JP2018093854A - 農業用ソーラーパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光発電と植物育成を同時に効率的に行うことが出来る農業用ソーラーパネルを提供することを目的としている【解決手段】農業用ソーラーパネル６は太陽電池１と、太陽電池１を収めるフレーム２と、フレーム２内に前記太陽電池１を固定する支持枠３と、フレーム２内に設けられた拡散板４とＬＥＤ７より構成される。【選択図】図１
Description
特に農地で使用するに適した農業用ソーラーパネルに関するものである。
一般の発電に使われるソーラーパネルはソーラーセルを複数枚びっしり並べて１枚のソーラーパネルにした構造となっている。
そのような構造をしたソーラーパネルを農業用として使う場合は、影ができにくくするため長方形の形状をしたものがよく使われる。（例えば非特許文献１参照）
そのような構造をしたソーラーパネルを農業用として使う場合は、影ができにくくするため長方形の形状をしたものがよく使われる。（例えば非特許文献１参照）
ソーラーシェアリング協会
しかしながら、前記従来の構成では発電に必要なソーラーパネルによって生ずる影はパネルサイズが通常一辺が１ｍ近くあるため大きな影を生じる。またソーラーパネルの発電効率を高めるため３０度前後の仰角をつけて取り付けるが、太陽高度が低い冬季においてソーラーパネルの影が他のパネルに影響しないようにするために十分間隔をあけて取り付けなければならない。
ソーラーパネルを隙間をあけて設置するため太陽高度が高い夏季においては、植物に太陽光を照射する日照部の面積も大きなものとなる。太陽の移動とともに日影、日照部も移動するが、日影部、日照部ともに大きいため日影部から日照部、日照部から日影部に変化するまでに長時間かかり、このため日影部にある植物は太陽光不足により、日照部にある植物は強い太陽光により長時間成長が阻害される恐れがあった。
本発明は、前記従来の課題を解決するだけでなく、発電によって生じた電力をＬＥＤを用いて光に変換し植物に照射することにより、植物の育成期間を短縮したり、糖度などの品質を向上させ、更には防虫効果により収量増加を図ったりすることを可能にする農業用ソーラパネルを提供することを目的としている。
ソーラーパネルを隙間をあけて設置するため太陽高度が高い夏季においては、植物に太陽光を照射する日照部の面積も大きなものとなる。太陽の移動とともに日影、日照部も移動するが、日影部、日照部ともに大きいため日影部から日照部、日照部から日影部に変化するまでに長時間かかり、このため日影部にある植物は太陽光不足により、日照部にある植物は強い太陽光により長時間成長が阻害される恐れがあった。
本発明は、前記従来の課題を解決するだけでなく、発電によって生じた電力をＬＥＤを用いて光に変換し植物に照射することにより、植物の育成期間を短縮したり、糖度などの品質を向上させ、更には防虫効果により収量増加を図ったりすることを可能にする農業用ソーラパネルを提供することを目的としている。
前記従来の課題を解決するために、本発明のソーラーパネルはフレーム内に複数の小型な太陽電池を隙間をあけて取り付け、その隙間に拡散板を取り付ける。さらに太陽電池の裏側にＬＥＤを取り付けて一枚のソーラーパネルとしたものである。
更に本発明のソーラーパネルを地面に対して水平に取り付けることにより、パネルを密着して取り付けてもお互いの影が影響しあうことがなく、多くのパネルが取り付けられる。
ソーラーパネルを水平に取り付けるためＬＥＤの光は特に角度調整することなく真下の植物を照射できる。これにより植物にＬＥＤ光線を照射する場合、別にＬＥＤ器具を用意する必要がない。
更に本発明のソーラーパネルを地面に対して水平に取り付けることにより、パネルを密着して取り付けてもお互いの影が影響しあうことがなく、多くのパネルが取り付けられる。
ソーラーパネルを水平に取り付けるためＬＥＤの光は特に角度調整することなく真下の植物を照射できる。これにより植物にＬＥＤ光線を照射する場合、別にＬＥＤ器具を用意する必要がない。
本発明のソーラーパネルは効率のよいソーラーシェアリングシステムを提供できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
本発明は太陽電池１と、太陽電池１を複数個収めるフレーム２と、フレーム２内に太陽電池１を固定する支持枠３と、フレーム２内に設けられた拡散板４と太陽電池１の裏側に取り付けられたＬＥＤ７より構成され、ソーラーパネル上に照射した太陽光の一部は太陽電池に当たり発電し、残りの太陽光は拡散板４を通して拡散され平均化されて植物に照射される。このため植物に過剰な光が当たったり、影ができることがなくなり植物を順調に育成することが出来る。
太陽電池１により発電された電気は直接またはバッテリーを介して照明、エアコンその他の電気負荷に供給される。またバッテリーに充電された電気エネルギーは必要に応じてＬＥＤ７に供給され発光し植物を照らし植物の成長を促す。
本発明は太陽電池１と、太陽電池１を複数個収めるフレーム２と、フレーム２内に太陽電池１を固定する支持枠３と、フレーム２内に設けられた拡散板４と太陽電池１の裏側に取り付けられたＬＥＤ７より構成され、ソーラーパネル上に照射した太陽光の一部は太陽電池に当たり発電し、残りの太陽光は拡散板４を通して拡散され平均化されて植物に照射される。このため植物に過剰な光が当たったり、影ができることがなくなり植物を順調に育成することが出来る。
太陽電池１により発電された電気は直接またはバッテリーを介して照明、エアコンその他の電気負荷に供給される。またバッテリーに充電された電気エネルギーは必要に応じてＬＥＤ７に供給され発光し植物を照らし植物の成長を促す。
（実施の形態）
図１は、本発明に使用する太陽電池１の裏面図を示すものである。
図１において、太陽電池１の裏面に放熱板付きのＬＥＤ７をエポキシ樹脂のような高温に耐える接着剤で接着ないしは専用コネクタで固定する。ＬＥＤ７は防水のために透明樹脂でコーティングする。
図２は、本発明の実施の形態１における農業用ソーラーパネル６の裏面概略図を示すものである。
図２において、フレーム２内に複数の太陽電池１を間隔をあけて支持枠３に取り付ける。支持枠３には太陽電池１の取り付け枚数を自由に変えられるよう適当な間隔をあけてビス穴が設けられている。
間隔をあけて取り付けられた太陽電池１間には拡散板４が取り付けられる。なお太陽電池１は図１に示すＬＥＤ付の太陽電池でなくともよい。
以上のように構成されたソーラーパネルについて、以下その動作、作用を説明する。
図１は、本発明に使用する太陽電池１の裏面図を示すものである。
図１において、太陽電池１の裏面に放熱板付きのＬＥＤ７をエポキシ樹脂のような高温に耐える接着剤で接着ないしは専用コネクタで固定する。ＬＥＤ７は防水のために透明樹脂でコーティングする。
図２は、本発明の実施の形態１における農業用ソーラーパネル６の裏面概略図を示すものである。
図２において、フレーム２内に複数の太陽電池１を間隔をあけて支持枠３に取り付ける。支持枠３には太陽電池１の取り付け枚数を自由に変えられるよう適当な間隔をあけてビス穴が設けられている。
間隔をあけて取り付けられた太陽電池１間には拡散板４が取り付けられる。なお太陽電池１は図１に示すＬＥＤ付の太陽電池でなくともよい。
以上のように構成されたソーラーパネルについて、以下その動作、作用を説明する。
まず、農業用ソーラーパネル６に降り注ぐ太陽光のうち、太陽電池１に当たった太陽光は太陽電池１により電気を発生する。発生した電気は直接またはバッテリーなどで蓄電され負荷に供給される。
拡散板４を通り抜けた太陽光は拡散され平均化されて植物に当たり植物を育てる。
植物に降り注ぐ太陽光の強さは晴天時で１０万ｌｕｘあり、ほとんどの植物にとってはこの値は強すぎ長時間さらされると成長が阻害される。また日影部の照度は晴天時で１万ｌｕｘ、曇天日では５千ｌｕｘ程度で弱い光でも育つ一部の植物以外にとっては光の強さは不足でやはり長時間その状態が続くと成長が阻害される。
しかしながら、本実施の形態の拡散板４により、太陽光が拡散され影部および強い光の当たる日射部がなくなる。これにより植物全体に常に均一な太陽光が当たり育成を阻害する要因がなくなり健全な成長が促される。
拡散板４を通り抜けた太陽光は拡散され平均化されて植物に当たり植物を育てる。
植物に降り注ぐ太陽光の強さは晴天時で１０万ｌｕｘあり、ほとんどの植物にとってはこの値は強すぎ長時間さらされると成長が阻害される。また日影部の照度は晴天時で１万ｌｕｘ、曇天日では５千ｌｕｘ程度で弱い光でも育つ一部の植物以外にとっては光の強さは不足でやはり長時間その状態が続くと成長が阻害される。
しかしながら、本実施の形態の拡散板４により、太陽光が拡散され影部および強い光の当たる日射部がなくなる。これにより植物全体に常に均一な太陽光が当たり育成を阻害する要因がなくなり健全な成長が促される。
また、本実施の形態では太陽電池１の面積と拡散板４の面積を変えることにより植物に当たる太陽光の強さを簡単に変えることが出来る。
日没後、例えばＬＥＤ７を赤色ＬＥＤとして数時間点灯しその光を植物に照射すると植物の成長が促されたり、イチゴなどでは甘みが増す。
ＬＥＤをパルス点灯して植物に照射すると連続点灯するよりも更に成長が早まる。
またＬＥＤは紫外線を含まないために波長に関係なく多くの虫に対して防虫効果がある。黄色のＬＥＤは特に防虫効果が高い。
このように昼間余剰の太陽光を電気に変えバッテリーなどに蓄え、夜間その電力をＬＥＤに供給して発光させ植物に照射すると成長が加速されるだけでなく、品質向上や防虫効果による産量の増加が見込まれる。
またＬＥＤは紫外線を含まないために波長に関係なく多くの虫に対して防虫効果がある。黄色のＬＥＤは特に防虫効果が高い。
このように昼間余剰の太陽光を電気に変えバッテリーなどに蓄え、夜間その電力をＬＥＤに供給して発光させ植物に照射すると成長が加速されるだけでなく、品質向上や防虫効果による産量の増加が見込まれる。
本発明の第２の実施形態２にかかる農業用ソーラーパネル６を図３に示す。拡散板４がスリット状になるように太陽電池１を配置している。
図４は農地に設けられた架台５に本発明の農業用ソーラーパネル６を設置し植物育成と太陽光発電を同時に行うシステム、いわゆるソーラシェアリングシステムの概略図である。
農業用ソーラーパネル６はほぼ水平取り付けられる。
農業用ソーラーパネル６の表面の汚れを雨水などで取り除くために５度以下の角度をつけて取り付けることもある。また鳥害を防ぐため農業用ソーラーパネル６の上に細い糸を張ることがある。
農業用ソーラーパネル６はほぼ水平取り付けられる。
農業用ソーラーパネル６の表面の汚れを雨水などで取り除くために５度以下の角度をつけて取り付けることもある。また鳥害を防ぐため農業用ソーラーパネル６の上に細い糸を張ることがある。
植物は太陽光が強くなるにつれて光合成が盛んになりよく成長するが、ある強さ以上になると光合成量は一定となりそれ以上光が強くなっても光合成量は変化しなくなる。その点を光飽和点と呼んでいるが、植物によりこの光飽和点は異なる。
例えば強い光を必要とするスイカ、トマトでは７０〜８０ｋｌｕｘ、比較的強い光を必要とする稲、キュウリ、カブ、ブドウでは４０〜５５ｋｌｕｘ、強い光を必要としないイチゴ、レタス、サツマイモで２０〜３０ｋｌｕｘ、弱い光で成長するアザレア、プリムラ、シクラメンでは５〜１０ｋｌｕｘ程度である。
一方太陽光は真夏の日中では１００ｋｌｕｘ、曇天日で５０ｋｌｕｘ、この値は一部の植物を除いて光飽和点以上で必要のない強さである。場合によっては有害で成長を阻害する恐れもある。
太陽電池１の面積と拡散板４の面積比を１：１とすると植物に照射される太陽光の強さは晴天日で５０ｋｌｕｘ、曇天日で２５ｋｌｕｘの照度が得られ強い光を必要としないイチゴやレタス、サツマイモなどに適している。
例えば強い光を必要とするスイカ、トマトでは７０〜８０ｋｌｕｘ、比較的強い光を必要とする稲、キュウリ、カブ、ブドウでは４０〜５５ｋｌｕｘ、強い光を必要としないイチゴ、レタス、サツマイモで２０〜３０ｋｌｕｘ、弱い光で成長するアザレア、プリムラ、シクラメンでは５〜１０ｋｌｕｘ程度である。
一方太陽光は真夏の日中では１００ｋｌｕｘ、曇天日で５０ｋｌｕｘ、この値は一部の植物を除いて光飽和点以上で必要のない強さである。場合によっては有害で成長を阻害する恐れもある。
太陽電池１の面積と拡散板４の面積比を１：１とすると植物に照射される太陽光の強さは晴天日で５０ｋｌｕｘ、曇天日で２５ｋｌｕｘの照度が得られ強い光を必要としないイチゴやレタス、サツマイモなどに適している。
太陽電池１の面積と拡散板４の面積比を１：１として、１反の農地に水平に取り付けた場合、年間発電量はおおよそ１０万ｋｗｈとなる。電気料金をｋｗｈ当たり１４円（ＮＥＤＯ：２０２０年目標値）と仮定すると年間１４０万円相当の電気を生み出す。農地の１反当たりの生産金額は育てる作物によっても異なるが平均で１０万円とすると、１反当たりの生産額は１５倍となり農家の収入は大幅に増える。発生した電気を自家、または地域で利用すれば電気料金が大幅に下がり、この安い電気を利用して農村部に新しい産業が生まれる。
ソーラーシェアリングシステムにおいて、太陽光エネルギーを植物育成と発電にどのように割り振ればよいかという点に関しては、植物育成に関しては晴天日、曇天日、気温、雨量、地域など多くの要因が関係するために今のところ明確なデーターはなく、全国各地で実証実験が始まったばかりである。
本発明の農業用ソーラーパネルは、太陽光エネルギーを発電と植物にどのように割り振るかが自由に変えられるので、実証実験をする場合非常に有利である。
本発明の農業用ソーラーパネルは、太陽光エネルギーを発電と植物にどのように割り振るかが自由に変えられるので、実証実験をする場合非常に有利である。
農地でもソーラーシェアリングシステムの設置が可能となる。
１ 太陽電池
２ フレーム
３ 支持枠
４ 拡散板
５ 架台
６ 農業用ソーラーパネル
７ ＬＥＤ
２ フレーム
３ 支持枠
４ 拡散板
５ 架台
６ 農業用ソーラーパネル
７ ＬＥＤ
Claims (2)
- 太陽電池１と、前記太陽電池１を複数個収めるフレーム２と、前記フレーム２内に前記太陽電池１を固定する支持枠３と、前記フレーム２内に設けられた拡散板４と前記太陽電池１の裏側に取り付けられたＬＥＤ７より構成されたことを特徴とする農業用ソーラーパネル。
- ほぼ水平に取り付けたことを特徴とする農業用ソーラーパネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016257912A JP2018093854A (ja) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | 農業用ソーラーパネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016257912A JP2018093854A (ja) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | 農業用ソーラーパネル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018093854A true JP2018093854A (ja) | 2018-06-21 |
Family
ID=62631890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016257912A Pending JP2018093854A (ja) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | 農業用ソーラーパネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018093854A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112997773A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-22 | 江苏嘉仁建设工程有限公司 | 一种温室大棚用光照调节装置 |
| JP7249077B1 (ja) | 2022-03-01 | 2023-03-30 | ひかり屋根株式会社 | ソーラーシェアリングシステム |
-
2016
- 2016-12-16 JP JP2016257912A patent/JP2018093854A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112997773A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-22 | 江苏嘉仁建设工程有限公司 | 一种温室大棚用光照调节装置 |
| JP7249077B1 (ja) | 2022-03-01 | 2023-03-30 | ひかり屋根株式会社 | ソーラーシェアリングシステム |
| WO2023166965A1 (ja) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | ひかり屋根株式会社 | ソーラーシェアリングシステム |
| JP2023127531A (ja) * | 2022-03-01 | 2023-09-13 | ひかり屋根株式会社 | ソーラーシェアリングシステム |
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