、設置場所で、受光面に一定の角度（４０°〜６０°程度）が付けられている。この場合、太陽光発電装置の設置場所ごとに、四季を通じて朝から夕方までの太陽光の受光面に対する最も効率の良い入射角度が、設置場所の緯度及び経度を基にして平均化されて、決定される。
実開平６−６０１５３号公報

この種の太陽光発電装置では、太陽光が発電素子の受光面に対して９０°の入射角度で入射したときに、最大の発電効率を示すが、従来の太陽光発電装置の場合、受光面が平面状に並べられているために、太陽光を高効率で受光できるのは、午前１１時から午後２時頃の合計３時間程度にすぎず、しかも受光面の傾斜角度は多くの場合、春と秋の太陽の方位に合わせて設定されるため、太陽の高度が高い夏あるいは低い冬では太陽光の入射角度が大幅に変わり、発電性能は低下せざるを得ないという問題がある。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、この種の太陽光発電装置において、簡易な構造により、１年（四季）を通じて朝から夕方まで、太陽光を複数の発電素子の受光面に対して可及的に最適な入射角度で入射させ、可及的に最大の発電効率を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、太陽光を受けて発電する複数の発電素子を備えた太陽光発電装置において、前記複数の発電素子の受光面は、四季の太陽の高度及び方位に対応して、夏季の太陽光に対向する受光区画と、冬季の太陽光に対向する受光区画と、春季及び秋季の太陽光に対向する受光区画とを備え、これら受光区画を複合して構成されることを要旨とする。この場合、各受光区画の受光面は、日中の太陽の方位変化に対応して太陽光に対向可能な曲面状に配置されることが好ましい。また、複数の発電素子は負荷に対して並列接続されることが好ましい。

本発明の太陽光発電装置は、上記構成を有し、簡易な構造により、１年（四季）を通じて朝から夕方まで、太陽光を複数の発電素子の受光面に対して可及的に最適な入射角度で入射させ、可及的に最大の発電効率を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１に第１の実施の形態を示している。図１において、１は太陽光発電装置で、この発電装置１は太陽光を受けて発電する複数の発電素子１１が縦方向及び横方向に並べて配置され、全体がパネル形式に構成される。なお、この場合、発電素子１１にアモルファスシリコン、単結晶シリコンなどを用いた素子が採用される。また、個々の発電素子１１は負荷（図示省略）に対して並列接続される。

この発電装置１では、特に、複数の発電素子１１の受光面１０が、四季の太陽の高度及び方位に対応して、夏の太陽光に対向する受光区画１０１と、冬季の太陽光に対向する受光区画１０３と、春季及び秋季の太陽光に対向する受光区画１０２とを備え、これら受光区画１０１〜１０３を複合して構成される。この場合、複数の発電素子１１は、受光面１０が、春、夏、秋、冬の太陽光に対向可能に縦方向（垂直方向）に所定の曲率の曲面状（略逆ノ字形）に並べて配置される。なお、所定の曲率は発電装置１の設置場所の緯度及び経度を基にして算出される。これら受光面１０の曲面形状の配列によって、受光面１０全体が縦方向に３区分乃至４区分され、上部、中間部、下部の３つの受光区画１０１、１０２、１０３に分けられる。上部の受光区画１０１は、一年のうちで太陽の高度が最も高い夏季の太陽光に対向する仰角の大きい受光面１０の集合体で、この受光区画１０１の受光面１０で夏の太陽光を略９０°の入射角度で受ける。下部の受光区画１０３は、太陽の高度が最も低い冬季の太陽光に対向する仰角の小さい受光面１０の集合体で、この受光区画１０３の受光面１０で冬の太陽光を略９０°の入射角度で受ける。中間部の受光区画１０２は、太陽の高度が夏季の場合と冬季の場合の中間の、春季及び秋季の太陽光に対向する受光面１０の集合体で、この受光区画１０２の受光面１０で春及び秋の太陽光を略９０°の入射角度で受ける。

この発電装置１の一年（四季）を通じた動作例を図２乃至図４に示している。一年のうちで太陽の高度が最も高い夏季には、図２に示すように、太陽の高度と複数の発電素子１１の受光面１０のうち、上部の受光区画１０１の受光面１０の角度が略一致し、夏の太陽光の照射を、上部の受光区画１０１の受光面１０で略９０°の入射角度で受け、これにより最大の発電効率で発電することができる。太陽の高度が最も低い冬季には、図３に示すように、太陽の高度と複数の発電素子１１の受光面１０のうち、下部の受光区画１０３の受光面１０の角度が略一致し、冬の太陽光の照射を、下部の受光区画１０３の受光面１０で略９０°の入射角度で受け、これにより最大の発電効率で発電することができる。太陽の高度が夏季の場合と冬季の場合の中間の、春季及び秋季には、図４に示すように、太陽の高度と複数の発電素子１１の受光面１０のうち、中間の受光区画１０２の受光面１０の角度が略一致し、春及び秋の太陽光の照射を、中間の受光区画１０２の受光面１０で略９０°の入射角度で受け、これにより最大の発電効率で発電することができる。

なお、各発電素子１１で得られた電力は各発電素子１１に並列接続された各種の負荷に供給され、負荷を作動させることができる。各種の負荷は各種電気機器などで、特に制限はない。また、この発電装置１に充電装置を併設してもよく、得られた電力を充電することで、電力の供給を安定させることができる。

このように第１の実施の形態によれば、複数の発電素子１１の受光面１０を、四季の太陽の高度及び方位に対応して、春、夏、秋、冬の太陽光に対向可能に縦方向に所定の曲率の曲面状に配置して、夏の太陽光に対向する上部の受光区画１０１と、春及び秋の太陽光に対向する中間部の受光区画１０２と、冬の太陽光に対向する下部の受光区画１０３とを備えているので、春、夏、秋、冬の季節ごとに太陽光が上部、中間部、下部のいずれかの受光区画１０１、１０２、１０３の受光面１０に略９０°の入射角度で照射され、一年間を通じて最も効率的に発電することができる。

図５に第２の実施の形態を示している。図５において、２は太陽光発電装置で、この発電装置２は、第１の実施の形態と同様の構成を備え、さらに、各受光区画１０１、１０２、１０３の受光面１０は、日中の太陽の方位変化に対応して太陽光に対向可能な曲面状に配置される。この場合、複数の発電素子１１は、受光面１０が、春、夏、秋、冬の太陽光に対向可能に縦方向（垂直方向）に所定の曲率の曲面状に、かつ日中の太陽の方位変化（東から西への動き）に対応して太陽光に対向可能に横方向（水平方向）に所定の曲率の曲面状に並べて配置され、全体として半（半分）ドーム型形状に構成される。なお、所定の曲率はいずれも発電装置２の設置場所の緯度及び経度を基にして算出される。これら受光面１０の曲面形状の配列によって、受光面１０全体が縦方向に３区分乃至４区分され、上部、中間部、下部の３つの受光区画１０１、１０２、１０３に分けられ、各受光区画１０１、１０２、１０３の受光面１０が日中の太陽の方位変化に追従する配列となる。上部の受光区画１０１は、一年のうちで太陽の高度が最も高い夏季の太陽光に対向する仰角の大きい受光面１０の集合体で、この受光区画１０１の受光面１０で夏の太陽光を日中の太陽の方位変化に追従しながら略９０°の入射角度で受ける。下部の受光区画１０３は、太陽の高度が最も低い冬季の太陽光に対向する仰角の小さい受光面１０の集合体で、この受光区画１０３の受光面１０で冬の太陽光を日中の太陽の方位変化に追従しながら略９０°の入射角度で受ける。中間部の受光区画１０２は、太陽の高度が夏季の場合と冬季の場合の中間の、春季及び秋季の太陽光に対向する受光面１０の集合体で、この受光区画１０２の受光面１０で春及び秋の太陽光を日中の太陽の方位変化に追従しながら略９０°の入射角度で受ける。

このようにすることで、一年のうちで太陽の高度が最も高い夏季には、太陽の高度と複数の発電素子１１の受光面１０のうち、上部の受光区画１０１の受光面１０の角度が略一致し、日中を通し、夏の太陽光の照射を、上部の受光区画１０１の受光面１０で略９０°の入射角度で受け、これにより最大の発電効率で発電することができる。太陽の高度が最も低い冬季には、太陽の高度と複数の発電素子１１の受光面１０のうち、下部の受光区画１０３の受光面１０の角度が略一致し、日中を通し、冬の太陽光の照射を、下部の受光区画１０３の受光面１０で略９０°の入射角度で受け、これにより最大の発電効率で発電することができる。太陽の高度が夏季の場合と冬季の場合の中間の、春季及び秋季には、太陽の高度と複数の発電素子１１の受光面１０のうち、中間の受光区画１０２の受光面１０の角度が略一致し、日中を通し、春及び秋の太陽光の照射を、中間の受光区画１０２の受光面１０で略９０°の入射角度で受け、これにより最大の発電効率で発電することができる。

このように第２の実施の形態によれば、春、夏、秋、冬の季節ごとに太陽光が上部、中間部、下部のいずれかの受光区画１０１、１０２、１０３の受光面１０に、日中を通し、略９０°の入射角度で照射され、一年間を通じて発電効率を大幅に向上させることができる。

なお、第１、第２の実施の形態では、複数の発電素子１１の受光面１０を、縦方向に、略逆ノ字形の曲面形状に並べているが、これとは反対に略ノ（通常のノ）字形の配列であってもよい。この場合、夏季の太陽光に対向する受光区画１０１と冬季の太陽光に対向する受光区画１０３が逆になる。また、この縦方向の形状は略逆ノの字形又は略ノの字形に限定されるものではなく、夏季の太陽光に対向する受光区画１０１と、春季及び秋季の太陽光に対向する受光区画１０２と、冬季の太陽光に対向する受光区画１０３とを備え、これら受光区画１０１〜１０３を複合して構成される限り、形状は任意に変更される。

本発明の第１の実施の形態における太陽光発電装置の概略構成を示す概略斜視図同発電装置の動作例を示し、受光面で夏季の太陽光を受ける状態を示す概略斜視図同発電装置の動作例を示し、受光面で冬季の太陽光を受ける状態を示す概略斜視図同発電装置の動作例を示し、受光面で春季及び秋季の太陽光を受ける状態を示す概略斜視図本発明の第２の実施の形態における太陽光発電装置の概略構成を示す概略斜視図

符号の説明

１、２太陽光発電装置
１０受光面
１０１受光区画
１０２受光区画
１０３受光区画
１１発電素子

Claims

太陽光を受けて発電する複数の発電素子を備えた太陽光発電装置において、
前記複数の発電素子の受光面は、四季の太陽の高度及び方位に対応して、夏季の太陽光に対向する受光区画と、冬季の太陽光に対向する受光区画と、春季及び秋季の太陽光に対向する受光区画とを備え、これら受光区画を複合して構成されることを特徴とする太陽光発電装置。
各受光区画の受光面は、日中の太陽の方位変化に対応して太陽光に対向可能な曲面状に配置される請求項１に記載の太陽光発電装置。
複数の発電素子は負荷に対して並列接続される請求項１又は２に記載の太陽光発電装置。