JP2012518838A - ソーラーコレクタ自動設置設計 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図4
Description
本明細書に記載する原理は、一般的な太陽エネルギー収集設備に適用可能である。パネル、吸収体及び反射体といった様々な種類の太陽エネルギー収集器、及び、太陽電池(PV)モジュール、太陽熱吸収装置、集光型太陽熱発電(CSP)等のその他のエネルギー変換技術が、使用されてもよい。ソーラーコレクタは、そのまま取り付けられてもよいし、又は、様々な種類の搭載システムに配置されてもよい。搭載システムとしては、タイル状システム、固定システム及び追跡システムが含まれる。システムは、公共の電力設備にオングリッド接続されるように設計される、及び/又はオフグリッドシステムに接続させるように設計されていてもよい。ソーラーコレクタ及び搭載システムは、地面、屋根の上、壁、駐車場の建物等に、様々な形態で取り付けられてもよい。説明を容易にするため、本明細書では、大部分をPVモジュールの設置に関連して説明している。しかしながら、実施形態は、上述したように、ソーラーコレクタ全般に適用可能である。
図1は、ソーラーコレクタレイアウトが設計される設置現場を、概略的に示した図である。簡略化のため、本明細書で説明される実施形態は、ソーラーコレクタの例として、太陽電池(PV)モジュールを使用している。PVモジュールは、建物100の屋根101の上に配置される。屋根101は、換気扇102、配線管103、通路、配管105、大型冷暖房空調設備(HVAC)104、天窓、エレベータ機械、階段等の一連の物理的構造物を有すると考えられる。これらを、幾何学的に、屋根101の上に投影させる(上部から下部を見る鳥瞰図として)と、構造物は、屋根に対して、立体的/二次元的(例えば、換気扇102)に、又は線形的/一次元的(例えば、配線管103)に表されてもよい。所定の構造は、例えば、換気扇は矩形の伏図といったように、屋根の上に規則的な伏図として表されてもよく、これに替えて、構造を不規則な伏図で表してもよい。屋根の構造としては、無形のもの、例えば、風の強い又は上昇気流が存在するエリア106を含んでもよい。屋根101及び屋根に設けられている構造のそれぞれは、ソーラーコレクタ設置設計に関連する特徴のセットを有してもよい。例えば、PVモジュールは、通常、換気扇の上、又は、換気扇102から所定のセットバック内には配置されず、セットバックは、規則、顧客の規定事項又は設計選択肢によって規定されていてもよい。同様に、PVモジュールは、通常、風速が大きいエリア106内、又は、屋根101の角又は縁から特定の距離の範囲内には配置されない。
上記で説明したシステムは、構造分類によって規定される明示的な作業エリアを使用して、屋根のような許可された表面又はオブジェクト上に、ソーラーコレクタ、特にPVモジュールを配置するレイアウトを適用する。更に又はこれに替えて、システムは、ユーザーに、モジュールの配置が許可されている領域として作業エリアを規定する及び利用することに対する明示的な管理権を与えることにより、よりきめの細かい制御を可能とするユーザーインターフェースを提供してもよい。
作業エリアに加えて、又はこれに替えて、システムは、ユーザーが、例えば、レイアウトアパーチャのような、設計設定の1以上のローカライズされたセットを適用するために、1以上の境界を規定可能としてもよい。複数のアパーチャを使用することにより、設計者は、所望のレイアウトに対して、異種の領域を形成することができ、レイアウトプロセスに対して、制御の別の階層を提供するのに使用することができる。上述のレイアウトエンジンでは、モジュールをレイアウトするのに、設計設定の1つのセット(例えば、モジュール種類、方位、開始点等)を使用していた。これに替えて、ユーザーインターフェースは、ユーザーが、1以上のアパーチャを規定可能とし、アパーチャのそれぞれが、1つの境界を含むようにしてもよい。複数のアパーチャを、設計設定の異なる種類の独立したセットと関連付けてもよい。異なるアパーチャは、異なる範囲を有していてもよく、1つのアパーチャの境界内におけるPVモジュールのレイアウトは、(例外もあるが)典型的には、少なくとも一部、アパーチャと関連付けられたユーザーが規定する設計設定によって決定されてもよい。
プロジェクトの設置現場、構造及びその分類、及びソーラーコレクタのレイアウトを含む、太陽光設備プロジェクト設計は、プロジェクト状態情報によって特徴づけられてもよい。プロジェクト状態情報は、一般的に、特定のソーラーコレクタ設計設定を更に必要とせずに、再生成をするのに使用可能な情報を含む。例えば、プロジェクト状態情報の典型的な使用により、不揮発性メモリに設計を保存することができるようになる。特定の設計に対して、"保存"機能又は制御を起動すると、プロジェクト状態情報がハードディスクに書き込まれるようにしてもよい。そして、ソフトウェアプログラムが停止(動作しているメモリの全てを消去する)してた後、再開する。ユーザーは、"開く"機能又は制御を選択して、ソフトウェアに、保存したプロジェクト状態情報を指し示す。ソフトウェアは、示されたプロジェクト状態情報を読み込み操作を行って、太陽光設備設置プロジェクトを再生成してもよい。
ある実施形態では、上述したように、設計者が、構造の分類、レイアウトの生成、及びレイアウトの修正といったプロセスを進めると、設計プロセスに関するメタデータが生成されてもよい。メタデータは、例えば、構造特性、設計設定、バージョン情報のような、プロジェクト状態情報に適用される規則から決定されてもよい。このメタデータは、多くの形式であってもよく、設計者が行った動作、及び設計者が行うべき動作に関する情報、管理者、共同設計者、ダウンストリームのユーザー及び設計を受け取る者にとって有用な設計情報を含んでもよい。システムは、メタデータ及びその他のデータを使用して、"例外"のリストを生成してもよく、リストは、例外的条件をメタデータにエンコードしたものであって、例えば、プロジェクト状態情報そのもの、設計出力に反映されたプロジェクト情報、又はその他の条件によって規則が破られる場合を示している。例外的条件及び対応する例外は、ユーザーによる不作為、規制の違反、ソーラーコレクタ製造業者の仕様に対する違反、顧客の要求に対する違反、設計原理に対する違反、物理空間制限に対する違反、会社の設計規則に対する違反等と関連していてもよい。
ある実施形態では、特定の設置現場に対するソーラーコレクタレイアウト設計の複数のバージョンを閲覧、生成及び操作するためのシステム及びユーザーインターフェースを提供する。複数のバージョンが扱えるようになると、例えば、設計者は、別のモジュール、別の構造分類、別の作業エリア及び/又はアパーチャ境界、別の入力又は設計設定のその他の種類を選択した場合のレイアウト及びその他の出力を素早く容易に見ることができるようになる。複数のバージョンにより、設計者が、様々な入力変更による出力の変化をインタラクティブに見ることができるようになる。ある実施形態では、設計者が、1つのバージョンから別のバージョンへの移動を迅速にできるようにし、別の実施形態では、設計者が、1つのアクションで複数のバージョンに作用することを可能としてもよい。所定のバージョンは、ユーザーが規定した設計設定、構造特性及びプロジェクト特性の固有のセットを提供するユーザーが規定したプロジェクトの状態情報を含んでもよい。この入力情報の異なるセットを有する異なるバージョンは、ソーラーコレクタ設備の代替レイアウトに対応していてもよく、各バージョンに対する代替レイアウトは、データの固有のセット間の差分から生じる。データの固有のセットはまた、作業エリア状態情報、アパーチャ状態情報、幾何的オブジェクト情報を含んでもよい。
図16A〜図16Eには、本明細書で説明したシステム及び方法の一部の実施形態に係るレイアウトソフトウェアからのスクリーンショットの例が示されている。図16Aに示すように、ユーザーインターフェース1600には、設置現場の可視的表示1601が示されており、屋根外縁1602で揃えられている2つの傾斜を有する屋根面に対応する幾何的オブジェクトが配置され、幾何的オブジェクトは、複数の立体障害物(通気孔1603)及び線形障害物(パイプ1604)を含む。ユーザーインターフェース1600は、ツールバー1605及び特性パレット1606を含む。インターフェースは、バージョン表示(図示せず)、バージョン概要(1620)、例外リスト(図示せず)、ユーザー入力及びシステム出力のためのフィールド1630を有してもよく、これらを同時に表示してもよい。
上記の説明における分類及び規則は、添付の特許請求の範囲によって規定される発明を実施する方法の一部を単に示したものに過ぎないことは、当業者にとって明らかである。設置現場に関するレイアウト要求に基づいて、PVモジュールを幾何的オブジェクト内及び周辺にレイアウトするその他の方法を、同様な結果、表、スクリプト、データ構造等を達成するのに使用してもよい。規則は、上述したように、明示的であってもよいし、及び/又は宣言文を含んでもよく、又は、LISPのような規則中心の言語で使用されているようなものであってもよい。これに替えて、1以上の"規則"は、データ構造、命令ステートメント、プログラムフロー、プログラム構築、配置及び配置アルゴリズムにおいて非示的に表現されたものであってもよい。本明細書で使用されている規則は、ツールがPVモジュールレイアウトを生成するのに使用する任意のオブジェクトに関連付けられた情報による一般的な方法の一例を示したに過ぎない。レイアウト制限のような特定の規則は、特定のオブジェクト又は構造、及び/又は特定の種類又は構造の分類と明示的に関連付けられていてもよく、このような規則は、レイアウトエンジンの一部として規定されていてもよいし、非明示的にオブジェクト又は分類と関連付けられていてもよい。
Claims (28)
- 物理的設置現場におけるソーラーコレクタ設置の設計を自動化するためのコンピュータベースのユーザーインターフェースであって、
前記物理的設置現場における物理的構造に対応する少なくとも1つの幾何的オブジェクトを含む、前記物理的設置現場の少なくとも部分的な表示と、
前記幾何的オブジェクトを、予め存在する複数の構造分類から選択されソーラーコレクタ設置設計に関する前記物理的構造の特徴の詳細事項と関連付けられる第1の構造分類のインスタンスとして分類する制御と、
前記幾何的オブジェクト、前記構造分類及び関連付けられた前記物理的構造の特徴の前記詳細事項に従って、前記物理的設置現場における設置のためのソーラーコレクタ設置設計を自動的に生成する制御とを備えるユーザーインターフェース。 - 前記表示は、前記物理的設置現場における第2の物理的構造に対応する第2幾何的オブジェクトを更に含み、
前記ユーザーインターフェースは、
前記第2幾何的オブジェクトを、前記予め存在する複数の構造分類から選択され、ソーラーコレクタレイアウト設計に関する前記第2の物理的構造の特徴の詳細事項と関連付けられる第2の構造分類として分類する制御を更に備え、
前記ソーラーコレクタ設置設計を自動的に生成する制御は更に、前記第1の構造分類及び前記第1の構造分類と関連付けられた前記物理的構造の特徴の前記詳細事項、並びに、前記第2の構造分類及び前記第2の構造分類と関連付けられた物理的構造の特徴の前記詳細事項に従って、前記物理的設置現場における設置のためのソーラーコレクタ設置設計を生成する請求項1に記載のユーザーインターフェース。 - 前記ソーラーコレクタ設置設計は、複数のソーラーコレクタのレイアウトを含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 前記ソーラーコレクタ設置設計は、複数のソーラーコレクタのレイアウト、及び、関連付けられた搭載ハードウェア及び前記設置の適切な動作に必要な電気部品を含む群のうちの少なくとも1つを含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- ソーラーコレクタレイアウト設計に関する前記物理的構造の特徴の前記詳細事項は、前記物理的構造の特性を含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 前記予め存在する複数の構造分類のうちの少なくとも1つが、前記物理的設置現場における非有形構造に対応している請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 前記予め存在する複数の構造分類のうちの少なくとも1つが、敷地境界、不動産区画境界、建築規制指定、電線の敷設権、洪水が起きる土地、環境を配慮したエリア、又は特定の地震帯である請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 前記物理的設置現場における設置のためのソーラーコレクタ設置設計を自動的に生成する制御は更に、
複数の設計設定のセットに従って、前記ソーラーコレクタのレイアウトを生成することを含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。 - 前記複数の設計設定のセットは、ソーラーコレクタの種類、方位、レイアウト開始点、搭載システム及び間隔からなる群から選択される少なくとも1つの設計設定を含む請求項8に記載のユーザーインターフェース。
- 前記物理的設置現場における設置のためのソーラーコレクタ設置設計を自動的に生成する制御は更に、
いかなる幾何的オブジェクトとも関連付けられていないプロジェクト特性のセットに従って、前記ソーラーコレクタのレイアウトを生成することを含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。 - 前記プロジェクト特性のセットは、土壌の種類、気候条件、設計温度、設計地震負荷、動作特徴、負荷限界、電気配線条件及び建築基準法からなる群から選択される少なくとも1つのプロジェクト特性を含む請求項10に記載のユーザーインターフェース。
- 前記プロジェクト特性のセットは、少なくとも1つの予め規定された顧客特性を含む請求項10に記載のユーザーインターフェース。
- 前記顧客特性は、連絡先、法的資格、財務状況、電気利用情報、電気料金、及びエネルギー消費量からなる群から選択される請求項12に記載のユーザーインターフェース。
- 前記物理的設置現場における設置のためのソーラーコレクタ設置設計を自動的に生成する制御は更に、
予め規定されるプロジェクト設計規則のセットに従って、前記ソーラーコレクタのレイアウトを生成することを含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。 - 前記予め規定されるプロジェクト設計規則のうちの少なくとも1つは、電気設備基準、敷地セットバック必要条件、安全必要条件、配線必要条件、工学的規則又は成功事例、及びヒューズ必要条件を含む群のうちの少なくとも1つを規定する請求項12に記載のユーザーインターフェース。
- 前記幾何的オブジェクトは、線、ポリライン、曲線、正方形、矩形、スプライン、記号、多角形、その他の二次元又は三次元の形、面、画像データ、及び立体を含む群のうちの少なくとも1つを含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- ソーラーコレクタレイアウト設計に関する前記物理的構造の特徴の前記詳細事項は、前記物理的構造内又は周辺にソーラーコレクタを自動的に配置するための情報のセットを少なくとも部分的に含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- ソーラーモジュールのレイアウトを自動的に決定する前に、ソーラーコレクタレイアウト設計に関する前記物理的構造の特徴の前記詳細事項を修正する制御を更に備える請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 前記ソーラーコレクタ設置設計を修正する制御を更に備える請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 前記ソーラーコレクタ設置設計を修正する制御は更に、前記物理的構造の特徴の部分的な詳細事項の少なくとも一部に反して、前記ソーラーコレクタ設置設計を修正することを可能とする請求項19に記載のユーザーインターフェース。
- 部品表、レンダリング、財務分析、契約、契約条件、エネルギー予測、コスト分析、部品リスト、シミュレーションを含む群のうちの少なくとも1つを、前記ソーラーコレクタ設置設計と一致させて、生成する制御を更に備える請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 前記ソーラーコレクタ設置設計は、太陽電池モジュールを含む請求項1に記載のユーザーインターフェース。
- 物理的設置現場に設置するためのソーラーモジュール設置レイアウトを生成するシステムであって、
ソーラーモジュール設置レイアウトを生成するために、幾何的オブジェクトと特性とを関連付ける分類コンポーネントと、
少なくとも1つの作業エリアに複数のソーラーモジュールをタイリングすることにより、ソーラーモジュール設置レイアウトを生成し、その後に、第2のオブジェクトと関連付けられたソーラーモジュールのレイアウト禁止に従って、前記タイリングされたソーラーモジュールを少なくとも1つ取り除くレイアウトタイリングコンポーネントとを備え、
前記幾何的オブジェクトは、コンピュータストレージに記憶されており、前記幾何的オブジェクトの少なくとも1つは、前記物理的設置現場における1つの物理的構造に対応しており、
前記分類コンポーネントは、第1幾何的オブジェクトを、前記第1幾何的オブジェクト内のソーラーモジュールのレイアウトに対する作業エリアと関連付け、第2幾何的オブジェクトを、前記第2幾何的オブジェクト内のソーラーモジュールのレイアウト禁止と関連付けるシステム。 - ユーザーが、ソーラーモジュール設置レイアウトを修正することを可能とする修正コンポーネントを更に備え、
ソーラーモジュール設置レイアウトを修正することは、
ソーラーモジュールのレイアウト禁止に従って取り除かれたタイリングされたモジュールを置き換えること、及び、ソーラーモジュールのレイアウト禁止に従って取り除かれなかった配置されているソーラーモジュールを取り除くことのうちの少なくとも1つを含む請求項23に記載のシステム。 - 前記ソーラーモジュールは、太陽電池モジュールを含む請求項23に記載のユーザーインターフェース。
- 前記少なくとも1つの作業エリアにソーラーモジュールをタイリングすることは、ソーラーモジュールのグリッドを形成することを含む請求項23に記載のユーザーインターフェース。
- 前記少なくとも1つの作業エリアにソーラーモジュールをタイリングすることは、開始点に並べられたソーラーモジュールのアレイを形成することを含む請求項23に記載のユーザーインターフェース。
- 前記少なくとも1つの作業エリアにソーラーモジュールをタイリングすることは、アパーチャの設計設定に従ってソーラーモジュールをタイリングすることを含む請求項23に記載のユーザーインターフェース。
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