JP3192880U

JP3192880U - 太陽光発電システム

Info

Publication number: JP3192880U
Application number: JP2014003354U
Authority: JP
Inventors: 英行栗林; 満廣森下
Original assignee: 東亜テック株式会社
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2024-06-26

Abstract

【課題】作物への日照の影響を最小限に抑えると共に、太陽光発電の効率を最大限に上げることができる農地用の太陽光発電システムを提供する。【解決手段】農地と認定されている土地に設置される太陽光発電システムであって、複数枚の太陽光発電パネルを含む複数の太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールを所定の高さに支持する支持架台２とを備え、前記太陽光発電モジュールにより日陰となる農地領域が、当該太陽光発電モジュールの配置位置に対応する前記農地領域の面積の２５％以下となるように、前記太陽光発電モジュール間の配置間隔、前記太陽光発電モジュールにおける前記太陽光発電パネルの設置高さ、及び、前記太陽光発電モジュールにおける前記太陽光発電パネルの傾斜角度が設定されているものである。【選択図】図２

Description

本考案は、農地に設置される太陽光発電システムに関する。

近年、自然エネルギーの重要さが認識されており、広大な土地に大量の太陽光パネルを設置する大規模な太陽光発電（メガソーラー）事業が拡大している。しかしながら、太陽光発電に適した広大な土地は限られているため、土地を有効活用した太陽光発電システムが求められている。その一つとして、農地（農地法により認定）となっている土地に太陽光パネルを設置して太陽光発電システムを構築することが行われている。

農地に太陽光発電システムを構築する技術として特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、矩形状の底面を有し、農地上に構築される骨組構造体１０と、この骨構造体の頂部に設けた複数の太陽光発電パネル２０とを具備し、骨組構造体１０はその矩形状の底面の側辺に沿い適宜配置される複数の支柱部材１１_１〜５と、これら支柱部材間に適宜張り渡された補強梁部材１３_１〜８とから成り、各支柱部材１１_１〜５の下端部は農地に所謂ビニールハウスを構築する際の支柱部材の埋設手法と同様な手法で該農地に埋設され、骨組構造体１０の補強梁部材１３_１〜８は太陽光発電パネルを着脱自在に固定保持するために使用され、太陽光発電パネル２０が骨組構造体１０の頂部の太陽光透過領域の面積を少なくとも５０％以上覆うよう該頂部上に配設されるものである。

実用新案登録第３１８６５６０号

特許文献１に示す技術は、農地に骨組構造体を設置し、その上に太陽光発電パネルを搭載することで、農地を活用した太陽光発電システムを形成しているが、太陽光発電パネルによる農地への日照の影響が大きく、作物の成長に悪い影響を与えてしまう可能性があるという課題を有する。

本考案は、作物への日照の影響を最小限に抑えると共に、太陽光発電の効率を最大限に上げることができる農地用の太陽光発電システムを提供する。

本考案に係る太陽光発電システムは、農地と認定されている土地に設置される太陽光発電システムであって、複数枚の太陽光発電パネルからなる複数の太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールを所定の高さに支持する支持架台とを備え、前記太陽光発電モジュールにより日陰となる農地領域が、当該太陽光発電モジュールの配置位置に対応する前記農地領域の面積の２５％以下となるように、前記太陽光発電モジュール間の配置間隔、前記太陽光発電モジュールにおける前記太陽光発電パネルの設置高さ、及び、前記太陽光発電モジュールにおける前記太陽光発電パネルの傾斜角度が設定されているものである。

このように、本考案に係る太陽光発電システムにおいては、太陽光発電モジュールにより日陰となる農地領域が、当該太陽光発電モジュールの配置位置に対応する農地領域の面積の２５％以下となるように、太陽光発電モジュール間の配置間隔、太陽光発電モジュールにおける太陽光発電パネルの設置高さ、及び、太陽光発電モジュールにおける太陽光発電パネルの傾斜角度が設定されているため、農作物への影響を最小限に抑えつつ、農地を生かした太陽光による発電を実現することができるという効果を奏する。

本考案に係る太陽光発電システムは、前記太陽光発電パネルの最下点の高さが地上から２メートル以上で、且つ、前記太陽光発電パネルの最上点の高さが地上から４メートル以下とするものである。

このように、本考案に係る太陽光発電システムにおいては、太陽光発電パネルの最下点の高さが地上から２メートル以上で、且つ、前記太陽光発電パネルの最上点の高さが地上から４メートル以下であるため、十分な高さを確保して農地での作業に影響を与えることなく、また、４メートル以下とすることで他の法律による規制を最小限とした太陽光発電システムの構築が可能になるという効果を奏する。

本考案に係る太陽光発電システムは、前記太陽光発電モジュールの重心高さを当該太陽光発電モジュールの東西方向の幅以上とし、前記重心を中心として、前記太陽光発電パネルの南側の最下点の位置が、地上から２メートル以上、前記重心の高さ以下の間に調整され、前記太陽光発電パネルの北側の最上点の位置が、前記重心の高さ以上、地上から４メートル以下の間に調整されているものである。

このように、本考案に係る太陽光発電システムにおいては、前記太陽光発電モジュールの重心高さを当該太陽光発電モジュールの東西方向の幅以上とし、前記重心を中心として、前記太陽光発電パネルの南側の最下点の位置が、地上から２メートル以上、前記重心の高さ以下の間に調整され、前記太陽光発電パネルの北側の最上点の位置が、前記重心の高さ以上、地上から４メートル以下の間に調整されているため、農地への日陰の影響を最小限に抑えつつ、太陽光の発電を効率よく行うことができるという効果を奏する。

本考案に係る太陽光発電システムは、前記太陽光発電モジュールが南北に並設されており、冬至のときの南中時刻における南側の前記太陽光発電モジュールによる日陰が、北側の前記太陽光発電モジュールの前記太陽光発電パネルに掛からないように前記南北の配置位置が設定されているものである。

このように、本考案に係る太陽光発電システムにおいては、太陽光発電モジュールが南北に並設されており、冬至のときの南中時刻における南側の前記太陽光発電モジュールによる日陰が、北側の前記太陽光発電モジュールの前記太陽光発電パネルに掛からないように前記南北の配置位置が設定されているため、太陽の仰角を考慮して農作物への影響を最小限に抑えて、発電効率を上げることができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る太陽光発電システムにおける太陽光発電モジュールを示す図である。第１の実施形態に係る太陽光発電システムにおいて太陽光発電モジュールを支持する支持架台を示す図である。第１の実施形態に係る太陽光発電システムにおける農地の日照時間をシミュレーション条件を示す図である。図３の条件におけるシミュレーション結果を示す図である。第１の実施形態に係る太陽光発電システムの具体的な構築例を示す図である。

以下、本考案の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本考案の第１の実施形態）
本実施形態に係る太陽光発電システムについて、図１ないし図５を用いて説明する。本実施形態に係る太陽光発電システムは、農地法で農地として認定されているような土地において太陽光発電を行うものであり、太陽光発電モジュールにより日陰となる農地領域が、当該太陽光発電モジュールの配置位置に対応する農地領域の面積の２５％以下（農作物に影響がない日照）となるように、太陽光発電モジュール間の配置間隔、太陽光発電モジュールにおける太陽光発電パネルの設置高さ、及び、太陽光発電モジュールにおける太陽光発電パネルの傾斜角度が設定されているものである。

図１は、本実施形態に係る太陽光発電システムにおける太陽光発電モジュールを示す図である。図１において、太陽光発電モジュール１は、複数枚の太陽光発電パネル１１（図１においては、１１Ａ〜１１Ｌの１２枚）からなる。図１の場合は、例示として、およそ縦１メートル×横１．５メートルの太陽光発電パネル１１を格子状に縦６枚、横２枚並べて太陽光発電モジュール１を形成している。各太陽光発電パネル１１Ａ〜１１Ｌは直列接続されており、各太陽光発電パネル１１Ａ〜１１Ｌで発電した電力を合算したものが太陽光発電モジュール１で発電した電力となる。発電した電力は電力系統と連携することで、有効活用される。なお、この太陽光発電モジュール１と電力系統との連携については、周知の技術として広く知られているので詳細は省略する。

太陽光発電モジュール１の太陽光発電パネル１１は、当該太陽光発電モジュール１を搭載する支持架台により、地面から２メートル〜４メートルの領域に支持される。図２は、本実施形態に係る太陽光発電システムにおいて太陽光発電モジュールを支持する支持架台を示す図である。図２（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）は背面図、図２（Ｃ）は正面図である。支持架台２は、太陽光発電パネル１１を搭載する基台２１と、基台２１の四隅の位置（基台２１の四隅に位置する太陽光発電パネル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｋ及び１１Ｌが搭載されている位置）から地面に垂直に延出し埋設されて固定される支柱２２Ａ〜２２Ｄと、支柱２２Ａ〜２２Ｄ間又は支柱２２Ａ〜２２Ｄと基台２１との間を連接する補助部材２３Ａ〜２３Ｇを備えている。太陽光発電モジュール１の面積が大きい程、台風等の風の影響を受けやすくなるため、支柱２２Ａ〜２２Ｄの地面への固定を強固にする必要があると共に、支柱２２Ａ〜２２Ｄや補助部材２３Ａ〜２３Ｇのサイズ、本数等を増加させる必要がある。

図２（Ａ）に示すように、太陽光発電パネル１１は所定の傾斜をつけて支持架台２に搭載されている。この傾斜は南側が低く、北側が高くなるように設置されており、太陽光をできるだけ多く吸収できるようになっている。

本実施形態に係る太陽光発電システムにおいては、農地の日照を確保するために、太陽光発電モジュール１間の配置間隔、太陽光発電モジュール１における太陽光発電パネル１１Ａ〜１１Ｌの設置高さ、及び、太陽光発電モジュール１における太陽光発電パネル１１Ａ〜１１Ｌの傾斜角度が設定されている。以下、具体的に説明する。

図３は、本実施形態に係る太陽光発電システムにおける農地の日照時間をシミュレーション条件を示す図である。図３は、太陽が南に来た場合に、太陽光発電パネル１１の面に対して垂直方向から太陽光が照射されると仮定して、太陽光発電モジュール１が設置された領域に対応する地面がどの程度日陰になるかを求めるものである。図３（Ａ）〜（Ｃ）（（Ａ）は側面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）は背面図）に示すように、太陽光パネル１１は南向きに２０°傾斜しており、最下点が地面から２メートル、最上点が地面から４メートル（重心Ｔの高さが地面から３メートル）となっている。また、太陽光モジュール１の東西方向の幅を３メートルとしている。

このような条件で太陽が東から西に移動した場合に、太陽光発電モジュール１に対応する地面の領域Ｓの日照時間をシミュレーションした。なお、季節ごとの太陽の仰角に関しては、影の位置及び長さに差があるものの、日照の割合には影響がないものとして考慮しない。図４は、図３の条件におけるシミュレーション結果を示す図である。太陽光発電パネル１１の位置が低い南側ほど日陰になる領域が大きく、高くなる北側ほど日陰になる領域が小さくなる。図４の結果から、上記条件の場合、日陰が生じる面積は２４％となる。また、日照時間が最も短くなる南側の端部領域でも半日以上の日照を確保できることが示された。

すなわち、農作業の作業性と他の法律による規制とを考慮して、太陽光発電パネル１１が地面から２メートルから４メートルの間で支持される場合に、太陽光発電モジュール１の重心Ｔの高さが、太陽光発電モジュール１の東西の幅以上となるように設定すると共に、重心Ｔを中心として、太陽光発電パネル１１の南側の最下点の位置が地上から２メートル以上、重心Ｔの高さ以下に調整し、太陽光発電パネル１１の北側の最上点の位置が重心Ｔの高さ以上、地上から４メートル以下に調整することで、農作物に影響が与えない日照の確保が可能となる。

特に、太陽光発電パネル１１の傾斜角度は、雨洗効果があって且つ風などの自然の影響を受けにくくなることが望ましく、具体的には１５°〜２２°、特に２０°程度の傾斜が最も好ましい。

図５は、本実施形態に係る太陽光発電システムの具体的な構築例を示す図である。図５に示す農地は５２メートル×７３メートルの略長方形（太陽光設置の有効面積＝略３５メートル×７３メートル）になっており、その長手方向（７３メートルの辺）は南北に平行になっておらず、およそ北西−南東方向に平行となっており、南北方向から傾いた状態となっている。この場合、農作物に影響を与えることなく太陽光による発電を最大限活用しようとすると、図１に示すような太陽光発電モジュール１（例えば、縦６メートル程度×横３メートル程度）を１６個配設することが可能となる。

各太陽光発電モジュール１Ａ〜１Ｐの太陽光発電パネル１１は、上記で説明したように、地面から２メートルから４メートルの間で支持され、太陽光発電モジュール１の重心Ｔの高さが、太陽光発電モジュール１の東西の幅以上となるように設定されると共に、重心Ｔを中心として、南側の最下点の位置が地上から２メートル以上、重心Ｔの高さ以下、北側の最上点の位置が重心Ｔの高さ以上、地上から４メートル以下に調整されている。これにより、太陽光発電モジュール１Ａ〜１Ｐが設置されている領域の農作物への影響はなくなる。

図５においては、これに加えて、太陽光発電モジュール１相互間の距離も考慮することで、農作物への影響を最小限に抑えている。特に、太陽光の発電効率が高い昼間の時間帯（正午前後の数時間）に他の太陽光発電モジュール１による太陽光発電パネル１１に影ができてしまうと、非常に効率が悪くなってしまう。そこで、本実施形態においては、図５に示すように、南北方向に太陽光発電モジュール１が並設される場合は、冬至のときの南中時刻における南側の太陽光発電モジュール１による日陰が、北側の太陽光発電モジュール１の太陽光発電パネル１１に掛からないように南北間の距離が設定される。具体的には、図５において、太陽光発電モジュール１Ｆの冬至のときの南中時刻における日陰４Ｆが、太陽光発電モジュール１Ｃの太陽光発電パネル１１に掛からないように南北間の距離ｄが設定される。この距離ｄは、各太陽光発電モジュール１の高さ、大きさ、角度、設置場所の緯度・経度等に応じて任意に調整される。

以上のように、本考案に係る太陽光発電システムは、太陽光発電モジュール１により日陰となる農地領域が、当該太陽光発電モジュール１の配置位置に対応する農地領域の面積の２５％以下となるように、太陽光発電モジュール１間の配置間隔、太陽光発電モジュール１における太陽光発電パネル１１の設置高さ、及び、太陽光発電モジュール１における太陽光発電パネル１１の傾斜角度が設定されているため、農作物への影響を最小限に抑えつつ、農地を生かした太陽光による発電を実現することができる。

また、太陽光発電パネルの最下点の高さが地上から２メートル以上で、且つ、太陽光発電パネルの最上点の高さが地上から４メートル以下であるため、十分な高さを確保して農地での作業に影響を与えることなく、また、４メートル以下とすることで他の法律による規制を最小限とした太陽光発電システムの構築が可能になる。

さらに、太陽光発電モジュール１の重心高さを当該太陽光発電モジュール１の東西方向の幅以上とし、重心を中心として、太陽光発電パネル１１の南側の最下点の位置が、地上から２メートル以上、重心の高さ以下の間に調整され、太陽光発電パネル１１の北側の最上点の位置が、重心の高さ以上、地上から４メートル以下の間に調整されているため、農地への日陰の影響を最小限に抑えつつ、太陽光の発電を効率よく行うことができる。

さらにまた、太陽光発電モジュール１が南北に並設されており、冬至のときの南中時刻における南側の太陽光発電モジュール１による日陰が、北側の太陽光発電モジュール１の太陽光発電パネル１１に掛からないように南北の配置位置が設定されているため、太陽の仰角を考慮して農作物への影響を最小限に抑えて、発電効率を上げることができる。

１（１Ａ〜１Ｐ）太陽光発電モジュール
２支持架台
１１（１１Ａ〜１１Ｌ）太陽光発電パネル
２１基台
２２（２２Ａ〜２２Ｄ）支柱
２３（２３Ａ〜２３Ｇ）補助部材

Claims

農地と認定されている土地に設置される太陽光発電システムであって、
複数枚の太陽光発電パネルを含む複数の太陽光発電モジュールと、
前記太陽光発電モジュールを所定の高さに支持する支持架台とを備え、
前記太陽光発電モジュールにより日陰となる農地領域が、当該太陽光発電モジュールの配置位置に対応する前記農地領域の面積の２５％以下となるように、前記太陽光発電モジュール間の配置間隔、前記太陽光発電モジュールにおける前記太陽光発電パネルの設置高さ、及び、前記太陽光発電モジュールにおける前記太陽光発電パネルの傾斜角度が設定されていることを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記太陽光発電パネルの最下点の高さが地上から２メートル以上で、且つ、前記太陽光発電パネルの最上点の高さが地上から４メートル以下であることを特徴とする太陽光発電システム。
請求項２に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記太陽光発電モジュールの重心高さを当該太陽光発電モジュールの東西方向の幅以上とし、
前記重心を中心として、前記太陽光発電パネルの南側の最下点の位置が、地上から２メートル以上、前記重心の高さ以下の間に調整され、前記太陽光発電パネルの北側の最上点の位置が、前記重心の高さ以上、地上から４メートル以下の間に調整されていることを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽光発電システムにおいて、
前記太陽光発電モジュールが南北に並設されており、冬至のときの南中時刻における南側の前記太陽光発電モジュールによる日陰が、北側の前記太陽光発電モジュールの前記太陽光発電パネルに掛からないように前記南北の配置位置が設定されていることを特徴とする太陽光発電システム。