JP2020036399A

JP2020036399A - 太陽光発電装置

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Publication number: JP2020036399A
Application number: JP2018158804A
Authority: JP
Inventors: 長島　彬; Akira Nagashima; 彬長島
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-03-05

Abstract

【課題】太陽光発電装置において、設置時のコスト削減を行うとともに、暴風時の振動を防止し、所定の回動をしないような故障時に対応することで、維持管理費を低減する。【解決手段】太陽光発電モジュール６０を列ごとに回転させる駆動部材を配して、駆動部材を正転逆転させて太陽光発電装置全体の強風時の振動防止や、ひとたび動かなくなったったときの故障原因を直接目視で発見可能にして修理作業を簡潔、確実に行う【選択図】図１

Description

本発明はソーラーシェアリング等で利用するためのモジュール回動システムを合理的に構成して設置時のコスト削減と維持管理費の低減を目的とする。

太陽光発電普及促進するためには、導入全経費が売電のkWh単価の1万倍が目安になる。例えば、平均買電単価より安い売電単価２０円／kWhを実施するためには導入経費が約２０万円／kW以下にすることが一つの目標となる。
太陽光発電は、IC等の材料である半導体級シリコン（純度99.999999999%(11N)以上）の切れ端利用から純度が6N(99.9999%)〜7N(99.99999%)程度のソーラーグレードシリコンの量産によって、価格が大きく下がり、いよいよ全ての発電方式に比べて最も安い発電方法と評価されるに至り、「再生可能エネルギーのみからなる社会」の基幹になる発電方法として、今後の発展がますます期待されはじめている。
このような状況の中、今後約２００年で尽きると言われる化石燃料の寿命問題はもとより、過酷な自然災害を防止するため、その炭酸ガス排出量ゼロを目指し、急速にその使用量を縮小することが最重要課題として浮上し、より太陽光発電を合理的に行う必要がある。

太陽光発電用を行うには大面積の土地が必要で、その用地として、当初は家屋の屋根から始まり、つぎに工業や一次産業の遊休地を利用したメガソーラが各地に出来、その後は日本の買い取り価格が世界の常識からかなり高いことから、安く調達できる外国の資本等によって、里山を伐採し山を崩し造成し、休耕地を砂利で埋め立てその用地としてきた。ここに至って、太陽光発電は「自然を破壊する自然エネルギー」となり、多くの自治体も環境アセスメントに必要性を感じ規制条例などを検討しているのが実情である。メガソーラを平地に作れば、雑草や蔓草の繁茂によってパネルが埋もれることを防止するために敷地を全面舗装したり、防草シートを張ったり、除草剤を高頻度に散布せざるを得ず、山林を太陽光発電敷地として利用するには、森林を伐採して山を崩し造成し、自然破壊を行い、設置後は雑草対策をせざるを得ず、その結果は、雨による土砂災害の危険が増した不毛の大地が出現することになった。

太陽光発電は全ての発電方法に比べ安価になった今、原子力や化石燃料による発電の代替として人類永遠のエネルギー取得手段になったが、それを実現するためには「自然を破壊せずに共存する形」で発電用の広大な土地を確保しなければならない。
その中でその欠点を克服する方法として、支柱を立てて太陽光発電モジュールを空中に設置して空中で太陽光発電を行い、下部の土地を本来の用途に供する方法として「ソーラーシェアリング」の考え方が広く社会の支持を得て、いよいよ普及の段階に入ってきた。

特開２００５−２７７０３８特開２０１５−２１６７６６

しかし地上数m上に太陽光発電のモジュール（パネル）を設置して、巨大台風、大雪、大雨、降灰、降雹、地震など多くの自然災害に長期間耐えること、加えて、設置費用、保守点検費用、更新費用など、あらゆる費用を一層低減していくという残された課題がある。

特許文献１では風圧荷重を低減するために、モジュールをスプリングで所定の傾斜に保持して強風時にはそのスプリングの力に抗して、風の力で水平になるような構造にしているが、構造的に風の流線に対してスプリングが伸びて復帰する分力によって完全に水平に維持すること出来ないこと、また風速の強弱の変動によって振動して風圧荷重を最低に維持することに関して構造的に不十分であった。
特許文献２ではアクチュエータが架台に固定されているので積雪等でモジュール角度を変更するときに、変更するための反力が架台を分解する方向に働き、摩擦接合によって組み立てられた仮設パイプ等の架台は接合部材が外れたり、位置が変わったりして架台が変形する構造上の弱点があることや、多くのモジュールを一度に回動するので、何らかの不具合によってアクチュエータの作動負荷が設定値を超えたとき、その原因になる箇所の発見に手数がかかり、保守点検費用がかさむ問題がある。また多数のモジュールを一度に動かすには連動ロッドや回動部材を組立する工数が増えて設置費用がかさむやリンク機構の総合的な遊隙によって強風でモジュールの一部が振動する問題もある。加えて機構上連動リンクを用いているためモジュールの回動角がおおむね９０度を超えると著しく回動に要する力が大きくなり、機構的な効率が落ちることが問題として残している。

モジュールの傾斜角を変更する方法としてモジュールに固定された回動用アームを直道のアクチュエータを用いずに回動軸を直接回動するウオームギアを減速機付きモータで駆動した大きな回動力を用いて各の軸ごとを個別に駆動する。また架台は架台を構成する柱、梁、ブレースを摩擦接合によって任意の位置に固定するのでなく、所定の位置に穴を開けボルトを穴に通すことにより「一意」に架台の組み立て精度を決める構造にする。

回動する機構が個別の軸になることによって、効率よく回動出来る範囲（モジュールの傾斜角）が１２０度付近まで拡大して、あらゆる自然現象に対応可能とするとともに、組み立て工数を低減して、安価に巨大台風や大雪、地震など多くの自然災害に強い安定したソーラーシェアリングシステム（含む営農形太陽光発電装置）が構築できる。

図１は本案実施例１による全体の斜視図である。図２は真横から見たモジュール６１の回転状態を示す図である。図３は植生と共存可能なメガソーラの形態を示す図である。図４はモジュールを回転する駆動部材の配置を示す図である。図５はモジュールを回動するメカニズム全体を示す透視図である。図６はモジュールを回動するメカニズムのみを示す斜視図である。図７は回動機構駆動部の軸部材の構成図である。図８は駆動機構の減速機に遊星歯車装置を使用した例の斜視図である。図９は傘歯車を用いて全高を低くした構成図である。図１０は被駆動部でのモジュール６０の連結状態を示す図である。図１１は軸受け部材の構造例である。図１２は被駆動部の連結に使用する軸部材７２aの斜視図である。図１３は被駆動部材を所定の位置まで回動制御を行う配線実態図である。図１４は被駆動部材をローカルで回転方向制御する説明図である。図１５は設置場所の天候状況を的確に判断するセンサー設置説明図である。図１６は豪雨を検知するセンサーの構造説明図である。図１７はモジュール６０の構成を示す分解図である。図１８はモジュール６０を裏から見た斜視図である。図１９は架台の平面的な継ぎ手の形状例を示す図である。図２０は架台を平面的な継ぎ手で構成した場合の斜視図である。図２１は架台を平面的な継ぎ手で構成した場合の水平投影図である。図２２は水平部と柱部の継ぎ手が架台角部に来る場合の実施例斜視図である。図２３は水平部と柱部が装置の中側と側面に来る場合の実施例斜視図である。図２４は架台に用いる単管とアルミ素材の断面比較図である。図２５は架台柱の基礎構造例を示す斜視図である。図２６は市販ジャッキベースを利用した架台柱の基礎構造例である。図２７は従来の平行リンク機構によるモジュール回動機構の大略を示す。

モジュール完６０の傾斜角度を変更するための平行リンク機構を廃して単軸のみで駆動出来るよう軸受けの一部に駆動機構を内蔵する駆動部材８４を概略８角形断面の梁材に固定して、前記駆動部材内のモータを制御してモジュールの設置角度を天候に合わせて最適にできるように構成する。

図１は、本発明の実施例１の斜視図であって、水平部材１２、１３をモジュール完６０の大きさに合わせてマス目を作り、モジュールの長手方向にモジュールを支えて回動可能な７２、７２aを梁１２上に等間隔で設置した、軸受け部材外８１，軸受け部材中８２を組み合わせ、駆動部材８４を直列に配置して複数のモジュールを一体として設置場所の天候や太陽の方向に合わせて最適な角度に回動設定出来るようにする。

その設置角度は図２に示すように回動軸が概略南北方向にしたとき午前９時には太陽方向４５度に、太陽が中天に来たときは水平に、午後３時には西に４５度傾斜させることを基本にする。午前９時前や午後３時過ぎまで太陽方向にセットすることは並列設置している他のモジュールに陰を作ることになるので制限を受ける。

ソーラーシェアリングを設置する圃場の多くは東西南北に対して角度のずれがあるのである場所のモジュールの傾斜が最適のなる時刻は緯度経度と前記もずれ角に加えて季節によっても変わるので計算により決定するか、実測から決めればよい。

モジュールの角度を変える頻度は多いほど発電効率は上がるが、リレー等の寿命１０万回から勘案し、短時間おきに太陽を追尾せず、太陽方向に対して３０分遅れた時点で回動を開始して太陽方向に３０分先行するところまで１時間の角度約１５度回動して停止することにしても連続して行うことに比して理論的に０．３３％の損失にとどまるので、モータやリレーの寿命や、駆動部の減速機の耐久時間を大幅に短くできるので推奨される。例えば１日の駆動時間が２００秒とすれば２０年間、毎日動かしても実働時間は約４００時間にとどまり、特段の長期耐久品でない汎用品を使用出来、安価に出来る。

晴れているときはモジュールを太陽方向に向けるが、曇り小雨では水平、豪雨では雨だれによる土壌浸食を避けるために垂直、吹雪では水平、火山噴火等により長い天候不順が続く様なときは圃場を乾かすためにモジュールによって影が生じないように太陽光と平行にモジュールを設定出来ることが農作重視の面から望ましい故に、図２の下欄のように地面に垂直にモジュールを回動できることも必要になる。この角度は豪雨時にも圃場の雨水浸食を軽減することに役立つ。

図３は図１に比較して２倍（１０列）のモジュール完６０を搭載した例である。農作には太陽光が不足して収量や品質に影響が出さないため遮光率の制限があるが、太陽光発電専用地に設置するならば、雑草の繁茂は適度に抑制されるとともに、繁茂した草を乗用草刈り機等で効率良く管理出来るの、で除草剤が不要になり、管理費用が節減出来る。また水害では冠水することの無い「自然と共生出来るメガソーラ」の新しい形態として推奨される。メガソーラとソーラーシェアリングの使用モジュールが共通化することは量産効果がでてさらなるコスト低減が期待出来る。

モジュールの具体的な駆動方法は図10によるように、複数のモジュール完６０をモジュール間の通常軸受け部材８１によってモジュール結合部材兼回転軸部材７２ａを支える中の一ヶ所または数カ所に図４に示すようにモジュール６１の間に駆動部材８４を設置して同軸上の数個以上のモジュールを回動する。

このように直列したモジュール６１ごとに駆動部材８４を設置することは一見無駄のように見えるが、設置時の工程は通常軸受け部材８１を組み付けるか、ある場所に駆動部材８４を使用するかの違いだけになって、設置工程が大幅に増えることが防止出来るとともに、作動不良が生じたとき不良箇所の発見では、動かない等の不良状況を直視出来ることで、図２７のような従来の連動リンク機構を用いた駆動方法の欠点を大幅に改善出来る。

駆動部材８４の出力部は図１２に示すモジュール連結部材７２ａと互換性を維持することが望ましい。図７はその分解図で駆動用のウオームホイール７１をモジュール取り付け部材７２と組み合わせボルト７３，ナット７４で一体化する構造が推奨される。

駆動部材８４の内部の構造は図６においてモータ７７をモータ制御部材７８で回転方向と停止、回転を制御し、その回転力を減速機７６で減速し、駆動ウオーム７５を駆動して前記ウオームホイール７１によって回動軸部材７２に固定されるモジュール完６０を回動させる。

前記駆動機構は図５に示すように駆動部材ケース８４と駆動部材蓋８３によって強固に保持され下部蓋（図示せず）を挟んで前記水平部材１２上に配置固定され、駆動部材８４に直流電力を供給する二本の電力線５８、５９がその端子を接続するワンタッチの防水コネクタ５８ａによって複数の駆動部材８４が駆動される。

図８は駆動部材８４の他の実施例で減速機に遊星歯車列を用いた平歯車列に比してコンパクトな減速機７５ｂ用いた例で有り、回動軸部材７２に適切な位置に凹部を設けて回動角度を正確に停止出来るようリミットスイッチ７９をセットすると良い。

駆動部材８４の他の実施例として図９のように傘歯車を使用し、ウオーム軸を垂直にしてすることによって全高が抑えられてより大きなウオームホイールが使用可能になる。１個の駆動部材４によって駆動されるモジュールの数が多くすることによって設備のkW単価を抑制する効果が生じる。

駆動部材８４を制御する方法には単純に各モータを直流電源とつなぎシーケンサーで極性を制御目的に応じて変えて正逆転させれば良いが、モータ７７出力のバラツキや減速機７６のバラツキ、電源との距離の違いによる電圧降下の差などによって、電力付与の時間制御のみでは時間経過とともに各モジュール６１の設定角度に誤差が累積する場合もある。
小規模の家庭用などでは誤差を無視することが可能であるが、大規模な設備になるに従って分布する駆動部材８４の内部にローカルの自己管理として、毎日原点を確認して開始位置などを常に一定にすることが望ましい。

図１３は駆動部材８４内のリミットスイッチ５７によってモータを電源線５８、５９に電圧が加わっているにもかかわらず、ローカルでモータをリミットスイッチが作動する所定の位置で停止させる回路で、その構成は図１５に示すようにモータを制御するシーケンサー３０の入力端子３２へ風荷重センサー４１、照度センサー４３、積雪センサー４４からの信号を得、シーケンサー内のタイマー機能によって適切な出力信号を出力端子３３に出力し、出力端子に接続された正逆転リレー３６、３７によってモータ駆動電力を電力線５８、５９に適切に供給して、駆動部材８４を駆動する。

モジュール６１の駆動部材８４は前記モジュール６１を適切な向きに２０年間以上正確にセットし続けなければならない。規模が大きくなるに従いシーケンサーから制御電力のみでは電圧不均衡やモータの性能バラツキ、低下などでモジュールの角度にバラツキが生じてくるので、常に適切な定位置への復帰機能を持つことが推奨される。

図１３に示す電力制御回路は駆動部材８４を適切な時刻に適切な方向に駆動させる２本の電源線５８，５９の極性によって駆動部材８４を必要量正逆転する一例で、その制御電力を駆動部材内（ローカル）で切断して駆動部材８４を正確な角度で停止させる制御部材５０ａを駆動部材８４内に加えて正しい停止位置を保つ回路である。

入力スイッチ群３１は駆動部材をどのようなモードで駆動するかを決めるもので、雨量や風力、日照などを検知するスイッチや手動モードを指示するスイッチによって、シーケンサー３０の制御アルゴリズムによって制御出力３３を得てリレーを作動させて駆動部材８４内のモータを駆動して目的のモジュール設定角度を得る。

駆動部材８４内の回路５０（ａ〜＊）ではリミットスイッチ５７等によって正確な水平位置を得るためモータ５１を停止するリレー５４を作動させて常時ONのモータ用接点をタイマー回路５５によって一時的に開きモータを正しい位置で停止させた後にモータ駆動用の電源線５８および５９の電力はシーケンサー３０の出力によって遮断される。

概略１時間後駆動部材８４内のモータ５１はモジュール６１を太陽の進行を予測した所定の角度にするため再始動することになる。そのときシーケンサー３０の出力によってモータ駆動用の電源線５８および５９に電力供給が開始され、タイマー回路５５によって常時ONのモータ用接点をタイマー回路５５によって一時的に開くためモータの始動は直ちに行われないが、タイマー作動時間終了後にモータが始動出来る状態になる。

図１３の回路構成は角度センサーとマイコン制御を用いた一般的な駆動部材８４内に設けての制御に置き換えることもできる。コストと性能、保守管理費用、生産量等、費用全体を考慮して決められる。

図１４は別な実施例として、駆動部材８４内にモータ５１の逆転スイッチ機構を含めたもので、シーケンサー３０の制御電力は極性の変更が不要になり、直流電化された鉄道のごとく、電力供給線５８をプラス電極、金属架台をマイナス電極として、駆動部材８４の電力線が１本にでき現場での工数の増加を防げる。なおモータ５１の正逆転の指令は、小電力の無線スイッチ等で２極双投の電極を持ったリレーを作動させれば容易に行えるので追加の制御配線等が不要になる特徴がある。

モジュール６１の適切な設定角度は晴天時、高曇り、曇り、小雨、大雨、湿雪、吹雪、降灰、強風、暴風などの気象条件に加え、季節の移り変わりなので所定の角度を維持する時間と時刻が変わる。従って単純な天文学的な太陽の方向計算のみのよる設定は適切さを欠くことになり、地域的な天候を考慮した角度に自動的にすることが望ましい。しかし従来行われているような技術として常時回転する風速計と出力がある閾値を超えたときに作動するスイッチ機構の組み合わせのような、一般的な方法による制御では大幅なコストの上昇を招くことになる。雨量や積雪状況のセンサーにおいても同様に、簡易で適切な機構が求められる。

図１６における風圧検知スイッチ４１の構造は風速を測定検知するので無く、閾値の風圧を直接検知することを特徴としていて、その構造はフレキシブルシャフト付のリミットスイッチに円筒状（多角形を含む）の受風部材を組み合わせて全方位から一定の風圧に達したときに風力で直接リミットスイッチがONする機構なので強風日を合理的に安価に把握できる。１５mの風でON する様に設定してその頻度や時間から自動的な台風対策としてモジュール６１を水平に維持するよう回動することが可能になる。

ソーラーシェアリングにおいて小雨の時には雨だれの被害はあまり顕在化しないが、大雨になるとモジュール６１がセル２列の細身でも「雨だれ」が大量になり、土壌を浸食して幼苗や種子を飛ばす被害が生じる。この被害を小さくするにはモジュール６１を垂直に立てることが推奨される。従来の方法として雨量計の測定値等を判断して大雨と判断する方法があるがコストの上昇に問題がある。

図１６における大雨の検知スイッチ４２は雨量を定量的に測定するのでなく、雨滴を受ける図１７の断面図において、マス４２ｂで雨滴を集め、集めた雨水を下部に適度の穴４２ｄで排出して、マス４２ｂ内に雨水が溜まり水面が上昇すると内部に磁石を持つ浮体４２ｅが浮いてリードスイッチ４２ｃの接点をＯＮして大雨を安価に検知する。

積雪があるときは積雪荷重を減じるために適切な時期にモジュール６１上の雪を排除するためモジュール６１の傾斜角度を４５度以上に強める必要がある。積雪の有無のセンシングは図１６における積雪検知スイッチ４４によって行う。前記積雪検知スイッチは「拡散反射形光電センサー」を用いることが推奨される。

太陽光発電は雲の性質によって最適な設定角度がきまる。直射の太陽光を受けるような晴天時は太陽の方向にモジュール６１を向けることで最高の出力を得られるが「高曇り」や曇り、雨天時のように全天が散乱光の「光天井」状態のときは水平にモジュルール６１を設定することが推奨される。

晴天の検知スイッチ４３は街路灯自動点灯センサーを基本技術にして光を受光するカバーの透過率を適正にすることで安価に流用して使用出来る。

モジュール完６０は一般的には周囲をアルミのフレーム材で発電セルを配置したガラス板を４方から保持した形が用いられる。このまま用いることも出来るが、さらにソーラーシェアリング用の細身のパネルとして理想の形を求めると図１９に示すようにハーフセルを直列し、これを２列用いてセル間の配線を一方向のみにし、乾電池のように電極を両側にしてそれぞれ＋極、−極を構成する。

それぞれの極は図１０においてモジュール間で正対して直線の適度に可撓性のある連結用ケーブル部材６４の芯線を直接ターミナルボックス６３内の電極に差し込み導通させる。絶縁外皮は円筒状であるので差し込み部の防水はブーツ６５やVパッキンのような既存のシール技術で足りる。このように構成するとモジュール間の配線が最短になり配線による銅損が減り、装置全体の発電効率上昇に寄与出来る。

前記ハーフセルを用いたモジュール６１は両面ガラス形が望ましい。図１２に示すようにモジュール支持部材６２を用いて両端で挟み、強度のある中央部にモジュール連結部材６６で連結する。さらに中間部の固定を確かにする中間支持材６７で挟み、モジュール完６０を構成する。

このように構成されたモジュール完６０は１セルの不良による発電能力の低下が少なくまたセル間の配線数（バスパー）の自由度が増し、全体に発電効率が上がることが期待される。さらに両面ガラスの使用では縁の凸部が無くせる可能性があり、モジュール６１の上面に堆積する汚染物質を雨で流れ落ち安くなり、汚染による性能劣化を効果的に防止出来る。また積雪時にも雪が引っかからず、より緩い角度で自然落下するので除雪性能が向上する。

加えてモジュール６１のフレームが四方に無いことによって風圧荷重を最小にして、かつ裏面で作物等からの反射光もセルの裏面に潤沢にあたり、全体の発電効率を増すことができる。さらにモジュール完６０を向かい合わせにペアで梱包することで、モジュール１枚当たりの梱包体積が小さくでき、輸送機の積載数が増せて、運送コストが低減出来る。

また、モジュール６１と前記その構成部材６２、６６、６７を工場で組み立てずに輸送し直接エンドユーザーに渡せば、さらに製品単価が低減し輸送コストも低減できるので小規模の家庭用等の仕様で推奨される。一方、大規模の設営業者にはモジュールの組立作業を工場内で安価に大量に効率よく行い、組立済みの完成品としてモジュール観０を供給すれば大規模な設営現場の工期を短縮し人件費用を大きく節約できる。

ソーラーシェアリング用の架台は土地本来の用途を維持するために、地上大略３ｍにモジュールを設置しなければならず、耐風性を上げるため、梁や柱の風圧荷重を出来るだけ増やさないよう、またモジュールによる遮光以上に柱や梁による遮光を増大させないために、出来るだけ細い素材を使用することが望ましい。普及当初の材として外径が４８．６ミリの仮設用の単管が用いられたのもこの理由による。

しかしながら単管の剛性や強度、耐久性、リサイクル性に問題があり、自ずと普及の限界が有る。一方、アルミ押し型製材の使用は、資源量、リサイクル性、軽量化、耐食性等に有利で、定期的に設備が更新されるソーラーシェアリング用の架台として今後の大普及過程では推奨される。

推奨される柱や梁材の断面性能は同じ荷重を受けるとして、アルミの比強度が高いことを利用し、重量が重くならない範囲で強度や剛性を上げることが可能であるが断面性能を大きくすれば太陽光を遮り、また架台の風圧荷重が増し好ましくない。図２２は実寸の比較で単管に対して重くならない範囲という条件の中の比較で、８角形断面のアルミパイプ素材を１辺、５０ミリ、５５ミリ、６０ミリした例で、１辺５０ミリの素材は肉厚が厚くなりパイプのつぶれ変形に強いが剛性が一番劣り、５５ミリの素材は剛性が高く、つぶれ変形の強度も実用域で、１辺６０ミリになると剛性は一番高くなるがパイプ自体のつぶれ変形強度が下がり継手部に強度確保の配慮が必要になる。５５ミリの素材は剛性が高く、つぶれ変形の強度とのバランスが良い。架台メーカーはアルミ素材の選定や熱処理も含めて最適な太さを決定すすれば良い。

継ぎ手は図１９に示すように２次元（Ｔの字、十の字、Ｌの字）の継ぎ手のみを用いれば傾斜地にも対応する図１のような架台が成立する。図２０によってその細部を説明すればＴの字継ぎ手１６aは最も汎用性の高い継ぎ手になり図２１に示すようにモジュール６１を傾斜した土地に設置する場合にも地面とモジュール面が平行に設置出来、特に南方向に下がる土地に設置したとき冬期の発電量が増し、また南からの暴風に対する耐風性も増すことができる。

その詳細な構造は図２０に示すように、モジュール６１の設置平面は南北枠１３、東西枠１２によってモジュール完６０の取り付けピッチに合わせて構成し、南北枠１３は架台構成材として併用し東西梁を柱１１と直交させて架台支持部を構成する。柱にはブレース部材１８を南北梁１２に継ぎ手部材１６ａ、１６ｂを用いて取り付けて柱１１を垂直に維持し、東西方向の剛性は東西の柱１１と柱１１を連結する連結梁１５を用いて、これに東西方向にブレース１９を継ぎ手部材１６ａで柱１１を補強する。

風圧荷重に対して真横の投影面積は少ないほど有利になる。図２１は架台上部のモジュール６１やモジュール支持部材６２を真横の投影図を示し、風荷重を低く抑えられることを表している。柱１１や梁１２の投影面積も風荷重増大の要因であることも表し、見た目の安心感を重視してむやみに太い梁や柱を使用することは避けることが大切である。

傾斜がない平坦な土地では梁材の使用本数を少なくするために、前記連結梁１５とモジュール搭載用の東西枠１２を併用できるよう図２２、図２３に示す直交する３方向、４方向の継ぎ手部材１６ｆ〜１６ｊを用いると良い。

従来の仮設用クランプと単管（鋼管製）による架台はあらゆる土地形状に合致して組み上げることを主体に考えられているが、組み立て寸法にまったく制限無くしたので、一見便利なことであるかわりに、柱が垂直になるよう、梁が水平になるよう組立状態を絶えず測定し修正して組み立てなければならない。精度良く組み立てるには技術と時間を要することとの引き換えの設置の柔軟性と言える。

本案の南北枠１３や東西枠１２や連結梁１５、柱１１、ブレース１８、１９など全ての架台用のアルミ押し型材と継ぎ手部材１６ａ〜１６ｊは正確な位置に組立用の高精度の穴加工を工場内で済ませた部材であり、設置現場に運び穴を通してボルト接合を行う。測定器を用いず、ただ組み上げるだけで高精度の架台を得ることが特徴である。

柱１１用の基礎は概略の所定の位置とレベルに保つことのみ注意して行えばよく、架台の組立は、組み上げた架台上部を基準にして柱１１が垂直になるよう基礎２１の位置を決めれば足りる。図２５において基礎のレベル（水平）は誤差が生じるので設定ボルト２４をゆるめ、上下の調整後に締め付け、固定して土をかぶせることで架台の組立が完成する。

図２６に示すように従来の単管用のジャッキベースはアダプター２７を使用することで利用出来るが浮き上がり防止機能が無いので針金で固定する等の配慮が必要になる。

本装置は営農形の太陽光発電にとどまらず、あらゆる土地を立体的に太陽光発電用地として利用することに有効で、自然を破壊せず、自然と共生出来る人類永遠の再生可能エネルギー取得手段として必要不可欠な手段となる。この意味で「ソーラーシェアリング」という言葉は「営農形農業」以上に広い意味の用語として必然的に生み出され、世界的に普及が始まっている。

低緯度の熱帯地方は強すぎる太陽光によって、作物の生育が阻害されて、飢餓と貧困、略奪などが生じやすいが、本装置の普及によって適度の遮光により、潤沢な温帯の作物が得られる可能性が高く、新しい農作が発展できれば多くの問題を解決できる可能性が高い。

安価で自然災害に強い本装置の普及によって、安価な汎用金属利用の耐久性の高い蓄電池の需要が喚起される。研究途上のナトリウムイオン電池や亜鉛2次電池の実用化で、発電装置と蓄電装置を合わせたコストが電力小売単価を下回ることや、さらには卸売価格以下にさえなれば、太陽光発電が真に自然エネルギー社会の本命の技術になるのである。

日本の年間電力使用量は大略１００００億kWh／年であるがソーラーシェアリングの面積当たりの発電量４０ｋW／反として計算すればその必要面積は２５０万ヘクタールに過ぎず、農地の全面積４６０万ヘクタールに比し十分小さく、農地から無限の電力を得る社会になれば、農業が本来の魅力ある産業として若者の魅力ある職種となり、若者の定着によって農村を蘇らせることが出来る。

地球温暖化を防止するため、一日も早く脱炭素社会を築くため、ソーラーシェアリングはさらに自然と共生し、自然災害に強い特徴を生かし、本案によって部材の費用、施工費用を、装置の費用を下げることが期待される。

Ａ中央制御部
Ｂ柱上部
１１架台の柱
１２東西枠
１３南北枠
１５東西梁
１６継ぎ手１６ａ〜１６ｊ
１８ブレース南北
１９ブレース東西
２０基礎部
２１ベース板
２４ベース取り付けボルト
２５ａジャッキベース
２７アダプター
３０シーケンサー
３１入力センサー群
３２入力端子群
３３出力端子１
３４出力端子２
３５シーケンサー電源
３６正転用リレー
３７逆転用リレー
３８電流制限素子
３９駆動部材の駆動用電源
４１風圧検知スイッチ
４２大雨の検知スイッチ
４３日照検知スイッチ
４４積雪検知スイッチ
５０駆動部材８４内の電気回路（ａ〜ｎ個）
５１モジュール駆動モータ
５２モータ用電流制限素子
５３ダイオード
５４モータ停止用リレースイッチ
５５タイマー回路
５６ダイオード
５７リミットスイッチ
５８電力線
５８ａコネクタ
５９電力線
６０モジュール完（６１〜６７の組み立て完了部材）
６１モジュール
６２モジュール支持部材
６３ターミナルボックス
６４連結用ケーブル部材
６５防水ブーツ
６６モジュール連結部材
６７中間支持材
７１ウオームホイール
７２回動軸部材
７３連結ボルト
７４固定ナット
７５ウオーム
７６減速機
７７モータ
７８モータ制御部材
８１軸受け部材外
８２軸受け部材中
９１回動アーム
９２アクチュエータ
９３連接ロッド

Claims

地面に対し大略３ｍ上の架台に太陽光発電モジュールを展開してソーラーシェアリングを行う太陽光発電装置において、モジュールの傾斜を変更する複数のモジュール持つ太陽光発電装置において、モジュールの傾斜を行うために長さが伸縮するアクチュエータとその力でモジュールを回動するための平行リンク機構を用いずに、モジュール列ごとにモジュールを回転出来る駆動部材を配して、この駆動部材を正転逆転させて太陽光発電装置全体の発電性能の向上と暴風雨や積雪、降灰等の過酷な自然災害に対応することを特徴にしたソーラーシェアリング太陽光発電装置。
モジュールを回転させるための軸を持ち、この軸にウオームホイールを固定して、モータ出力を大きく減速した、前記ウオームホイールと噛み合わせるためのウオームにより駆動し、セルフロック機能を利用して任意の位置に回動・停止して、モジュール列を所定の角度に変更し保持できる機能を持つように、ソーラーシェアリング用の架台の梁上に配置したことを特徴にする請求項１の駆動部材。
全体のモジュールを回動させる全体の制御部（センター）が出力する駆動部材内のモータ駆動用の電力を、モジュールの地面に対する角度を所定の角度に変更するに要する標準的な時間より少し長い間流し続け、駆動部材内のリミットスイッチ等の定常的な位置信号によって駆動部材内（ローカル）の制御回路でモジュール回動用のモータ電力を切断して常に所定の正しい位置に停止させて、変速ギアの効率低下や電圧降下や摩擦抵抗の増大等のあらゆる外乱要因によってモジュール角度設定値を一定に長期間保つことを可能にした請求項１の駆動部材。
モジュールの出力を取り出すターミナルボックスをモジュールの両端にそれぞれに設け、モジュール間の配線を行い、その間に配線用コネクタを用いずに短い直線のケーブルでターミナルボックスへ直に行えるようにした太陽光発電用モジュール。