JP2014214535A - 太陽光発電システムの設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】降雪期に除雪する必要がなく、維持管理が容易であり、さらに維持管理非が安価な、太陽光発電システムの設置方法を提供する。【解決手段】地面に固定された架台２と、架台２に固定されたソーラーパネル１とを含み、ソーラーパネル１の受光面が、架台２の設置面に対して傾斜している、太陽光発電システムの設置方法であって、前記受光面の地面側端部の前方の地面に、降雪時にソーラーパネル１の受光面から滑り落ちる雪を溜める雪溜め溝１１を設け、雪溜め溝１１の容積が、ソーラーパネル１の受光面から滑り落ちると想定される雪の体積Ａと、雪溜め溝１１に降雪すると想定される雪の体積Ｂとの和から、雪溜め溝１１内で自然融解すると想定される雪の体積Ｃを差し引いた雪の体積Ｄより大きい、太陽光発電システムの設置方法とする。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電システムの設置方法に関する。

近年、地上に複数のソーラーパネルを並べ、大規模な太陽光発電を行う、太陽光発電システムが開発されている。このような太陽光発電システムの発電効率には、ソーラーパネルの受光面に入射する太陽光の量が大きく影響する。

一般的な太陽光発電システムでは、ソーラーパネルの受光面に、太陽光が直角に入射するよう、地面に対してソーラーパネルを傾斜させて設置する。そのため、ソーラーパネルに降雪したとしても、雪がソーラーパネル前方に滑り落ち、太陽光の入射は阻害されない。しかし、降雪量の多い地域では、ソーラーパネルから滑り落ちた雪がソーラーパネル前方に堆積される。その結果、太陽光のソーラーパネルへの入射が阻害され、発電効率が低下するという問題があった。したがって、降雪量の多い地域では、ソーラーパネルの前方に体積した雪を、定期的に除雪する必要があった。

このような問題に対し、降雪期にソーラーパネル表面をヒーター等で暖める技術が提案されている（特許文献１）。

特開２０１２−２０４７９２号公報

しかし、前述の特許文献１の技術では、ヒーターの稼働や、降雪を検出するためのセンサの駆動に電力が必要であり；結果として、太陽光発電システムの発電効率が下がる。また、ソーラーパネルにセンサやヒーターを設置するため、通常のソーラーパネルより多大な初期投資が必要である。

一方、ソーラーパネルを支持する架台の高さを高くする；つまりソーラーパネルを地表から離して設置することも考えられる。この方法によれば、ソーラーパネルから滑り落ちた雪が、ソーラーパネルの前方に堆積しても、太陽光のソーラーパネルへの入射が阻害され難い。しかし、ソーラーパネルの設置高さが高くなると、ソーラーパネルの保守点検が難しくなる。さらにソーラーパネルの設置高さが高くなると、ソーラーパネルが建築構造物とみなされるため、設備の維持管理費（税金等）が増大する。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものである。本発明は、降雪期に除雪の必要がなく、維持管理が容易であり、さらに維持管理非が安価な、太陽光発電システムの設置方法を提供する。

本発明は、以下の太陽光発電システムの設置方法に関する。
［１］地面に固定された架台と、前記架台に固定されたソーラーパネルとを含み、前記ソーラーパネルの受光面が、前記架台の設置面に対して傾斜している、太陽光発電システムの設置方法であって、前記受光面の地面側端部の前方の地面に、降雪時に前記ソーラーパネルの受光面から滑り落ちる雪を溜める雪溜め溝を設け、前記雪溜め溝の容積が、前記ソーラーパネルの受光面から滑り落ちると想定される雪の体積Ａと、前記雪溜め溝に降雪すると想定される雪の体積Ｂとの和から、前記雪溜め溝内で自然融解すると想定される雪の体積Ｃを差し引いた雪の体積Ｄより大きい、太陽光発電システムの設置方法。

［２］地面に固定された架台と、前記架台に固定されたソーラーパネルとを含み、前記ソーラーパネルの受光面が、前記架台の設置面に対して傾斜している、太陽光発電システムの設置方法であって、前記受光面の地面側端部の前方の地面に、降雪時に前記ソーラーパネルの受光面から滑り落ちる雪を溜める雪溜め溝を設け、前記雪溜め溝に水を流す、太陽光発電システムの設置方法。

本発明の設置方法によれば、降雪期に除雪の必要がなく、維持管理が容易であり、さらに維持管理費が安価である。

本発明の太陽光発電システムの設置方法によって設置された太陽光発電システムの全体を示す図である。 本発明の太陽光発電システムの方法によって設置された太陽光発電システムの断面の一例を示す説明図である。 本発明の太陽光発電システムの方法によって設置された太陽光発電システムの断面の他の例を示す説明図である。 本発明の太陽光発電システムの方法によって設置された太陽光発電システムの断面の他の例を示す説明図である。

本発明は太陽光発電システムの設置方法に関する。本発明の太陽光発電シテムの設置方法では、図１に示されるように、複数のソーラーパネル１を横方向に一列に並べて配置する。当該列は一列のみであってもよく、前後に複数列配置してもよい。一列に配置するソーラーパネル１の数や、列の数は特に制限されず、太陽光発電システムの設置箇所の面積、地形等に応じて適宜選択する。

一列に配置する複数のソーラーパネル１は、それぞれ連結して配置してもよいが、保守点検用に所定の間隙をあけて配置することが好ましい。例えば、互いに連結した４つのソーラーパネル毎に、所定の間隔をあけて配置してもよい。一方、列と列との間隔は、後述する雪溜め溝１１の幅に合わせて設定する。

太陽光発電システムでは、通常、これらのソーラーパネル１を、インバータ（図示せず）や二次電池（図示せず）、送電網（図示せず）等と配線を介して接続し；各ソーラーパネル１が発電した電力を、送電網に送出する。

図２に示されるように、上記ソーラーパネル１は、地面に固定された架台２に固定される。図２は、図１の太陽光発電システムのＡ−Ａ’断面図である。ソーラーパネル１は、架台の設置面（地面）１０と、ソーラーパネル１の受光面とが成す角（図２においてαで示される角度）が鋭角になるように固定される。当該角度は、太陽光発電システムの設置箇所の緯度、ソーラーパネルの受光面の向き（方位）、太陽光発電システムの設置面積、ソーラーパネルの配列方法等に応じて適宜選択されるが；通常１０〜４０°程度でありうる。特に、年間を通じて、ソーラーパネル１の受光面に太陽光が直角に入射する時間が長くなるように角度を調整すると、太陽光発電システムの発電効率が高まりやすい。

一方、架台２は、地面に固定可能であり、かつソーラーパネルを所望の角度で支持可能な部材であれば特に制限されない。例えば、等間隔で地面に設置されたコンクリートからなる基礎部材と、当該基礎部材に固定された鉄骨や木材からなる枠組みとからなる部材等でありうる。

上記ソーラーパネル１と架台２との固定方法は特に制限されず、例えばソーラーパネル１と、架台２の枠組みとを、ボルトやねじ等で固定する方法でありうる。

ここで、本発明の太陽光発電システムの設置方法では、各ソーラーパネル１の地面側端部３の前方の地面に、降雪時にソーラーパネル１の受光面から滑り落ちる雪を溜める雪溜め溝１１を設ける。

従来の太陽光発電システムの設置方法では、各ソーラーパネル１の地面側端部３の前方の地面が平坦であるため、降雪量が多くなり、各ソーラーパネル１の受光面から滑り落ちる雪の量が多くなると、ソーラーパネル１の前方に雪が堆積する。その結果、太陽光のソーラーパネル受光面への入射が阻害され、発電量が低下する。したがって、降雪量の多い地域に設置された太陽光発電システムでは、定期的にソーラーパネル１前方の除雪作業が必須であった。

これに対し、本発明の方法では、ソーラーパネル１の受光面から滑り落ちた雪が、雪溜め溝１１内に落下するため、降雪量が多くとも、ソーラーパネル１前方に雪が堆積し難く、発電量が低下し難い。したがって、降雪期に、ソーラーパネル１前方の除雪作業をする必要がなく、太陽光発電システムの維持管理費を安価に抑えられる。

また、従来の太陽光発電システムの設置方法では、各ソーラーパネル１の前方に雑草等が生い茂ると、雑草によって太陽光が遮られてしまい、十分に発電できなくなる。そのため、定期的に除草作業が必要である、との問題もあった。

これに対し、本発明の方法では、ソーラーパネル１の前方の地面が掘り下げられているため、雑草が生い茂ったとしても、太陽光が遮られにくい。したがって、除草作業が不要であり、通年に亘って、太陽光発電システムの維持管理費を安価に抑えられる、という効果もある。

本発明の方法において設置する雪溜め溝１１は、ソーラーパネル１の地面側端部３と平行に設けられた溝であればよく、その形状は特に制限されない。例えば図２に示されるように、断面がＶ字状の溝であってもよく；図３に示されるように、断面がコの字状の溝であってもよく；図４に示されるように、断面がＵ字状の溝であってもよい。これらの中でも、溝の掘削性の観点から、断面がＶ字状の溝であることが好ましい。

また、雪溜め溝１１は、図２に示されるように、溝の表面に土が露出していてもよく、図３及び図４に示されるように、溝の壁面にコンクリート擁壁１２が設置されていてもよい。本発明の方法では、短期に溝を設置でき、施工費用が安く、さらに地面への雪のしみこみが期待でき、地熱によって雪の自然融解が促進される、との観点から、雪溜め溝１１の表面に地面が露出することが好ましい。

雪溜め溝１１の長さは、ソーラーパネル１を横に複数配置した一列の長さ（図１においてＬで示される長さ）より長ければ特に制限されず、各ソーラーパネル１の大きさや、一列に配置するソーラーパネル１の数に応じて適宜選択される。

一方、雪溜め溝１１の幅（図１においてＷで表される間隔）は狭いほうが、小面積に多数のソーラーパネル１を配置できるため好ましいが；前列のソーラーパネル１の影が後列のソーラーパネル１の受光面にかかると、太陽光発電システムの発電効率が低下する。したがって、雪溜め溝１１の幅は、年間を通じて、前列のソーラーパネル１の影が、後列のソーラーパネル１の受光面にかからないような幅に設定することが好ましい。

雪溜め溝１１の深さ、溝の壁面の勾配、及び容積は、後述の実施形態に合わせて適宜設定される。

雪溜め溝１１の両端部は、土またはコンクリート擁壁で堰き止めてもよいが、雪溜め溝１１の一端部、もしくは両端部を給水施設や排水施設と接続してもよい。溝の少なくとも一端が排水路と接続すると、雪溜め溝１１内で融解した雪（水）を、雪溜め溝１１の外部に排出することができる。

雪溜め溝１１は、架台２やソーラーパネル１の設置後に設けてもよく、太陽光発電システムの設置前に設けてもよい。雪溜め溝１１は、重機等で雪溜め溝１１の設置箇所の地面を掘削して設置することができる。また、必要に応じて、溝内部の壁面に、コンクリート擁壁１２を設置する。

ここで、本発明の太陽光発電システムの設置方法は、雪溜め溝の構造によって、二種類の実施形態がある。以下、各実施形態について説明する。

（第一の実施形態）
第一の実施形態は、降雪期にソーラーパネル１から落下した雪を、基本的に雪溜め溝１１に全て溜める形態である。本実施形態では、雪溜め溝を外部の給水施設や排水施設と接続する必要がない。したがって、設備投資を少なくすることができ、さらに維持管理費を安価に抑えることができる。

本実施形態では、降雪期に雪溜め溝１１に堆積すると予想される雪の量を勘案し、雪溜め溝１１の容積を以下のように決定する。雪溜め溝１１の容積とは、架台の設置面１０（地表）から下に掘削した部分の体積とする。

まず、（ｉ）降雪期に前記ソーラーパネル１の受光面から滑り落ちると想定される雪の体積Ａ；つまり、ソーラーパネルの受光面に積雪する雪の量を、［太陽光発電システムの設置地域の降雪期の平均降雪量］、及び［ソーラーパネルの受光面の面積］から算出する。

続いて、(ii)雪溜め溝１１に降雪すると想定される雪の体積Ｂを、［太陽光発電システムの設置地域の降雪期の平均降雪量］、及び［雪溜め溝の開口面積］から算出する。［雪溜め溝の開口面積］は、雪溜め溝の長さ及び幅から決定する。

さらに、（iii）前記雪溜め溝内で自然融解すると想定される雪の体積Ｃを［太陽光発電システムの設置箇所の降雪期の平均気温等］から算出する。

そして、雪溜め溝１１内に堆積すると想定される雪の量Ｄを式（体積Ａ＋体積Ｂ−体積Ｃ）から求め、雪溜め溝１１の容積が、体積Ｄより大きくなるように設定する。また、架台の設置面（地面）１０と、ソーラーパネル１の受光面とが成す角度（図２においてαで示される角度）、落下による雪の圧縮度合い、太陽光発電システムの設置箇所の雪質をさらに勘案して、雪溜め溝内に堆積すると想定される雪の量Ｄを算出してもよい。

雪溜め溝１１の容積は、雪溜め溝の深さ、雪溜め溝の壁面の勾配で調整する。雪溜め溝１１の深さが深ければ、雪溜め溝１１の容積が多くなる。また、雪溜め溝１１の壁面の勾配が急であれば、雪溜め溝１１の容積が多くなる。雪溜め溝１１の壁面の勾配とは、架台の設置面１０（地面）と、雪溜め溝１１の壁面とが成す角度（図２において、βで表される角度）をいう。

ここで、第一の実施形態の雪溜め溝の端部は、前述のように、土またはコンクリート擁壁で堰き止められていてもよいが、溝の少なくとも一端が排水路と接続されていることがより好ましい。雪溜め溝１１の端部が排水路と接続されていると、雪溜め溝１１内で融雪した雪（水）を、雪溜め溝外部に排出することができ、雪溜め溝内に、より多くの雪を溜めることが可能になる。したがって、降雪量が想定量を上回ったとしても、ソーラーパネル１から落下した雪を、雪溜め溝１１に溜めることが可能になる。

（第二の実施形態）
第二の実施形態では、雪溜め溝１１内に水を流し、雪溜め１１内に落下した雪を水で融解、もしくは水流で押し流す形態である。第二の実施形態の雪溜め溝内には、基本的に雪が溜まらない。したがって、本実施形態では、雪溜め溝１１の容積を小さくすることができ、雪溜め溝を設置するための掘削作業が容易である。また、雪溜め溝１１の幅を狭くすることも可能である。

本実施形態の雪溜め溝１１は、降雪期に前記ソーラーパネル１の受光面から滑り落ちる雪を一次的に溜めることが可能であり、かつ所望の量の水を流すことが可能であれば、その容積は特に制限されない。

本実施形態では、雪溜め溝１１の一端を給水施設と接続する。例えば、給水施設は、工業用水や、農業用灌漑用水の給水装置でありうる。一方、雪溜め溝の他端は、排水路等と接続する。これにより、給水施設（一端）から供給された水が、雪溜め溝内を通り、他端から排出される。

雪溜め溝１１内に流す水の量は、特に制限されない。例えば、降雪期に常に一定量の水を流してもよく、日々の気温や降雪量に合わせて調整してもよい。雪溜め溝内に流す水の量が多ければ多いほど、多量の雪を融解したり、雪を水流で押し流すことができる。

本発明の太陽光発電システムの設置方法によれば、降雪期に除雪する必要がない。また、降雪期以外にも、雑草の除去作業等が不要である。したがって、年間を通して、維持管理が容易であり、維持管理費も案間に抑えられる。したがって、世界各地の太陽光発電システムに適用可能である。

１ ソーラーパネル
２ 架台
３ 地面側端部
１０ 設置面（地面）
１１ 雪溜め溝

Claims (2)

1. 地面に固定された架台と、前記架台に固定されたソーラーパネルとを含み、
   前記ソーラーパネルの受光面が、前記架台の設置面に対して傾斜している、太陽光発電システムの設置方法であって、
   前記受光面の地面側端部の前方の地面に、降雪時に前記ソーラーパネルの受光面から滑り落ちる雪を溜める雪溜め溝を設け、
   前記雪溜め溝の容積が、前記ソーラーパネルの受光面から滑り落ちると想定される雪の体積Ａと、前記雪溜め溝に降雪すると想定される雪の体積Ｂとの和から、前記雪溜め溝内で自然融解すると想定される雪の体積Ｃを差し引いた雪の体積Ｄより大きい、太陽光発電システムの設置方法。
2. 地面に固定された架台と、前記架台に固定されたソーラーパネルとを含み、
   前記ソーラーパネルの受光面が、前記架台の設置面に対して傾斜している、太陽光発電システムの設置方法であって、
   前記受光面の地面側端部の前方の地面に、降雪時に前記ソーラーパネルの受光面から滑り落ちる雪を溜める雪溜め溝を設け、
   前記雪溜め溝に水を流す、太陽光発電システムの設置方法。
   

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