JP2011035317A - Heliocentric orbit tracking power generation system and control program for the same - Google Patents

Heliocentric orbit tracking power generation system and control program for the same Download PDF

Info

Publication number
JP2011035317A
JP2011035317A JP2009182677A JP2009182677A JP2011035317A JP 2011035317 A JP2011035317 A JP 2011035317A JP 2009182677 A JP2009182677 A JP 2009182677A JP 2009182677 A JP2009182677 A JP 2009182677A JP 2011035317 A JP2011035317 A JP 2011035317A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
power generation
tracking
cell panel
solar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009182677A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4514827B1 (en
Inventor
Ko Sugata
公 菅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUCHO KIKI KANRI CO Ltd
Original Assignee
KUCHO KIKI KANRI CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUCHO KIKI KANRI CO Ltd filed Critical KUCHO KIKI KANRI CO Ltd
Priority to JP2009182677A priority Critical patent/JP4514827B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4514827B1 publication Critical patent/JP4514827B1/en
Publication of JP2011035317A publication Critical patent/JP2011035317A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/10Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • F24S25/12Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface using posts in combination with upper profiles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/422Vertical axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heliocentric orbit tracking power generation system that reduces wind pressure on solar cell panels and increases an amount of power generated by the solar cell panels, and to provide a control program for the same. <P>SOLUTION: The heliocentric orbit tracking power generation system includes: a plurality of solar cell panels 2; a reference frame 3 with a reference plane 31 to be used as a reference for installing each solar cell panel 2 which is tilted in a direction facing the sun with respect to the horizontal plane; a ventilation tilting frame 4 whereon the solar cell panels 2 are disposed such that the solar cell panels 2 adjacent in a lateral direction with respect to the reference plane 31 may be tilted in a same right or left direction and which forms a ventilation flue between the reference frame 3 and itself; a ventilation support frame 5 that supports the ventilation tilting frame 4 in a tilted state and forms a ventilation flue toward the rear side of the solar cell panels 2; a rotationally driving means 6 for rotating the reference frame 3 nearly around the vertical line; and a controller 9 for controlling the rotationally driving means 6 so as to cause the solar cell panels 2 to track the heliocentric orbit. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池パネルを太陽の軌道に追尾させて発電する技術に関し、特に、通風性を高めて風圧による損壊を回避し、かつ、高い効率で発電可能な太陽軌道追尾式発電システムおよびその制御プログラムに関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technology for generating power by tracking a solar cell panel in a solar orbit, and in particular, a solar orbit tracking power generation system capable of improving air permeability, avoiding damage due to wind pressure, and generating power with high efficiency and the like. It relates to the control program.

従来、太陽電池パネルを太陽に追尾させて発電する技術が提案されている。例えば、特開2000−196126号公報には、ソーラーセルを含む発電ユニットと、該発電ユニットから出力される電力を検出する電力検出手段と、該電力検出手段で検出される電力が最大になる前記発電ユニットの方向を検出する最大電力方向検出手段と、太陽の方向を検出する太陽方向検出手段と、該太陽方向検出手段で検出された太陽の方向と前記最大電力方向検出手段で検出された電力が最大になる方向との差分を算出する算出手段と、前記太陽方向検出手段で検出された太陽の方向を該算出手段で算出された差分だけ補正した方向に、前記発電ユニットを所定時間間隔で動かし、以て太陽を追尾する追尾制御手段、とを備えた太陽追尾式発電システムの太陽追尾装置が開示されている(特許文献1)。   Conventionally, a technique for generating power by tracking a solar cell panel to the sun has been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-196126 discloses a power generation unit including a solar cell, power detection means for detecting power output from the power generation unit, and the power detected by the power detection means is maximized. Maximum power direction detection means for detecting the direction of the power generation unit, solar direction detection means for detecting the direction of the sun, the direction of the sun detected by the solar direction detection means, and the power detected by the maximum power direction detection means Calculating means for calculating a difference from the direction in which the maximum value is obtained, and the power generation unit at predetermined time intervals in a direction in which the direction of the sun detected by the solar direction detecting means is corrected by the difference calculated by the calculating means. A solar tracking device for a solar tracking power generation system that includes a tracking control unit that moves and tracks the sun is disclosed (Patent Document 1).

特開2000−196126号公報JP 2000-196126 A

しかしながら、特許文献1に記載された発明を含め、従来の太陽追尾式発電システムにおいては、複数枚の太陽電池パネルを平面状にユニット化し、このユニット化したものを支柱や架台等で支持している。このため、風圧の影響をまともに受けやすく、屋根の上等に設置した場合、強風時にはその建物が揺れてしまうという問題がある。また、風圧によって支柱が折れたり、太陽電池パネルが吹き飛ばされるおそれがあるため、強度の高い支柱を使用し、しっかり固定しなければならない。このため、設置コストが増大し施工期間が長期化するという問題がある。   However, in the conventional solar tracking power generation system including the invention described in Patent Document 1, a plurality of solar cell panels are unitized in a planar shape, and the unitized one is supported by a column or a stand. Yes. For this reason, there is a problem that it is easily affected by wind pressure, and when it is installed on a roof or the like, the building shakes during strong winds. Moreover, since there is a possibility that the support may be broken or the solar cell panel may be blown off by the wind pressure, a strong support must be used and firmly fixed. For this reason, there exists a problem that installation cost increases and a construction period becomes long.

また、太陽電池パネルは、日照や外気温によって温度が上昇すると、発電電力が低下するという温度特性を有している。しかしながら、近年の太陽電池パネルは、発電効率を高めるために受光面が低反射化されており、より多くの太陽光が吸収できるように改善されている。このため、特許文献1をはじめ従来の太陽追尾式発電システムのように、太陽電池パネルに太陽光が略垂直に入射する状態が続くと、逆に温度上昇に起因する出力損失が増大してしまう。換言すれば、従来のように太陽電池パネルに対して太陽光を略垂直に入射させなくても、その太陽電池パネルの発電能力を十分に発揮させられるのである。   Moreover, the solar cell panel has a temperature characteristic that the generated power decreases when the temperature rises due to sunlight or outside air temperature. However, recent solar cell panels have been improved so that the light-receiving surface is made low-reflective in order to increase the power generation efficiency, and more sunlight can be absorbed. For this reason, when the state in which sunlight is incident on the solar cell panel substantially vertically as in the conventional solar tracking power generation system including Patent Document 1, the output loss due to the temperature rise increases. . In other words, the power generation capability of the solar cell panel can be sufficiently exerted even if sunlight does not enter the solar cell panel substantially perpendicularly as in the prior art.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、太陽電池パネルにかかる風圧を軽減することができるとともに、太陽電池パネルの発電量を増大することができる太陽軌道追尾式発電システムおよびその制御プログラムを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and is capable of reducing the wind pressure applied to the solar cell panel and tracking the solar trajectory capable of increasing the power generation amount of the solar cell panel. It aims at providing a power generation system and its control program.

本発明に係る太陽軌道追尾式発電システムは、複数枚の太陽電池パネルと、前記各太陽電池パネルを設置する基準となる基準面が水平面に対して太陽に対面する方向に傾斜されている基準フレームと、前記基準面に対して横方向に隣接する各太陽電池パネル同士を左右いずれかの同一方向に傾斜させて配置し、かつ、前記基準フレームとの間に通風路を形成する通風傾斜フレームと、前記通風傾斜フレームを傾斜させた状態で支持し、かつ、前記太陽電池パネルの裏側への通風路を形成する通風支持フレームと、前記基準フレームを略垂直線周りに回転させる回転駆動手段と、前記太陽電池パネルを太陽の軌道に追尾させるように前記回転駆動手段を制御する制御装置とを有している。   A solar orbit tracking power generation system according to the present invention includes a plurality of solar battery panels and a reference frame in which a reference plane serving as a reference for installing each of the solar battery panels is inclined in a direction facing the sun with respect to a horizontal plane. And a ventilation inclined frame that is arranged by inclining each solar cell panel adjacent in the lateral direction with respect to the reference plane in the same direction on either the left or right side, and forms a ventilation path between the reference frame and A ventilation support frame that supports the ventilation inclined frame in an inclined state and that forms a ventilation path to the back side of the solar cell panel; and a rotation drive unit that rotates the reference frame around a substantially vertical line; And a control device that controls the rotation driving means so as to track the solar cell panel in a solar orbit.

また、本発明において、前記各太陽電池パネルは、前記基準面に対して25度〜50度の傾斜角をなすように前記通風傾斜フレームに配置されていてもよい。   Moreover, in this invention, each said solar cell panel may be arrange | positioned at the said ventilation inclination flame | frame so that the inclination-angle of 25 to 50 degree | times may be made | formed with respect to the said reference plane.

また、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システムの制御プログラムは、請求項1または請求項2に記載の太陽軌道追尾式発電システムを制御するための制御プログラムであって、前記回転駆動手段を所定の時間間隔で駆動させるために設定された各回転駆動時刻に、当該システムの設置場所における太陽の方位角を対応付けて定めた追尾用軌道データを記憶する追尾用軌道データ記憶部と、前記追尾用軌道データ記憶部から所定の日付の追尾用軌道データを取得する追尾用軌道データ取得部と、前記取得した追尾用軌道データに基づいて所定の回転駆動時刻になったか否かを監視する回転駆動時刻監視部と、当該回転駆動時刻になったときに前記回転駆動手段に駆動開始指令を出力する回転駆動指令部と、前記基準フレームの回転角を検出する角度センサの出力に基づいて、当該回転角が当該回転駆動時刻における方位角と一致したか否かを監視する回転角監視部と、当該回転角と当該方位角とが一致したときに前記回転駆動手段に駆動停止指令を出力する駆動停止指令部として前記制御装置を機能させる。   A control program for a solar orbit tracking power generation system according to the present invention is a control program for controlling a solar orbit tracking power generation system according to claim 1 or 2, wherein the rotation driving means is set to a predetermined value. A tracking trajectory data storage unit for storing tracking trajectory data determined by associating the azimuth angle of the sun at the installation location of the system with each rotational drive time set to drive at a time interval of A track data acquisition unit for acquiring tracking track data on a predetermined date from the track data storage unit, and a rotational drive for monitoring whether or not a predetermined rotational drive time has been reached based on the acquired tracking track data A time monitoring unit; a rotation drive command unit that outputs a drive start command to the rotation drive means when the rotation drive time comes; and a rotation angle of the reference frame is detected. Based on the output of the angle sensor, a rotation angle monitoring unit that monitors whether the rotation angle matches the azimuth angle at the rotation drive time, and the rotation drive when the rotation angle and the azimuth angle match The control device is caused to function as a drive stop command unit that outputs a drive stop command to the means.

本発明によれば、太陽電池パネルにかかる風圧を軽減することができるとともに、太陽電池パネルの発電量を増大することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce the wind pressure concerning a solar cell panel, the electric power generation amount of a solar cell panel can be increased.

本発明に係る太陽軌道追尾式発電システムの一実施形態を示す正面図およびブロック図である。It is the front view and block diagram which show one Embodiment of the solar track tracking type | formula power generation system which concerns on this invention. 本実施形態の太陽軌道追尾式発電システムを示す左側面図である。It is a left view which shows the solar orbit tracking type electric power generation system of this embodiment. 本実施形態の太陽電池パネル、垂直フレームおよび補助フレームを基準面に沿う方向から示す図である。It is a figure which shows the solar cell panel of this embodiment, a vertical frame, and an auxiliary | assistant frame from the direction in alignment with a reference plane. 本実施形態の回転駆動手段を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotational drive means of this embodiment. 本実施形態の回転駆動手段を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rotational drive means of this embodiment. 本実施形態の軌道データを示す表である。It is a table | surface which shows the track data of this embodiment. 本実施形態の軌道データを示すグラフである。It is a graph which shows the track data of this embodiment. 本実施形態の制御プログラムによる動作を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the operation | movement by the control program of this embodiment. 実施例1の実験結果を示す表である。3 is a table showing experimental results of Example 1. 実施例1の実験結果を示すグラフである。4 is a graph showing experimental results of Example 1. 実施例2の実験結果を示す表である。10 is a table showing experimental results of Example 2. 実施例2の実験結果を示すグラフである。6 is a graph showing experimental results of Example 2. 実施例3の実験結果を示す表である。10 is a table showing experimental results of Example 3. 実施例3の実験結果を示すグラフである。10 is a graph showing experimental results of Example 3. 実施例4の実験結果を示す表である。10 is a table showing experimental results of Example 4. 実施例4の実験結果を示すグラフである。10 is a graph showing experimental results of Example 4. 実施例5において、太陽光の入射角度と太陽電池パネルの傾斜角度との関係を示す図である。In Example 5, it is a figure which shows the relationship between the incident angle of sunlight, and the inclination angle of a solar cell panel. 実施例6において、1日の発電電圧の推移を示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows transition of the power generation voltage of one day. 実施例6において、長期的な発電電力の推移を示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows transition of long-term generated electric power.

以下、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1およびその制御プログラム1aの一実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of a solar orbit tracking power generation system 1 and a control program 1a thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本実施形態の太陽軌道追尾式発電システム1は、主として、複数枚の太陽電池パネル2と、これらの太陽電池パネル2を設置する基準となる基準面31を備えた基準フレーム3と、この基準フレーム3との間に風圧を逃がすための通風路を形成する通風傾斜フレーム4と、この通風傾斜フレーム4を傾斜させた状態で支持する通風支持フレーム5と、前記基準フレーム3を略垂直線周りに回転させる回転駆動手段6と、基準フレーム3の回転角を検出する角度センサ7と、積雪量を検出する積雪センサ8と、回転駆動手段6を制御する制御装置9とを有している。以下、各構成について説明する。   As shown in FIG. 1, the solar orbit tracking power generation system 1 of the present embodiment mainly includes a plurality of solar cell panels 2 and a reference surface 31 serving as a reference for installing these solar cell panels 2. A ventilation inclined frame 4 that forms a ventilation path for releasing the wind pressure between the frame 3 and the reference frame 3, a ventilation support frame 5 that supports the ventilation inclined frame 4 in an inclined state, and the reference frame Rotation drive means 6 for rotating 3 around a substantially vertical line, an angle sensor 7 for detecting the rotation angle of the reference frame 3, a snow cover sensor 8 for detecting the amount of snow, and a control device 9 for controlling the rotation drive means 6; have. Each configuration will be described below.

太陽電池パネル2は、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。本実施形態において、太陽電池パネル2は、複数枚の太陽電池(セル)を直列または並列に接続して全体として略長方形のパネル状に構成されている。そして、図1に示すように、3枚の太陽電池パネル2を1つの通風傾斜フレーム4に保持させてアレイ化したものを3組設けている。   The solar cell panel 2 converts the light energy of sunlight into electric energy. In this embodiment, the solar cell panel 2 is configured in a substantially rectangular panel shape as a whole by connecting a plurality of solar cells (cells) in series or in parallel. As shown in FIG. 1, three sets of three solar cell panels 2 arranged in an array by holding them on one ventilation inclined frame 4 are provided.

なお、上記太陽電池パネル2の構成は、市販の太陽電池パネル2に合わせて例示しているが、上記構成に限定されるものではなく、大きい太陽電池パネル2を使用する場合は、アレイ化しなくてもよい。一方、小さい太陽電池パネル2を使用する場合には、より多い枚数の太陽電池パネル2を並べてアレイ化してもよい。さらに、太陽電池パネル2の種類も特に限定されるものではなく、シリコン系や化合物半導体系等の各種の太陽電池パネル2を適用することができる。   In addition, although the structure of the said solar cell panel 2 is illustrated according to the commercially available solar cell panel 2, it is not limited to the said structure, When using the large solar cell panel 2, it is not arrayed. May be. On the other hand, when using a small solar cell panel 2, a larger number of solar cell panels 2 may be arranged in an array. Furthermore, the kind of the solar cell panel 2 is not particularly limited, and various types of solar cell panels 2 such as silicon and compound semiconductors can be applied.

基準フレーム3は、各太陽電池パネル2を設置する基準となる基準面31を備えるものである。本実施形態において、基準フレーム3は、図1および図2に示すように、略水平方向に設けられる矩形状の水平フレーム32と、この水平フレーム32に対して略垂直方向に立設される矩形状の垂直フレーム33とを有している。そして、水平フレーム32の前端辺と、垂直フレーム33の上端辺とをつないで規定される面が、基準面31として機能するようになっている。   The reference frame 3 includes a reference surface 31 serving as a reference for installing each solar cell panel 2. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the reference frame 3 includes a rectangular horizontal frame 32 provided in a substantially horizontal direction, and a rectangular standing in a substantially vertical direction with respect to the horizontal frame 32. And a vertical frame 33 having a shape. A surface defined by connecting the front end side of the horizontal frame 32 and the upper end side of the vertical frame 33 functions as the reference surface 31.

本実施形態において、基準面31は、図2に示すように、水平面に対して太陽に対面する方向に傾斜されている。また、基準面31の傾斜角度は、太陽光を効果的に受けられる許容範囲に配慮しつつ、設置時の重量バランスや降雪地域における落雪作用等を総合的に考慮して、水平面に対して51.6度の傾斜角に設定されている。しかし、この角度に限定されるものではなく、年間を通して太陽電池パネル2が定格出力可能な入射角(有効入射角)を確保しうる範囲内であればよい。また、本実施形態では、通風性や軽量化を考慮して、基準面31には何も設けない仮想面として構成しているが、通風性の高いフレーム状の基準面31を設けてもよい。   In the present embodiment, the reference plane 31 is inclined in a direction facing the sun with respect to a horizontal plane, as shown in FIG. In addition, the inclination angle of the reference plane 31 is 51 with respect to the horizontal plane in consideration of the allowable range in which sunlight can be received effectively, and comprehensively taking into account the weight balance at the time of installation and the snowfall action in the snowfall area. .An inclination angle of 6 degrees is set. However, it is not limited to this angle, and may be within a range in which the solar cell panel 2 can secure an incident angle (effective incident angle) at which the rated output is possible throughout the year. In the present embodiment, in consideration of ventilation and weight reduction, the reference surface 31 is configured as a virtual surface with nothing provided, but a frame-shaped reference surface 31 with high ventilation may be provided. .

通風傾斜フレーム4は、各太陽電池パネル2を傾斜配置し、基準フレーム3との間に風圧を逃がすための通風路を形成するものである。本実施形態において、各通風傾斜フレーム4は、略矩形の枠状に形成されており、3枚の太陽電池パネル2を並べて保持するようになっている。そして、図3に示すように、各通風傾斜フレーム4は、基準面31に対して横方向に隣接配置される各太陽電池パネル2同士を左右いずれかの同一方向に傾斜させて保持するようになっている。また、各通風傾斜フレーム4は、太陽電池パネル2を設置した状態で基準フレーム3との間に風を通過させられる通風路を形成しており、太陽電池パネル2に当たる風圧の影響を低減するようになっている。   The ventilation inclined frame 4 is configured so that each solar panel 2 is inclined and a ventilation path for releasing the wind pressure is formed between the solar cell panel 2 and the reference frame 3. In this embodiment, each ventilation inclination frame 4 is formed in the substantially rectangular frame shape, and holds the three solar cell panels 2 side by side. And as shown in FIG. 3, each ventilation inclination flame | frame 4 inclines each solar cell panel 2 arrange | positioned adjacently in the horizontal direction with respect to the reference plane 31 so that it may incline in the same direction of either right or left. It has become. Moreover, each ventilation inclination frame 4 forms the ventilation path which allows a wind to pass through with the reference | standard flame | frame 3 in the state which installed the solar cell panel 2, so that the influence of the wind pressure which strikes the solar cell panel 2 may be reduced. It has become.

通風支持フレーム5は、通風傾斜フレーム4を傾斜させた状態で支持し、太陽電池パネル2の裏側に風が抜けるような通風路を形成するものである。本実施形態において、通風支持フレーム5は、略矩形の枠状に形成されている。そして、図2および図3に示すように、通風傾斜フレーム4の固定端4a(図3左辺)を水平フレーム32の前端辺32aおよび垂直フレーム33の上端辺33aに固定する一方、通風傾斜フレーム4の開放端4b(図3右辺)と基準面31との間に通風支持フレーム5を介在させる。これにより、各通風傾斜フレーム4が傾斜状態で支持されるようになっている。   The ventilation support frame 5 supports the ventilation inclined frame 4 in an inclined state, and forms a ventilation path through which air can escape to the back side of the solar cell panel 2. In this embodiment, the ventilation support frame 5 is formed in a substantially rectangular frame shape. 2 and 3, the fixed end 4a (the left side in FIG. 3) of the ventilation inclined frame 4 is fixed to the front end side 32a of the horizontal frame 32 and the upper end side 33a of the vertical frame 33, while the ventilation inclined frame 4 is fixed. The ventilation support frame 5 is interposed between the open end 4 b (right side in FIG. 3) and the reference surface 31. Thereby, each ventilation inclination frame 4 is supported in an inclined state.

なお、本実施形態では、高い発電効率を維持させること、温度上昇による出力低下および風圧の影響を極力受けないようにすること等を総合的に考慮して、基準面31に対して各太陽電池パネル2が40度の傾斜角をなすように通風傾斜フレーム4に配置させているが、この角度に限定されるものではない。具体的には、後述するように、基準面31に対する太陽電池パネル2の傾斜角が25度〜50度の範囲内であれば、適宜変更してもよい。   In the present embodiment, each solar cell with respect to the reference plane 31 is comprehensively considered in order to maintain high power generation efficiency, to minimize the influence of output decrease due to temperature rise and wind pressure, etc. Although the panel 2 is arranged on the ventilation inclined frame 4 so as to form an inclination angle of 40 degrees, it is not limited to this angle. Specifically, as will be described later, as long as the inclination angle of the solar cell panel 2 with respect to the reference plane 31 is within a range of 25 degrees to 50 degrees, it may be changed as appropriate.

また、本実施形態において、各太陽電池パネル2は、発電量の低下を防止するため、隣り合う太陽電池パネル2へ入射する太陽光を遮らない位置に配置されている。具体的には、図3に示すように、各太陽電池パネル2の開放端4b(図3右辺)から基準面31へ垂下させた直線が、基準フレーム3と交わる点よりも離れた位置に、隣り合う太陽電池パネル2の固定端4a(図3左辺)を固定する。これにより、基準面31に対して太陽光が垂直に照射する状態を維持すれば、太陽電池パネル2の受光面が日陰になることはない。   Moreover, in this embodiment, in order to prevent the electric power generation amount from falling, each solar cell panel 2 is arrange | positioned in the position which does not block the sunlight which injects into the adjacent solar cell panel 2. FIG. Specifically, as shown in FIG. 3, the straight line hanging from the open end 4 b (right side of FIG. 3) of each solar cell panel 2 to the reference plane 31 is at a position away from the point where it intersects the reference frame 3. The fixed end 4a (left side in FIG. 3) of the adjacent solar cell panels 2 is fixed. Thereby, if the state which sunlight irradiates perpendicular | vertical with respect to the reference plane 31 is maintained, the light-receiving surface of the solar cell panel 2 will not become shade.

なお、図3に角度を示すように、本実施形態では、隣接配置する太陽電池パネル2同士の間隔を適度な距離だけ離しており、実験によれば、各太陽電池パネル2の開放端4bを通り、基準面31の垂線に対して15度の角度をなす直線が、基準フレーム3と交わる点を隣り合う太陽電池パネル2の固定位置に設定する。これにより、基準面31に対する太陽光の入射角度が多少ずれても、太陽電池パネル2の受光面が日陰にならない許容範囲として15度に設定される。この許容範囲は、太陽が常に基準面31に対して垂直に入射すれば特に設ける必要がないし、太陽に追尾させる精度に合わせて適宜増減すればよい。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the adjacent solar cell panels 2 are separated from each other by an appropriate distance. According to experiments, the open ends 4 b of the solar cell panels 2 are separated. As described above, a point where a straight line having an angle of 15 degrees with respect to the perpendicular of the reference plane 31 intersects the reference frame 3 is set as a fixed position of the adjacent solar cell panel 2. Thereby, even if the incident angle of sunlight with respect to the reference surface 31 is slightly deviated, the allowable range in which the light receiving surface of the solar cell panel 2 is not shaded is set to 15 degrees. This permissible range is not particularly required if the sun is always incident perpendicular to the reference plane 31, and may be appropriately increased or decreased in accordance with the accuracy of tracking the sun.

なお、本実施形態において、水平フレーム32および垂直フレーム33からなる基準フレーム3、通風傾斜フレーム4および通風支持フレーム5の材質は、高耐食性溶融めっき鋼板等を採用しており、これを折り曲げ加工等によって形成し、高強度化および軽量化が図られている。   In the present embodiment, the material of the reference frame 3 including the horizontal frame 32 and the vertical frame 33, the ventilation inclined frame 4 and the ventilation support frame 5 employs a highly corrosion-resistant hot-dip galvanized steel sheet, which is bent or the like. In order to achieve high strength and light weight.

つぎに、回転駆動手段6は、基準フレーム3を略垂直線周りに回転させるものである。本実施形態において、回転駆動手段6は、図4に示すように、支持台61に固定された固定板62および固定軸63と、この固定軸63周りに回動自在に設けられたターンテーブル64と、ターンテーブル64上に設けられたギヤードモータ65とを有している。そして、ギヤードモータ65のスプロケットと固定板62の外周には、チェーン66が巻回されており、ギヤードモータ65を駆動することで、ターンテーブル64が回動するようになっている。   Next, the rotation drive means 6 rotates the reference frame 3 around a substantially vertical line. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the rotation driving means 6 includes a fixed plate 62 and a fixed shaft 63 fixed to a support base 61, and a turntable 64 provided to be rotatable around the fixed shaft 63. And a geared motor 65 provided on the turntable 64. A chain 66 is wound around the outer periphery of the sprocket of the geared motor 65 and the fixed plate 62, and the turntable 64 is rotated by driving the geared motor 65.

また、本実施形態において、ギヤードモータ65は、正逆回転可能に構成されており、制御装置9からの駆動開始指令を受けると、時計回りまたは反時計回りへ回転を開始する。一方、制御装置9から駆動停止指令を受けると、回転を停止するようになっている。また、本実施形態において、ターンテーブル64は、図5に示すように、固定板62の外周を上下からボールキャスター67で狭持するとともに、固定軸63の外周にベアリング68を設けることにより回動自在に構成されている。このため、ボールキャスター67によって上下方向の荷重が吸収され、ベアリング68によって左右方向の荷重が吸収されるようになっている。   In the present embodiment, the geared motor 65 is configured to be able to rotate forward and backward, and starts rotating clockwise or counterclockwise when receiving a drive start command from the control device 9. On the other hand, when a drive stop command is received from the control device 9, the rotation is stopped. Further, in this embodiment, the turntable 64 is rotated by holding the outer periphery of the fixed plate 62 from above and below by the ball casters 67 and providing the bearing 68 on the outer periphery of the fixed shaft 63 as shown in FIG. It is configured freely. For this reason, the load in the vertical direction is absorbed by the ball caster 67, and the load in the horizontal direction is absorbed by the bearing 68.

角度センサ7は、基準フレーム3の回転角を検出するものである。本実施形態において、角度センサ7は、基準面31に対する垂線が北を向く位置を0度、東を向く位置を90度、南を向く位置を180度および西を向く位置を270度として回転角を検出するように設定されている。そして、当該回転角を抵抗値に変換し、後述する回転角監視部114へ伝達するようになっている。また、本実施形態において、角度センサ7は、図4に示すように、固定軸63の上端に設けられたセンサボックス69内に配置されている。   The angle sensor 7 detects the rotation angle of the reference frame 3. In the present embodiment, the angle sensor 7 has a rotation angle of 0 degree when the perpendicular to the reference plane 31 faces north, 90 degrees that faces east, 180 degrees that faces south, and 270 degrees that faces west. Is set to detect. The rotation angle is converted into a resistance value and transmitted to a rotation angle monitoring unit 114 described later. In the present embodiment, the angle sensor 7 is disposed in a sensor box 69 provided at the upper end of the fixed shaft 63 as shown in FIG.

積雪センサ8は、積雪の高さを検出するものである。本実施形態において、積雪センサ8は、図1に示すように、通風傾斜フレーム4の左右の下端部に取り付けられている。また、積雪センサ8は、レーザービーム等によって積雪を検知し、所定の高さになったとき、制御装置9へ異常信号を送信するようになっている。降雪地域では、一般的に、太陽電池パネル2の下方に積雪が集中して凍結する。そして、その凍結した氷が、太陽電池パネル2を下から持ち上げ、ターンテーブル64、基準フレーム3および太陽電池パネル2等を破損させてしまう事故が多い。このため、前記積雪センサ8によって危険な積雪高さになったときに回転駆動手段6の回転を停止するようになっている。   The snow cover sensor 8 detects the height of snow cover. In the present embodiment, the snow accumulation sensor 8 is attached to the left and right lower ends of the ventilation inclined frame 4 as shown in FIG. The snow cover sensor 8 detects snow cover with a laser beam or the like, and transmits an abnormal signal to the control device 9 when it reaches a predetermined height. In the snowfall area, snow is generally concentrated and frozen below the solar cell panel 2. In many cases, the frozen ice lifts the solar cell panel 2 from below and damages the turntable 64, the reference frame 3, the solar cell panel 2, and the like. For this reason, the rotation of the rotation driving means 6 is stopped when a dangerous snow level is reached by the snow level sensor 8.

制御装置9は、回転駆動手段6を制御して、太陽電池パネル2を太陽の軌道に追尾させる役割を果たすものである。本実施形態において、制御装置9は、プログラマブルコントローラやパーソナルコンピュータ等から構成されており、図1に示すように、主として、本実施形態の太陽軌道追尾式発電システム1の制御プログラム1aや各種のデータ等を記憶する記憶手段10と、各種のデータを取得して演算処理する演算処理手段11とから構成されている。以下、各構成手段についてより詳細に説明する。   The control device 9 plays a role of controlling the rotation driving means 6 to track the solar battery panel 2 in the solar orbit. In this embodiment, the control apparatus 9 is comprised from the programmable controller, the personal computer, etc., as shown in FIG. 1, mainly the control program 1a and various data of the solar orbit tracking power generation system 1 of this embodiment. And the like, and an arithmetic processing means 11 that acquires various data and performs arithmetic processing. Hereinafter, each constituent means will be described in more detail.

記憶手段10は、ROM(Read Only memory)やRAM(Random Access Memory)およびフラッシュメモリ等から構成されており、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段11が演算を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。本実施形態において、記憶手段10は、図1に示すように、主として、プログラム記憶部101と、追尾用軌道データ記憶部102とを有している。   The storage means 10 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a flash memory, and the like, and stores various data and functions as a working area when the arithmetic processing means 11 performs an arithmetic operation. To do. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the storage unit 10 mainly includes a program storage unit 101 and a tracking trajectory data storage unit 102.

プログラム記憶部101には、本実施形態の太陽軌道追尾式発電システム1を制御するための制御プログラム1aがインストールされている。そして、演算処理手段11が、制御プログラム1aを実行することにより、後述する各構成部として制御装置9を機能させるようになっている。   The program storage unit 101 is installed with a control program 1a for controlling the solar orbit tracking power generation system 1 of the present embodiment. Then, the arithmetic processing unit 11 executes the control program 1a to cause the control device 9 to function as each component described later.

追尾用軌道データ記憶部102は、回転駆動手段6を所定の時間間隔で駆動させるために設定された各回転駆動時刻に、太陽軌道追尾式発電システム1の設置場所における太陽の方位角を対応付けて定めた追尾用軌道データを記憶するものである。太陽の軌道は、月単位で考えるとほぼ同じ軌道を辿ることが知られている。このため、本実施形態では、太陽軌道追尾式発電システム1を設置する地点における、所定の時間間隔ごとの太陽の方位角を月ごとに平均化して定めた。また、各月の追尾用軌道データの最後には、1日の終わりに初期位置(翌日の駆動開始位置)へ復帰させるためのデータが定められている。   The tracking orbit data storage unit 102 associates the azimuth angle of the sun at the place where the solar orbit tracking power generation system 1 is installed with each rotation driving time set to drive the rotation driving means 6 at predetermined time intervals. Tracking trajectory data determined as described above. The sun's orbit is known to follow almost the same orbit when considered monthly. For this reason, in this embodiment, the azimuth angle of the sun for every predetermined time interval at the point where the solar orbit tracking power generation system 1 is installed is determined by averaging every month. Further, data for returning to the initial position (the driving start position on the next day) at the end of the day is defined at the end of the tracking data for each month.

本実施形態における追尾用軌道データの具体例を図6および図7に示す。この追尾用軌道データは、緯度が43度2分2.46秒で、経度が142度28分48.34秒の設置地点における、15分間隔ごとの太陽の方位角を月ごとに平均化したものである。なお、図6および図7において、「時刻」は午前0時からの経過時間を「分」換算した数値であり、「角度」は北を0度、東を90度、南を180度および西を270度とした場合の方位角を10倍にした数値である。   Specific examples of tracking trajectory data in the present embodiment are shown in FIGS. This tracking orbit data averages the azimuth of the sun every 15 minutes at the installation point where the latitude is 43 degrees 2 minutes 2.46 seconds and the longitude is 142 degrees 28 minutes 48.34 seconds. Is. 6 and 7, “Time” is a numerical value obtained by converting the elapsed time from midnight into “minutes”, and “Angle” is 0 degrees north, 90 degrees east, 180 degrees south, and 180 degrees west. This is a numerical value obtained by multiplying the azimuth angle by 10 times when the angle is 270 degrees.

なお、追尾用軌道データの内容は、上述したものに限定されるものではなく、回転駆動手段6を所定の時間間隔で駆動させるために設定された各回転駆動時刻に、太陽軌道追尾式発電システム1の設置場所における太陽の方位角を対応付けて定めたものであればよい。例えば、本実施形態では、データサイズを小さくするため、駆動間隔を15分間隔とし、追尾用軌道データを月ごとに設定しているが、より精度を高めるのであれば、より短い駆動間隔の追尾用軌道データを日ごとに設定してもよい。   The contents of the track data for tracking are not limited to those described above, but the solar track tracking power generation system at each rotational drive time set for driving the rotational drive means 6 at a predetermined time interval. What is necessary is just to associate and determine the azimuth angle of the sun at one installation location. For example, in this embodiment, in order to reduce the data size, the driving interval is set to 15 minutes and the tracking trajectory data is set for each month. However, if the accuracy is further improved, tracking of a shorter driving interval is performed. Orbital data may be set for each day.

演算処理手段11は、CPU(Central Processing Unit)等から構成されており、記憶手段10にインストールされた制御プログラム1aを実行させることにより、図1に示すように、追尾用軌道データ取得部111と、回転駆動時刻監視部112と、回転駆動指令部113と、回転角監視部114と、駆動停止指令部115と、積雪監視部116として制御装置9を機能させるようになっている。以下、各構成部についてより詳細に説明する。   The arithmetic processing means 11 is composed of a CPU (Central Processing Unit) and the like, and by executing a control program 1a installed in the storage means 10, as shown in FIG. The control device 9 is caused to function as the rotation drive time monitoring unit 112, the rotation drive command unit 113, the rotation angle monitoring unit 114, the drive stop command unit 115, and the snow cover monitoring unit 116. Hereinafter, each component will be described in more detail.

追尾用軌道データ取得部111は、追尾用軌道データ記憶部102から所定の日付に対応する追尾用軌道データを取得するものである。本実施形態において、追尾用軌道データ取得部111は、制御装置9の内部時計を参照し、その日の日付に対応する月の追尾用軌道データを取得するようになっている。すなわち、同じ月内であれば、毎日同じ追尾用軌道データを取得することとなる。   The track data acquisition unit 111 for tracking acquires track data corresponding to a predetermined date from the track data storage unit 102 for tracking. In the present embodiment, the tracking trajectory data acquisition unit 111 refers to an internal clock of the control device 9 and acquires tracking trajectory data for the month corresponding to the date of the day. That is, within the same month, the same tracking trajectory data is acquired every day.

回転駆動時刻監視部112は、太陽軌道追尾式発電システム1を回転駆動する回転駆動時刻を監視するものである。本実施形態において、回転駆動時刻監視部112は、制御装置9の内部時計を参照し、追尾用軌道データ取得部111が取得した追尾用軌道データに設定されている回転駆動時刻になったか否かを監視するようになっている。   The rotational drive time monitoring unit 112 monitors the rotational drive time for rotationally driving the solar orbit tracking power generation system 1. In the present embodiment, the rotation drive time monitoring unit 112 refers to the internal clock of the control device 9 and determines whether or not the rotation drive time set in the tracking track data acquired by the tracking track data acquisition unit 111 has come. To monitor.

回転駆動指令部113は、回転駆動手段6に駆動開始指令を出力するものである。本実施形態において、回転駆動指令部113は、回転駆動時刻監視部112によって回転駆動時刻になったと判別されたとき、回転駆動手段6に正回転方向の駆動開始指令を出力する。また、本実施形態において、回転駆動指令部113は、回転駆動時刻監視部112によって最終の回転駆動時刻になったと判別されたとき、回転駆動手段6に逆回転方向の駆動開始指令を出力する。   The rotation drive command unit 113 outputs a drive start command to the rotation drive unit 6. In this embodiment, the rotation drive command unit 113 outputs a drive start command in the normal rotation direction to the rotation drive unit 6 when the rotation drive time monitoring unit 112 determines that the rotation drive time has come. In this embodiment, the rotation drive command unit 113 outputs a drive start command in the reverse rotation direction to the rotation drive unit 6 when the rotation drive time monitoring unit 112 determines that the final rotation drive time has come.

回転角監視部114は、基準フレーム3の回転角を監視するものである。本実施形態において、回転角監視部114は、角度センサ7から回転角を取得し、追尾用軌道データの回転駆動時刻における方位角と一致したか否かを監視するようになっている。   The rotation angle monitoring unit 114 monitors the rotation angle of the reference frame 3. In the present embodiment, the rotation angle monitoring unit 114 acquires the rotation angle from the angle sensor 7 and monitors whether or not the azimuth angle at the rotation driving time of the tracking trajectory data matches.

駆動停止指令部115は、回転駆動手段6に駆動停止指令を出力するものである。本実施形態において、駆動停止指令部115は、回転角監視部114により基準フレーム3の回転角が、回転駆動時刻における方位角と一致したと判別されたとき、回転駆動手段6に駆動停止指令を出力するようになっている。   The drive stop command unit 115 outputs a drive stop command to the rotation driving means 6. In the present embodiment, when the rotation angle monitoring unit 114 determines that the rotation angle of the reference frame 3 coincides with the azimuth angle at the rotation drive time, the drive stop command unit 115 issues a drive stop command to the rotation drive unit 6. It is designed to output.

積雪監視部116は、積雪の状態を監視するものである。本実施形態において、積雪監視部116は、積雪センサ8から送信された異常信号を受け取ると、追尾制御を停止させるとともに警報を発生し、管理者等へ通報するようになっている。   The snow cover monitoring unit 116 monitors a snow cover state. In this embodiment, when the snow cover monitoring unit 116 receives an abnormal signal transmitted from the snow cover sensor 8, it stops tracking control, generates an alarm, and notifies an administrator or the like.

つぎに、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1およびその制御プログラム1aの作用について、図面を用いて説明する。   Next, the operation of the solar orbit tracking power generation system 1 and its control program 1a according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の太陽軌道追尾式発電システム1を用いて発電する場合、建物の屋上や、平地等のように日当たりのよい場所に太陽軌道追尾式発電システム1を設置する。このとき、本実施形態では、各通風傾斜フレーム4が、基準フレーム3との間に通風路を形成するとともに、各通風支持フレーム5が、各太陽電池パネル2の裏側へ通風路を形成する。このため、各太陽電池パネル2に吹き付ける風が、各通風路を通って吹き抜けるため風圧を低減させられる。すなわち、太陽電池パネル2がまともに風圧を受ける機会を減らし、あるいは風圧を逃がし、建物の揺れやシステムの損壊を防止する。   When generating power using the solar orbit tracking power generation system 1 of the present embodiment, the solar orbit tracking power generation system 1 is installed on a sunny place such as a rooftop of a building or a flat ground. At this time, in this embodiment, each ventilation inclined frame 4 forms a ventilation path between the reference frame 3 and each ventilation support frame 5 forms a ventilation path to the back side of each solar cell panel 2. For this reason, since the wind which blows on each solar cell panel 2 blows off through each ventilation path, a wind pressure can be reduced. That is, the opportunity for the solar panel 2 to receive the wind pressure properly is reduced or the wind pressure is released to prevent the building from shaking and the system from being damaged.

また、太陽電池パネル2が左右方向に傾斜されることによって左右幅が狭まっているため、真正面に風を受けたときの風圧が低減される。さらに、全体的な構成がフレーム構造になっているため、風通しがよく、装置全体が軽量化されている。また、左右幅を狭めることで、従来の配置と比較して省スペース化され、同じスペース内であっても、より多くの太陽電池パネル2を配置可能となり発電量が向上する。   Moreover, since the left-right width is narrowed by inclining the solar cell panel 2 in the left-right direction, the wind pressure when wind is received directly in front is reduced. Furthermore, since the overall configuration is a frame structure, the ventilation is good and the entire apparatus is lightened. Further, by narrowing the left and right width, space is saved as compared with the conventional arrangement, and more solar cell panels 2 can be arranged even in the same space, and the amount of power generation is improved.

つぎに、太陽軌道追尾式発電システム1の設置が完了した後、図8に示すように、制御プログラム1aによって太陽軌道追尾式発電システム1の動作を開始させる。まず、追尾用軌道データ取得部111が、その日の日付に対応する追尾用軌道データを追尾用軌道データ記憶部102から取得する(ステップS1)。この追尾用軌道データを用いて追尾制御するため、太陽の方向を検知するセンサを用いる場合と比較して、イニシャルコストやメンテナンスコストがかからない。また、太陽光センサが感知不能となるような曇天時等であっても、正確に太陽の軌道を追尾し、発電量を増大させられる。   Next, after the installation of the solar orbit tracking power generation system 1 is completed, as shown in FIG. 8, the operation of the solar orbit tracking power generation system 1 is started by the control program 1a. First, the tracking trajectory data acquisition unit 111 acquires tracking trajectory data corresponding to the date of the day from the tracking trajectory data storage unit 102 (step S1). Since tracking control is performed using this tracking orbit data, initial costs and maintenance costs are not required as compared with the case of using a sensor that detects the direction of the sun. Further, even in cloudy weather when the sunlight sensor becomes undetectable, it is possible to accurately track the sun's orbit and increase the amount of power generation.

つづいて、積雪監視部116が、積雪センサ8から異常信号が出力されていないか否かを確認し、異常信号が出ていなければ(ステップS2:NO)、処理をステップS3へと進める。一方、異常信号が出ている場合(ステップS2:YES)、管理者等へ警報を通報するとともに(ステップS3)、本フローを終了させる。これにより、太陽電池パネル2の下方に降り積もった雪により、ターンテーブル64、基準フレーム3および太陽電池パネル2等が破損してしまうのを未然に防止する。また、早期の復旧作業を可能とし、無発電の停止時間が短縮化される。   Subsequently, the snow cover monitoring unit 116 checks whether or not an abnormal signal is output from the snow sensor 8. If no abnormal signal is output (step S2: NO), the process proceeds to step S3. On the other hand, when an abnormal signal is output (step S2: YES), an alarm is notified to the administrator or the like (step S3), and this flow is terminated. This prevents the turntable 64, the reference frame 3, the solar cell panel 2, and the like from being damaged by snow that has accumulated below the solar cell panel 2. In addition, early recovery work is possible, and no power generation stoppage time is shortened.

つぎに、回転駆動時刻監視部112が、現在時刻が追尾用軌道データに設定されている回転駆動時刻になったか否かを監視する(ステップS4)。そして、当該回転駆動時刻になったとき(ステップS4:YES)、回転駆動指令部113が、回転駆動手段6に正回転方向の駆動開始指令を出力する(ステップS5)。これにより、回転駆動手段6は、所定の時間間隔で基準フレーム3を回転させ、太陽の軌道に追尾させる。   Next, the rotation drive time monitoring unit 112 monitors whether or not the current time has reached the rotation drive time set in the tracking trajectory data (step S4). When the rotation drive time comes (step S4: YES), the rotation drive command unit 113 outputs a drive start command in the normal rotation direction to the rotation drive unit 6 (step S5). Thereby, the rotation driving means 6 rotates the reference frame 3 at a predetermined time interval to track the sun's orbit.

基準フレーム3が回転されている間、回転角監視部114が、その回転角を監視する(ステップS6)。そして、追尾用軌道データの方位角に一致したとき(ステップS6:YES)、駆動停止指令部115が、回転駆動手段6に駆動停止指令を出力する(ステップS7)。これにより、基準フレーム3の基準面31は、常に太陽光と略直交した状態に維持される。このため、基準面31に対して左右方向に傾斜された各太陽電池パネル2には、常に、太陽光が垂直ではない適度な入射角度で入射する。したがって、太陽電池パネル2の過度な温度上昇が抑制され、温度上昇による出力の低下を防止する。   While the reference frame 3 is rotated, the rotation angle monitoring unit 114 monitors the rotation angle (step S6). When it coincides with the azimuth angle of the track data for tracking (step S6: YES), the drive stop command unit 115 outputs a drive stop command to the rotation drive means 6 (step S7). Thereby, the reference plane 31 of the reference frame 3 is always maintained in a state substantially orthogonal to sunlight. For this reason, sunlight is always incident on each solar cell panel 2 inclined in the left-right direction with respect to the reference plane 31 at an appropriate incident angle that is not vertical. Therefore, the excessive temperature rise of the solar cell panel 2 is suppressed, and the fall of the output by a temperature rise is prevented.

上述したステップS2からステップS7までの処理は、回転駆動時刻監視部112による監視のもと、追尾終了時刻になるまで繰り返される(ステップS8:NO)。そして、追尾終了時刻になったとき(ステップS8:YES)、回転駆動指令部113は、回転駆動手段6に逆回転方向の駆動開始指令を出力する(ステップS9)。これにより基準フレーム3を初期位置に戻るまで逆回転させる。そして、回転角監視部114が、翌日の初期位置に復帰したことを確認して(ステップS10)、駆動停止指令部115が、回転駆動手段6に駆動停止指令を出力する(ステップS11)。これにより、翌日からは再びスムーズに回転駆動が開始される。   The above-described processing from step S2 to step S7 is repeated until the tracking end time is reached under the monitoring by the rotation drive time monitoring unit 112 (step S8: NO). When the tracking end time is reached (step S8: YES), the rotation drive command unit 113 outputs a drive start command in the reverse rotation direction to the rotation drive unit 6 (step S9). As a result, the reference frame 3 is reversely rotated until it returns to the initial position. Then, it is confirmed that the rotation angle monitoring unit 114 has returned to the initial position on the next day (step S10), and the drive stop command unit 115 outputs a drive stop command to the rotation drive means 6 (step S11). Thereby, the rotational drive is smoothly started again from the next day.

以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
1.太陽電池パネル2にかかる風圧を軽減して、建物の揺れや太陽電池パネル2が吹き飛ばされるのを防止することができる。
2.支持台61を軽量化および簡素化でき、イニシャルコストやランニングコストを低減するとともに、施工期間を短縮化することができる。
3.天候に左右されることなく、高精度に太陽電池パネル2を太陽の軌道に追尾させ、発電量を増大することができる。
4.太陽電池パネル2への太陽光の入射角度を適度に保持し、温度上昇による出力の低下を抑制することができる。
According to the present embodiment as described above, the following effects can be obtained.
1. The wind pressure applied to the solar cell panel 2 can be reduced to prevent the building from shaking and the solar cell panel 2 being blown away.
2. The support base 61 can be reduced in weight and simplified, the initial cost and running cost can be reduced, and the construction period can be shortened.
3. Regardless of the weather, the solar cell panel 2 can be tracked on the solar orbit with high accuracy, and the amount of power generation can be increased.
4). The incident angle of sunlight on the solar cell panel 2 can be appropriately maintained, and a decrease in output due to a temperature rise can be suppressed.

以下、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1およびその制御プログラム1aについて、具体的な実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の各実施例によって示される特徴に限定されるものではない。   Hereinafter, the solar orbit tracking power generation system 1 and the control program 1a thereof according to the present invention will be described based on specific examples. Note that the technical scope of the present invention is not limited to the features shown by the following embodiments.

<段差角度と発電量との関係>
本実施例1では、基準フレーム3の基準面31に対して各太陽電池パネル2がなす傾斜角が、発電量に及ぼす影響を検証する実験を行った。具体的には、三菱電機株式会社製の太陽電池パネル2(PV−MX126AF:公称最大出力動作電圧24V,公称最大出力126W)を1枚使用し、これに5.24Ωの固定負荷を接続した。なお、上記公称値は、JIS C8918で規定するAM1.5、放射照度1000W/m、パネル温度25℃での値である。
<Relationship between step angle and power generation>
In Example 1, an experiment was conducted to verify the influence of the inclination angle formed by each solar cell panel 2 on the reference surface 31 of the reference frame 3 on the power generation amount. Specifically, one solar cell panel 2 (PV-MX126AF: nominal maximum output operating voltage 24V, nominal maximum output 126W) manufactured by Mitsubishi Electric Corporation was used, and a fixed load of 5.24Ω was connected thereto. In addition, the said nominal value is a value in AM1.5 prescribed | regulated by JISC8918, irradiance 1000W / m < 2 >, and panel temperature 25 degreeC.

そして、放射照度を約650W/mとした状態で、太陽電池パネル2への入射角度(=90度−傾斜角)を0度から90度まで5度ごとに変化させ、出力電圧を測定した。また、当該出力電圧から電力値および発電効率を算出した。その結果を図9および図10に示す。なお、電力値は、電圧値を2乗した値を抵抗値で除算して算出した。また、発電効率は、最大電力値に対する電力値の比率として算出した。 Then, with the irradiance being about 650 W / m 2 , the incident angle (= 90 degrees−tilt angle) to the solar cell panel 2 was changed every 5 degrees from 0 degree to 90 degrees, and the output voltage was measured. . In addition, the power value and the power generation efficiency were calculated from the output voltage. The results are shown in FIG. 9 and FIG. The power value was calculated by dividing the square of the voltage value by the resistance value. The power generation efficiency was calculated as the ratio of the power value to the maximum power value.

図9および図10に示すように、入射角度が90度から60度までの範囲内では、発電効率の減少量はわずか1%以内であった。また、入射角度が55度から40度の範囲内においても、発電効率はそれほど減少せず、最大でも2.5%程度の減少であった。一方、入射角度が35度以下になると、急激に減少量が増大し、発電効率は大幅に低下した。   As shown in FIGS. 9 and 10, when the incident angle is in the range from 90 degrees to 60 degrees, the amount of decrease in power generation efficiency is only within 1%. Further, even when the incident angle was in the range of 55 degrees to 40 degrees, the power generation efficiency did not decrease so much, and the maximum decrease was about 2.5%. On the other hand, when the incident angle was 35 degrees or less, the amount of decrease suddenly increased, and the power generation efficiency significantly decreased.

以上より、本実施例1によれば、太陽電池パネル2に対する太陽光の入射角度は、40度以上に設定していれば、発電効率はほとんど変化しないことが示された。すなわち、太陽電池パネル2の傾斜角に置き換えれば、発電効率の観点からは、基準面31に対する傾斜角を50度以下に設定することが好適であることが示された。   From the above, according to Example 1, it was shown that the power generation efficiency hardly changed if the incident angle of sunlight with respect to the solar cell panel 2 was set to 40 degrees or more. In other words, it has been shown that if the inclination angle of the solar cell panel 2 is replaced, it is preferable to set the inclination angle with respect to the reference plane 31 to 50 degrees or less from the viewpoint of power generation efficiency.

<傾斜角と温度上昇との関係>
本実施例2では、太陽電池パネル2が基準面31に対してなす傾斜角が、太陽電池パネル2の温度上昇に及ぼす影響を検証する実験を行った。具体的には、実施例1と同じ太陽電池パネル2を2枚使用し、各太陽電池パネル2の裏面中央に温度計を取り付けた。そして、太陽電池パネル2への入射角度(=90度−傾斜角)を0度から90度まで5度ごとに変化させ、太陽電池パネル2の温度を測定した。
<Relationship between tilt angle and temperature rise>
In Example 2, an experiment was conducted to verify the influence of the inclination angle formed by the solar cell panel 2 with respect to the reference plane 31 on the temperature rise of the solar cell panel 2. Specifically, two solar cell panels 2 identical to those in Example 1 were used, and a thermometer was attached to the center of the back surface of each solar cell panel 2. And the incident angle (= 90 degree | times-inclination | tilt angle) to the solar cell panel 2 was changed every 5 degrees from 0 degree | times, and the temperature of the solar cell panel 2 was measured.

また、本実施例2で使用した太陽電池パネル2の仕様は、上記のように、パネル温度が25℃での値である。このため、測定したパネル温度から25℃を差し引いて、出力損失を生じさせる損失温度とした。また、この損失温度による出力低下(温度損失)を算出した。その結果を図11および図12に示す。なお、本実施例2で用いた太陽電池パネル2は結晶系であるため、出力低下の算出に当たっては温度係数を0.5%とした。   Moreover, the specification of the solar cell panel 2 used in the present Example 2 is a value when the panel temperature is 25 ° C. as described above. For this reason, 25 degreeC was subtracted from the measured panel temperature, and it was set as the loss temperature which produces an output loss. Moreover, the output fall (temperature loss) by this loss temperature was computed. The results are shown in FIG. 11 and FIG. In addition, since the solar cell panel 2 used in the present Example 2 is a crystal system, the temperature coefficient was set to 0.5% in calculating the output decrease.

図11および図12に示すように、入射角度が90度の場合に、太陽電池パネル2の温度が最も上昇し、出力の低下が最大となった。また、入射角度が小さくなるに連れて、パネル温度はそれほど上昇せず、出力の低下が抑制されていた。   As shown in FIGS. 11 and 12, when the incident angle was 90 degrees, the temperature of the solar cell panel 2 rose the most, and the decrease in output became the maximum. Further, as the incident angle decreased, the panel temperature did not increase so much, and the decrease in output was suppressed.

以上より、本実施例2によれば、太陽電池パネル2に対する太陽光の入射角度は、なるべく小さくするほど、温度上昇に起因する出力の低下が抑制されることが示された。すなわち、温度上昇の観点からは、基準面31に対する傾斜角をなるべく大きな値に設定することが好適であることが示された。   From the above, according to the present Example 2, it was shown that the fall of the output resulting from a temperature rise is suppressed, so that the incident angle of the sunlight with respect to the solar cell panel 2 is made as small as possible. That is, it has been shown that it is preferable to set the inclination angle with respect to the reference plane 31 as large as possible from the viewpoint of temperature rise.

<傾斜角と風圧との関係>
本実施例3では、太陽電池パネル2が基準面31に対してなす傾斜角が、太陽電池パネル2が受ける風圧に及ぼす影響を検証する実験を行った。具体的には、シャープ株式会社製の太陽電池パネル2(ND−142CV:幅990mm,奥行913mm)を縦方向に3枚並べてアレイ化し、水平面に対して51.6度傾斜させた基準面31に対して、左右方向に3つ並べて配置する太陽軌道追尾式発電システム1を想定した。
<Relationship between tilt angle and wind pressure>
In Example 3, an experiment was conducted to verify the influence of the inclination angle formed by the solar cell panel 2 with respect to the reference plane 31 on the wind pressure received by the solar cell panel 2. Specifically, the solar cell panel 2 (ND-142CV: width 990 mm, depth 913 mm) manufactured by Sharp Corporation is arrayed by arranging three in the vertical direction, and the reference surface 31 is inclined by 51.6 degrees with respect to the horizontal plane. On the other hand, the solar orbit tracking type power generation system 1 arranged side by side in the left-right direction was assumed.

そして、太陽電池パネル2の傾斜角を0度から80度まで5度ごとに変化させたときの垂直面に対する投影面積を算出した。また、風速vが20m/sのときに、前記投影面積が受ける風圧を算出した。その結果を図13および図14に示す。なお、単位面積当たりの風圧pは、p=1/2・ρ・v・Cにより算出した。ただし、ρは空気密度(=0.125)、Cは風力係数(=1)である。 Then, the projected area with respect to the vertical plane when the inclination angle of the solar cell panel 2 was changed every 5 degrees from 0 degree to 80 degrees was calculated. Further, the wind pressure received by the projected area when the wind speed v was 20 m / s was calculated. The results are shown in FIG. 13 and FIG. The wind pressure p per unit area was calculated by p = 1/2 · ρ · v 2 · C. However, (rho) is an air density (= 0.125) and C is a wind force coefficient (= 1).

図13および図14に示すように、各太陽電池パネル2を平面状に配置した場合(傾斜角が0度の場合)、太陽電池パネル2全体で受ける風圧は203.4kgにもなっていた。また、傾斜角が5度〜15度の範囲内では、平面配置の場合よりも若干風圧が大きくなっていた。これは傾斜角が小さい場合には風の通りが充分ではなく風圧を抑制できないのであろう。一方、傾斜角が20度以上になると、傾斜角が大きくなるほど投影面積が減少し、それに伴って風圧も低減していた。   As shown in FIGS. 13 and 14, when each solar cell panel 2 is arranged in a plane (when the inclination angle is 0 degree), the wind pressure received by the entire solar cell panel 2 is 203.4 kg. Further, the wind pressure was slightly higher in the range of the inclination angle of 5 degrees to 15 degrees than in the case of the planar arrangement. If the inclination angle is small, the wind passage is not sufficient and the wind pressure cannot be suppressed. On the other hand, when the inclination angle is 20 degrees or more, the projection area decreases as the inclination angle increases, and the wind pressure also decreases accordingly.

以上より、本実施例3によれば、太陽電池パネル2は、投影面積が小さいほど、風圧による影響が低減することが示された。したがって、風圧を低減する観点からは、基準面31に対する傾斜角を20度以上の範囲内でなるべく大きな値に設定することが好適であることが示された。   From the above, according to the present Example 3, it was shown that the solar cell panel 2 is less affected by wind pressure as the projected area is smaller. Therefore, from the viewpoint of reducing the wind pressure, it has been shown that it is preferable to set the inclination angle with respect to the reference plane 31 as large as possible within the range of 20 degrees or more.

<傾斜角と設置幅との関係>
本実施例4では、太陽電池パネル2が基準面31に対してなす傾斜角が、太陽軌道追尾式発電システム1の設置幅に及ぼす影響を検証する実験を行った。具体的には、実施例3と同じ太陽電池パネル2を左右方向に3つ並べて配置する太陽軌道追尾式発電システム1を想定した。そして、太陽電池パネル2の傾斜角を0度から60度まで5度ごとに変化させたときの左右方向における設置幅を算出した。その結果を図15および図16に示す。
<Relationship between tilt angle and installation width>
In Example 4, an experiment was conducted to verify the influence of the inclination angle formed by the solar cell panel 2 with respect to the reference plane 31 on the installation width of the solar orbit tracking power generation system 1. Specifically, a solar orbit tracking power generation system 1 in which three solar cell panels 2 that are the same as those in Example 3 are arranged in the left-right direction is assumed. And the installation width | variety in the left-right direction when the inclination-angle of the solar cell panel 2 was changed every 5 degrees from 0 degree to 60 degrees was computed. The results are shown in FIG. 15 and FIG.

なお、本実施例4では、各太陽電池パネル2が、隣り合う太陽電池パネル2へ入射する太陽光を遮らないようにするため、影対策幅を別途、設定した。具体的には、図3に示すように、左側および中央の各太陽電池パネル2の開放端4bを通り、基準面31の垂線に対して15度の角度をなす直線が基準面31と交わる点を、右側に隣り合う太陽電池パネル2の固定位置に設定した。これにより、太陽電池パネル2の開放端4bから基準面31へ垂下させた位置から上記固定位置までの幅が、影対策幅として2箇所設定される。   In Example 4, in order to prevent the solar cell panels 2 from blocking the sunlight incident on the adjacent solar cell panels 2, a shadow countermeasure width was set separately. Specifically, as shown in FIG. 3, a point where a straight line that passes through the open ends 4 b of the left and center solar cell panels 2 and forms an angle of 15 degrees with respect to the normal of the reference surface 31 intersects the reference surface 31. Was set to a fixed position of the solar cell panel 2 adjacent to the right side. Thereby, the width | variety from the position suspended from the open end 4b of the solar cell panel 2 to the reference plane 31 to the said fixed position is set as two shadow countermeasure widths.

図15および図16に示すように、傾斜角が5度〜15度の範囲内では、影対策幅の影響によって、傾斜角が0度の場合(平面状に並べた場合)の設置幅よりも大きくなっていた。一方、20度の場合は、0度の場合と同じ設置幅となり、25度以上の範囲では、傾斜角が大きくなるに連れて設置幅が徐々に減少した。   As shown in FIG. 15 and FIG. 16, within the range of the inclination angle of 5 degrees to 15 degrees, due to the influence of the shadow countermeasure width, it is larger than the installation width when the inclination angle is 0 degrees (when arranged in a plane). It was getting bigger. On the other hand, in the case of 20 degrees, the installation width was the same as in the case of 0 degrees, and in the range of 25 degrees or more, the installation width gradually decreased as the inclination angle increased.

以上より、本実施例4によれば、太陽電池パネル2は、傾斜角を25度以上にした場合、設置幅が減少することが示された。すなわち、省スペース化の観点からは、基準面31に対する傾斜角を25度以上に設定することが好適であることが示された。   From the above, according to the present Example 4, it was shown that the installation width of the solar cell panel 2 decreases when the inclination angle is set to 25 degrees or more. That is, it was shown that it is preferable to set the inclination angle with respect to the reference plane 31 to 25 degrees or more from the viewpoint of space saving.

上述した実施例1〜4の結果を総合すると、基準面31に対して太陽電池パネル2がなす傾斜角は、25度から50度の範囲内に設定することが好適であることが示された。ただし、傾斜角が大きくなり過ぎると、各太陽電池パネル2の相互による影の影響を受けやすくなるおそれがあるため、傾斜角は40度前後が最も好適であると考えられる。   When the results of Examples 1 to 4 described above are combined, it is indicated that the inclination angle formed by the solar cell panel 2 with respect to the reference plane 31 is preferably set within a range of 25 degrees to 50 degrees. . However, if the tilt angle becomes too large, the solar cell panels 2 may be easily affected by shadows between the solar cell panels 2, and thus the tilt angle is considered to be most preferably around 40 degrees.

<基準面31の傾斜角の考察>
本実施例5では、基準フレーム3の基準面31が水平面に対してなす傾斜角について考察を行った。まず、太陽光に追尾させず、太陽電池パネル2を固定設置する場合、傾斜角は発電時間に大きく影響する。すなわち、傾斜角が大きいほど太陽光が太陽電池パネル2の裏面に位置する時間が多くなり、発電時間は短くなる。このため、無積雪地域における傾斜角は、20度前後が一般的である。しかし、積雪地域では、落雪作用および冬期の太陽光の入射角等を考慮し、43度前後に固定されていることが多い。したがって、積雪地域における発電量は総じて少ない傾向にある。
<Consideration of the inclination angle of the reference plane 31>
In Example 5, the inclination angle formed by the reference surface 31 of the reference frame 3 with respect to the horizontal plane was considered. First, when the solar battery panel 2 is fixedly installed without tracking the sunlight, the inclination angle greatly affects the power generation time. That is, the larger the tilt angle, the longer the time for sunlight to be located on the back surface of the solar cell panel 2, and the shorter the power generation time. For this reason, the inclination angle in the snow-free area is generally around 20 degrees. However, in snowy areas, it is often fixed at around 43 degrees in consideration of snowfall and the incident angle of sunlight in winter. Therefore, the amount of power generation in snowy areas tends to be small overall.

一方、本発明のように、太陽電池パネル2を太陽の軌道に追尾させる場合、基準面31の傾斜角が発電量へ及ぼす影響は少ない。したがって、傾斜角は、太陽光が太陽電池パネル2に対して、定格出力可能な入射角(有効入射角)で入射する状態を確保する範囲内であればよい。そこで、本実施例5では、有効入射角が30度の太陽電池パネル2を使用する場合の傾斜角について考察した。   On the other hand, when the solar cell panel 2 is tracked in the solar orbit as in the present invention, the influence of the inclination angle of the reference plane 31 on the power generation amount is small. Therefore, the inclination angle only needs to be within a range that ensures a state in which sunlight is incident on the solar cell panel 2 at an incident angle (effective incident angle) at which rated output is possible. Therefore, in Example 5, the inclination angle when using the solar cell panel 2 having an effective incident angle of 30 degrees was considered.

図17に示すように、太陽電池パネル2が有効に発電する最も低い太陽の位置は、水平から約10度の位置である。このため、太陽電池パネル2の傾斜角を約20度にすれば、入射角度が30度となる。一方、一年で最も日が高くなる夏至前後の正午の太陽の仰角は約70度である。このため、太陽電池パネル2の傾斜角を約80度にすれば、入射角度が30度となる。したがって、太陽電池パネル2の傾斜角を20度〜80度の範囲内に設定すれば、年間を通して日の出から日の入まで有効入射角が確保されることとなる。   As shown in FIG. 17, the position of the lowest sun where the solar cell panel 2 effectively generates power is a position about 10 degrees from the horizontal. For this reason, if the inclination angle of the solar cell panel 2 is about 20 degrees, the incident angle becomes 30 degrees. On the other hand, the elevation angle of the sun at noon before and after the summer solstice when the day is highest is about 70 degrees. For this reason, if the inclination angle of the solar cell panel 2 is about 80 degrees, the incident angle becomes 30 degrees. Therefore, if the inclination angle of the solar cell panel 2 is set within a range of 20 degrees to 80 degrees, an effective incident angle is secured from sunrise to sunset throughout the year.

なお、太陽電池パネル2が水平面に対してなす角度は、水平面に対して基準面31がなす傾斜角と、基準面31に対して太陽電池パネル2がなす傾斜角との相乗作用により規定される。例えば、水平面に対して基準面31がなす傾斜角を40度とし、この基準面31に対して太陽電池パネル2がなす傾斜角を51.6度とした場合、太陽電池パネル2が水平面に対してなす角度は約60度となり、優れた落雪作用を奏することができる。   The angle formed by the solar cell panel 2 with respect to the horizontal plane is defined by a synergistic action between the inclination angle formed by the reference plane 31 with respect to the horizontal plane and the inclination angle formed by the solar cell panel 2 with respect to the reference plane 31. . For example, when the inclination angle formed by the reference plane 31 with respect to the horizontal plane is 40 degrees and the inclination angle formed by the solar cell panel 2 with respect to the reference plane 31 is 51.6 degrees, the solar cell panel 2 is inclined with respect to the horizontal plane. The angle to be played is about 60 degrees, and an excellent snowfall effect can be achieved.

以上より、本実施例5によれば、太陽電池パネル2を太陽の軌道に追尾させる場合、水平面に対して基準面31がなす傾斜角が発電量に及ぼす影響は少なく、太陽電池パネル2を設置する際の重量バランスや、落雪作用等を考慮して、20度〜80度の範囲内で適宜設定しうることが示された。   As described above, according to the fifth embodiment, when the solar cell panel 2 is tracked in the solar orbit, the inclination angle formed by the reference plane 31 with respect to the horizontal plane has little influence on the power generation amount, and the solar cell panel 2 is installed. In view of the weight balance and snowfall action when performing the operation, it was shown that it can be appropriately set within the range of 20 to 80 degrees.

<固定式と追尾式との比較>
本実施例6では、太陽電池パネル2を固定設置した場合と、太陽の軌道に追尾させた場合とにおける発電量を比較する実験を行った。具体的には、実施例1と同じ太陽電池パネル2を2枚用意し、一方は約47度の傾斜角で固定し、他方は本実施形態の太陽軌道追尾式発電システム1を用いて太陽の軌道に追尾させた。そして、各太陽電池パネル2に54.2Ωの固定負荷を接続し、晴れた日(平成21年5月20日)の発電電圧を測定した。その結果を図18に示す。
<Comparison between fixed type and tracking type>
In the present Example 6, the experiment which compares the electric power generation amount in the case where the solar cell panel 2 was fixedly installed, and the case where it was made to track on the solar orbit was conducted. Specifically, two solar cell panels 2 that are the same as those in Example 1 are prepared, one is fixed at an inclination angle of about 47 degrees, and the other is solar solar power using the solar-orbit tracking power generation system 1 of the present embodiment. Tracked in orbit. Then, a fixed load of 54.2Ω was connected to each solar cell panel 2, and the generated voltage on a clear day (May 20, 2009) was measured. The result is shown in FIG.

図18に示すように、太陽の軌道に追尾させた場合(「追尾電力」および「追尾電圧」)には、日の出(4時30分頃)と同時に発電を開始しており、固定設置した場合(「固定電力」および「固定電圧」)と比較して、発電を開始する時間が約3時間も早かった。また、太陽の軌道に追尾させた場合には、日の入する直前(18時30分頃)まで高い電圧で発電しており、固定設置した場合と比較して、約1.5時間ほど長く発電していた。   As shown in FIG. 18, when tracking is performed in the solar orbit (“tracking power” and “tracking voltage”), power generation is started at the same time as sunrise (around 4:30), and fixed installation is performed. Compared with ("fixed power" and "fixed voltage"), the time to start power generation was about 3 hours earlier. In addition, when tracking in the sun's orbit, power is generated at a high voltage until just before sunset (around 18:30), which is about 1.5 hours longer than when fixed. It was generating electricity.

また、本実施例6では、上記実験装置を用いて、平成21年4月13日から6月8日までの発電電力を毎日測定した。その結果を図19に示す。なお、5月1日は、データを測定していない。図19に示すように、測定期間中、ほぼ全ての日において、追尾させた場合の発電電力が、固定した場合の発電電力を上回っていた。そして、追尾させた場合の平均発電電力は412W/日であるのに対し、固定した場合の平均発電電力は278W/日であり、約1.5倍の電力が発電されていた。   In Example 6, the generated power from April 13, 2009 to June 8, 2009 was measured every day using the experimental apparatus. The result is shown in FIG. Note that no data was measured on May 1st. As shown in FIG. 19, during almost all the days during the measurement period, the generated power when tracked exceeded the generated power when fixed. The average generated power when tracking was 412 W / day, whereas the average generated power when fixed was 278 W / day, and about 1.5 times as much power was generated.

以上より、本実施例6によれば、太陽電池パネル2を固定設置した場合と比較して、太陽電池パネル2を太陽の軌道に追尾させた場合、より多くの発電電力が得られることが示された。   From the above, according to the present Example 6, it is shown that more generated power can be obtained when the solar cell panel 2 is tracked to the solar orbit as compared with the case where the solar cell panel 2 is fixedly installed. It was done.

<太陽軌道追尾式発電システム1の経済性の検証>
本実施例7では、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1の経済性について検証した。従来、センサー等を用いて太陽電池パネルを太陽に追尾させた方が太陽光発電に有効であることは知られている。しかし、今日まで普及しない要因は、費用対効果が低いことが大きな要因である。すなわち、従来の太陽に追尾させる装置は、イニシャルコストやランニングコストが高くつく一方、その投資を十分に回収できないという問題がある。
<Verification of economic efficiency of solar orbit tracking power generation system 1>
In Example 7, the economic efficiency of the solar orbit tracking power generation system 1 according to the present invention was verified. Conventionally, it is known that tracking a solar cell panel to the sun using a sensor or the like is more effective for solar power generation. However, a major factor that has not spread to date is the low cost effectiveness. That is, the conventional apparatus for tracking the sun has a problem that the initial cost and running cost are high, but the investment cannot be fully recovered.

そこで、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1においては、高耐食性溶融めっき鋼板等を折り曲げ加工してなるフレーム材を用いてシステム全体を構成し、高い通風性と軽量化を実現した。また、全ての部品をレーザー加工機等のNC(Numerical Control)加工機器を用いて標準化した。さらに、センサー等を用いることなく太陽を追尾するため、追尾用軌道データを用意するとともに、この追尾用軌道データを処理する制御プログラム1aを圧縮し、汎用のプログラマブルコントローラ(数万円)で制御装置9を構成した。また、各部品を組み立て式にして、運搬し易くするとともに、現地で組み立て可能な構造とした。以上の構成により、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1は、現在、流通している「やぐら方式」の固定架台とほぼ同額のイニシャルコストで提供することが可能となった。   Therefore, in the solar orbit tracking power generation system 1 according to the present invention, the entire system is configured using a frame material formed by bending a highly corrosion-resistant hot-dip galvanized steel sheet and the like, thereby realizing high ventilation and light weight. All parts were standardized using NC (Numerical Control) processing equipment such as a laser processing machine. Furthermore, in order to track the sun without using a sensor or the like, tracking trajectory data is prepared, and the control program 1a for processing the tracking trajectory data is compressed, and the control device is a general-purpose programmable controller (tens of thousands of yen). 9 was configured. In addition, each part is assembled so that it can be easily transported and can be assembled locally. With the above configuration, the solar orbit tracking power generation system 1 according to the present invention can be provided at an initial cost substantially the same as that of a currently-distributed “Yagara” fixed mount.

また、太陽に追尾させる場合には、追尾駆動に使用するエネルギー量は、大きな意味を有している。せっかく発電した電気を自らの追尾駆動エネルギーに消費してしまうからである。この点、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1は、軽量化によって追尾駆動するエネルギーも小さく、本システムで使用したギヤードモータ65は約60Wで回転駆動できる。また、トータルの駆動時間は、1日当たり約30分程度である。したがって、本システムによれば、ランニングコストも極めて低減される。   In addition, when tracking is performed by the sun, the amount of energy used for tracking drive has a large meaning. This is because the generated electricity is consumed in its own tracking drive energy. In this respect, the solar orbit tracking power generation system 1 according to the present invention has a small energy for tracking driving due to weight reduction, and the geared motor 65 used in this system can be driven to rotate at about 60 W. The total driving time is about 30 minutes per day. Therefore, according to the present system, the running cost is extremely reduced.

以上より、本実施例7によれば、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1は、イニシャルコストやランニングコストを抑制し、増大した発電量によって十分な費用対効果が得られることが示された。   From the above, according to the seventh embodiment, it is shown that the solar orbit tracking power generation system 1 according to the present invention can suppress the initial cost and the running cost and can obtain a sufficient cost-effectiveness by the increased power generation amount. It was.

なお、本発明に係る太陽軌道追尾式発電システム1およびその制御プログラム1aは、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。   Note that the solar orbit tracking power generation system 1 and the control program 1a thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate.

例えば、上述した本実施形態の構成に加えて、太陽電池パネル2の開放端4bと基準フレーム3との間に、太陽光を反射する反射板を設けてもよい。具体的には、反射率の高いステンレス鋼や鏡等によって反射板を構成し、複数の通気孔を形成する。そして、隣り合う太陽電池パネル2からの反射光を再度、当該太陽電池パネル2へ反射する角度をなすように、通風支持フレーム5に取り付ける。これにより、反射板が各太陽電池パネル2の反射光を再反射して、当該太陽電池パネル2へ照射させるため、発電量が向上する。   For example, in addition to the configuration of the present embodiment described above, a reflector that reflects sunlight may be provided between the open end 4 b of the solar cell panel 2 and the reference frame 3. Specifically, the reflector is made of stainless steel, a mirror, or the like with high reflectivity, and a plurality of vent holes are formed. And it attaches to the ventilation support frame 5 so that the angle which reflects the reflected light from the adjacent solar cell panel 2 to the said solar cell panel 2 again may be made. Thereby, since a reflecting plate re-reflects the reflected light of each solar cell panel 2, and irradiates the said solar cell panel 2, the electric power generation amount improves.

1 太陽軌道追尾式発電システム
1a 制御プログラム
2 太陽電池パネル
3 基準フレーム
31 基準面
32 水平フレーム
32a 前端辺
33 垂直フレーム
33a 上端辺
4 通風傾斜フレーム
4a 固定端
4b 開放端
5 通風支持フレーム
6 回転駆動手段
61 支持台
62 固定板
63 固定軸
64 ターンテーブル
65 ギヤードモータ
66 チェーン
67 ボールキャスター
68 ベアリング
69 センサボックス
7 角度センサ
8 積雪センサ
9 制御装置
10 記憶手段
101 プログラム記憶部
102 追尾用軌道データ記憶部
11 演算処理手段
111 追尾用軌道データ取得部
112 回転駆動時刻監視部
113 回転駆動指令部
114 回転角監視部
115 駆動停止指令部
116 積雪監視部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar track tracking type power generation system 1a Control program 2 Solar cell panel 3 Reference frame 31 Reference surface 32 Horizontal frame 32a Front end 33 Vertical frame 33a Upper end 4 Ventilation inclination frame 4a Fixed end 4b Open end 5 Ventilation support frame 6 Rotation drive means Reference Signs List 61 Support stand 62 Fixed plate 63 Fixed shaft 64 Turntable 65 Geared motor 66 Chain 67 Ball caster 68 Bearing 69 Sensor box 7 Angle sensor 8 Snow cover sensor 9 Control device 10 Storage means 101 Program storage section 102 Tracking track data storage section 11 Calculation Processing unit 111 Trajectory trajectory data acquisition unit 112 Rotation drive time monitoring unit 113 Rotation drive command unit 114 Rotation angle monitoring unit 115 Drive stop command unit 116 Snow cover monitoring unit

Claims (3)

複数枚の太陽電池パネルと、
前記各太陽電池パネルを設置する基準となる基準面が水平面に対して太陽に対面する方向に傾斜されている基準フレームと、
前記基準面に対して横方向に隣接する各太陽電池パネル同士を左右いずれかの同一方向に傾斜させて配置し、かつ、前記基準フレームとの間に通風路を形成する通風傾斜フレームと、
前記通風傾斜フレームを傾斜させた状態で支持し、かつ、前記太陽電池パネルの裏側への通風路を形成する通風支持フレームと、
前記基準フレームを略垂直線周りに回転させる回転駆動手段と、
前記太陽電池パネルを太陽の軌道に追尾させるように前記回転駆動手段を制御する制御装置と
を有する太陽軌道追尾式発電システム。
A plurality of solar panels,
A reference frame that is inclined in a direction in which the reference plane, which serves as a reference for installing each solar cell panel, faces the sun with respect to a horizontal plane;
The solar cell panels that are adjacent to each other in the lateral direction with respect to the reference plane are arranged to be inclined in the same direction on either the left and right sides, and a ventilation inclined frame that forms a ventilation path with the reference frame, and
A ventilation support frame that supports the ventilation inclined frame in an inclined state and forms a ventilation path to the back side of the solar cell panel;
Rotation drive means for rotating the reference frame around a substantially vertical line;
A solar orbit tracking power generation system comprising: a control device that controls the rotation driving means so as to track the solar cell panel in a solar orbit.
請求項1において、前記各太陽電池パネルは、前記基準面に対して25度〜50度の傾斜角をなすように前記通風傾斜フレームに配置されている太陽軌道追尾式発電システム。   2. The solar-orbit tracking power generation system according to claim 1, wherein each of the solar cell panels is disposed on the ventilation inclined frame so as to form an inclination angle of 25 degrees to 50 degrees with respect to the reference plane. 請求項1または請求項2に記載の太陽軌道追尾式発電システムを制御するための制御プログラムであって、
前記回転駆動手段を所定の時間間隔で駆動させるために設定された各回転駆動時刻に、当該システムの設置場所における太陽の方位角を対応付けて定めた追尾用軌道データを記憶する追尾用軌道データ記憶部と、
前記追尾用軌道データ記憶部から所定の日付の追尾用軌道データを取得する追尾用軌道データ取得部と、
前記取得した追尾用軌道データに基づいて所定の回転駆動時刻になったか否かを監視する回転駆動時刻監視部と、
当該回転駆動時刻になったときに前記回転駆動手段に駆動開始指令を出力する回転駆動指令部と、
前記基準フレームの回転角を検出する角度センサの出力に基づいて、当該回転角が当該回転駆動時刻における方位角と一致したか否かを監視する回転角監視部と、
当該回転角と当該方位角とが一致したときに前記回転駆動手段に駆動停止指令を出力する駆動停止指令部と
して前記制御装置を機能させる太陽軌道追尾式発電システムの制御プログラム。
A control program for controlling the solar orbit tracking power generation system according to claim 1 or 2,
Tracking trajectory data storing tracking trajectory data determined by associating the azimuth angle of the sun at the installation location of the system with each rotational driving time set to drive the rotational driving means at predetermined time intervals A storage unit;
A tracking trajectory data acquisition unit that acquires tracking trajectory data of a predetermined date from the tracking trajectory data storage unit;
A rotational drive time monitoring unit that monitors whether or not a predetermined rotational drive time has been reached based on the acquired tracking trajectory data;
A rotation drive command unit that outputs a drive start command to the rotation drive means when the rotation drive time is reached;
Based on the output of the angle sensor that detects the rotation angle of the reference frame, a rotation angle monitoring unit that monitors whether the rotation angle coincides with the azimuth angle at the rotation drive time;
A control program for a solar orbit tracking type power generation system that causes the control device to function as a drive stop command unit that outputs a drive stop command to the rotation drive means when the rotation angle and the azimuth angle match.
JP2009182677A 2009-08-05 2009-08-05 Solar orbit tracking power generation system and its control program Active JP4514827B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009182677A JP4514827B1 (en) 2009-08-05 2009-08-05 Solar orbit tracking power generation system and its control program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009182677A JP4514827B1 (en) 2009-08-05 2009-08-05 Solar orbit tracking power generation system and its control program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4514827B1 JP4514827B1 (en) 2010-07-28
JP2011035317A true JP2011035317A (en) 2011-02-17

Family

ID=42582598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009182677A Active JP4514827B1 (en) 2009-08-05 2009-08-05 Solar orbit tracking power generation system and its control program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4514827B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013080840A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Shimizu Denki Co Ltd Photovoltaic power generation system
KR101556373B1 (en) * 2015-01-19 2015-10-07 (주)운하 Apparatus for solar energy generation
JP2021035101A (en) * 2019-08-21 2021-03-01 勝美 衛藤 Solar power generation device
JP7471643B2 (en) 2020-09-18 2024-04-22 株式会社アクトリー Solar power generation equipment

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107634710A (en) * 2016-07-19 2018-01-26 上海施步新能源科技有限公司 A kind of slew gear

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4365617A (en) * 1980-10-02 1982-12-28 Eckhard Bugash Solar energy heating system
JPH08172211A (en) * 1994-12-16 1996-07-02 Ykk Architect Prod Kk Wall panel with solar cell
JPH11354823A (en) * 1998-06-03 1999-12-24 Morinaga Engineering Kk Solar generation system
JP2002070270A (en) * 2000-08-28 2002-03-08 Kawasaki Heavy Ind Ltd Method to install photovoltaic generation system and its installation device
US20030172922A1 (en) * 2000-01-27 2003-09-18 Haber Michael B Solar panel tilt mechanism
JP2004211372A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Hiroshi Arazeki Installation structure of solar panel
WO2007128401A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Alessandro Chiorlin Support device for photovoltaic panels intended for installations for the production of electrical energy
US20090025775A1 (en) * 2006-02-21 2009-01-29 Er Automatizacion, S.A. Dynamic solar tracking system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4365617A (en) * 1980-10-02 1982-12-28 Eckhard Bugash Solar energy heating system
JPH08172211A (en) * 1994-12-16 1996-07-02 Ykk Architect Prod Kk Wall panel with solar cell
JPH11354823A (en) * 1998-06-03 1999-12-24 Morinaga Engineering Kk Solar generation system
US20030172922A1 (en) * 2000-01-27 2003-09-18 Haber Michael B Solar panel tilt mechanism
JP2002070270A (en) * 2000-08-28 2002-03-08 Kawasaki Heavy Ind Ltd Method to install photovoltaic generation system and its installation device
JP2004211372A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Hiroshi Arazeki Installation structure of solar panel
US20090025775A1 (en) * 2006-02-21 2009-01-29 Er Automatizacion, S.A. Dynamic solar tracking system
WO2007128401A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Alessandro Chiorlin Support device for photovoltaic panels intended for installations for the production of electrical energy

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013080840A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Shimizu Denki Co Ltd Photovoltaic power generation system
KR101556373B1 (en) * 2015-01-19 2015-10-07 (주)운하 Apparatus for solar energy generation
JP2021035101A (en) * 2019-08-21 2021-03-01 勝美 衛藤 Solar power generation device
JP7252095B2 (en) 2019-08-21 2023-04-04 勝美 衛藤 photovoltaic device
JP7471643B2 (en) 2020-09-18 2024-04-22 株式会社アクトリー Solar power generation equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP4514827B1 (en) 2010-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Long-term field test of solar PV power generation using one-axis 3-position sun tracker
Lorenzo et al. Design of tracking photovoltaic systems with a single vertical axis
JP4514827B1 (en) Solar orbit tracking power generation system and its control program
US20120325314A1 (en) Solar Power Collection Using High-Focus-Accuracy Mirror Array
RU2377474C1 (en) Plant for orientation of solar-voltaic array to sun
US20120325313A1 (en) Solar-Tower System With High-Focus-Accuracy Mirror Array
US20230133109A1 (en) Flat Tile Solar Panels
KR101802370B1 (en) Apparatus for solar energy generation
CN103066886A (en) Self-adaption solar tracking disaster prevention generating set and control method
JP4246764B2 (en) Wind power plant drive method
JP2010040779A (en) Sun-tracking solar power generating apparatus
KR101309831B1 (en) Photovoltaic module angle control apparatus
Lee et al. A novel algorithm for single-axis maximum power generation sun trackers
JP4141935B2 (en) Buildings that have both solar and wind power generators
GB2506850A (en) Street light assembly comprising solar panels
KR200458801Y1 (en) Variable solar module for established inground
KR20110050157A (en) Control method of photovoltaic power generater
KR20120132724A (en) Sopporting apparatus enable solar cell module to round
WO2021051117A1 (en) Solar plank snow fence
Lo et al. Design, operation, and performance evaluation of a cable‐drawn dual‐axis solar tracker compared to a fixed‐tilted system
KR20130048366A (en) Tracking the sun and mirror reflection concentrative solar power system
JP3174073U (en) Solar power plant
US20220287249A1 (en) Arrangement of photovoltaic panels and system for optimizing angular positioning of photovoltaic panels in a greenhouse
JP2005142383A (en) Solar power generation device
KR200405781Y1 (en) The sun rays tracking for the energy production of electric power system

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100421

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100511

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4514827

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150521

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250