JP3196260U

JP3196260U - 太陽光発電装置

Info

Publication number: JP3196260U
Application number: JP2014006691U
Authority: JP
Inventors: 白井　豊; 豊白井
Original assignee: 株式会社日本再開発機構
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2024-12-17

Abstract

【課題】太陽光の反射損失を低減して受光効率を高め、発電量を積極的に増大することによって信頼性が高められ、例えば、メガソーラ発電施設にも好適に適用できる太陽光発電装置を提供する。【解決手段】太陽光発電装置１は、東向きの傾斜面を形成するソーラーパネル２と西向きの傾斜面を形成するソーラーパネル３とからなり南北に延びる合掌体４と、この合掌体４を支持する架台６とからなる発電ユニット５を備える。そして、複数の発電ユニット５が東西の間隔Ｗ１を有して互いに平行に隣接配置されているとともに、合掌体４の頂角θと、ソーラーパネル２，３の傾斜方向の長さＬと、発電ユニット５の東西の間隔Ｗ１との相対関係によって、各発電ユニット５への入射光が隣接する発電ユニット５に反射して受光されるようにした。【選択図】図１

Description

本考案は太陽光発電装置に係り、より詳しくは、太陽光の反射損失を低減することにより、受光効率を高めて発電量を増大させ、例えば、メガソーラ発電施設にも好適に適用できる太陽光発電装置に関するものである。

従来、メガソーラ発電施設への適用に好適な太陽光発電装置として、特許文献１に記載のソーラパネルの設置構造が提供されている。このソーラパネルの設置構造の一例を図８，図９に示す。

図８，図９において、ソーラパネルの設置構造５０は、複数のソーラーパネル５１を、設置面５２に対して傾斜させて側面視でΛ字型が連続するように設置している。換言すると、複数のソーラーパネル５１を、設置面５２に対して傾斜させて側面視でＶ字型を形成するとともに当該Ｖ字型が連続するように設置している。そして、複数のソーラーパネル５１を、Ｖ字型の谷方向（図８における左下と右上とを結ぶ方向、図９における奥行きの方向）に連続するように設置している。

Ｖ字型を形成する一方側のソーラーパネル５１は、所定の方位Ｄ１（例えば東）に向けて設置され、Ｖ字型を形成する他方側のソーラーパネル５１は、方位Ｄ１と反対の方位Ｄ２（例えば西）に向けて設置される。また、水平な設置面５２となすソーラーパネル５１の傾斜角度αは、太陽光の照射角度に応じて設定される。

前記構成のソーラパネルの設置構造５０によれば、複数のソーラーパネルを一つの方位に向けて傾斜させて設置する構造のように影が生じないので、多くのソーラパネル５１を効率的に設置することができる。また、ソーラパネル５１に入射した太陽光が反射した場合、この反射光が他のソーラパネル５１に向けて照射され、当該他のソーラパネル５１で受光される。これにより、ソーラパネルの設置構造５０の反射損失を低減でき、多くの電力を発電することがでるとされている。

しかし、前記特許文献１のソーラパネルの設置構造５０では、ソーラパネル５１に入射した太陽光ＳＬ１の反射損失を低減させることで、受光効率を高めて発電量を積極的に増大させるための工夫がなされていない。このため、発電量の増大を期待することができず太陽光発電装置としての信頼性が低い。

特許第５３１５４４０号

本考案は、上記の実情に鑑みて鋭意研究の結果完成したもので、太陽光の反射損失を低減して受光効率を高め、発電量を積極的に増大することによって信頼性が高められ、例えば、メガソーラ発電施設にも好適に適用できる太陽光発電装置の提供を目的とするものである。

前記目的を達成するために、本考案に係る太陽光発電装置は、東向きの傾斜面を形成するソーラーパネルと西向きの傾斜面を形成するソーラーパネルとからなり南北に延びる合掌体と、この合掌体を支持する架台とからなる発電ユニットを備え、複数の発電ユニットが東西の間隔を有して互いに平行に隣接配置されているとともに、合掌体の頂角と、ソーラーパネルの傾斜方向の長さと、発電ユニットの東西の間隔との相対関係によって、各発電ユニットへの入射光が隣接する発電ユニットに反射して受光されるようにしてなることを特徴としている。
なお、前記の「東向き」、「西向き」とは、「真東向き」、「真西向き」を限定して意味するもではなく、「概ね東向き」、「概ね西向き」の意味を含むものである。

前記構成の太陽光発電装置によると、合掌体の頂角と、ソーラーパネルの傾斜方向の長さと、発電ユニットの東西の間隔との相対関係によって、互いに平行に隣接配置されている各発電ユニットへの入射光が相互に反射し合って、相互に効率よく受光し合う形態が生じる。詳しくは、発電ユニット間において、東向きの傾斜面を形成するソーラーパネルへの入射光が反射して、西向きの傾斜面を形成するソーラーパネルに効率よく受光されるとともに、西向きの傾斜面を形成するソーラーパネルへの入射光が反射して、東向きの傾斜面を形成するソーラーパネルに効率よく受光される形態が生じる。これにより、太陽光の反射損失を低減し、発電量を積極的に増大することが可能となる。

前記合掌体の頂角は、鋭角に設定された三角形断面を呈している。

前記三角形断面が二等辺三角形断面であり、頂角が５０度以上７０度以下であるとともに、発電ユニットの東西の間隔が前記ソーラーパネルの傾斜方向の長さの０．５倍以上０．７倍以下に設定されている。

前記架台は、合掌体を支持する本体部と、所定位置に設置されて本体部を支持するアンカーとを備える。

前記本体部は、南北に離隔して互いに対向する一対の山形部材と、各山形部材の上縁を挟んで架設されて南北に延び、各山形部材を互いに連結するとともに前記各ソーラーパネルの上縁を支持する東西一対の上縁支持部材と、各山形部材の下縁を挟んで架設されて南北に延び、各山形部材を互いに連結するとともに前記各ソーラーパネルの下縁を支持する東西一対の下縁支持部材とを備える。

前記アンカーは、掘削用のスクリュー部を下部に設けたスクリュー杭部と、このスクリュー杭部の上端に連設されて本体部を固定支持する支持ヘッドとを備える。

本考案に係る太陽光発電装置によれば、互いに平行に隣接配置されている発電ユニットへの入射光が相互に反射し合って、相互に効率よく受光し合う形態が生じるので、太陽光の反射損失を低減し、発電量を積極的に増大することが可能となり、信頼性を高めることができる。このため、メガソーラ発電施設にも容易かつ好適に適用することが可能となる。

本考案に係る太陽光発電装置の一実施形態の一部を分解して示す概略斜視図である。図１の正面図であり、入射光と反射光の照射態様の事例説明図を兼ねる。図１の右側面図（東側から見た側面図）である。図１の部分平面図であり、入射光と反射光の照射態様の事例説明図を兼ねる。二等辺三角形断面を呈する合掌体の頂角と、各ソーラーパネルの傾斜方向の長さと、発電ユニットの東西の間隔との相対関係の説明正面図である。架台の一実施形態を示す説明図であり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は斜視図、図６（Ｃ）はアンカーの実施形態を示す拡大説明図である。架台の他の実施形態を示す説明図であり、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は斜視図である。従来例の概略斜視図である。図８の正面図である。

以下、本考案に係る太陽光発電装置の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本考案に係る太陽光発電装置の一実施形態の一部を分解して示す概略斜視図、図２は図１の正面図、図３は図１の側面図、図４は図１の部分平面図である。

図１，図２，図３および図４において、太陽光発電装置１は、東（Ｅ）向きの傾斜面を形成するソーラーパネル２と西（Ｗ）向きの傾斜面を形成するソーラーパネル３とからなる複数（実施形態では４つ）の合掌体４と、各合掌体４を支持して南北（Ｓ），（Ｎ）に延びる発電ユニット５を構成する架台６とを備え、複数（本実施形態では３つ）の発電ユニット５が東西の間隔Ｗ１を有して互いに平行に隣接配置されている。なお、各ソーラーパネル２，３のそれぞれは、複数のセルを配列・配線して、強化ガラス、金属枠などでパッケージ化した複数のモジュールによって構成されるアレイと称されるものであり、本実施形態では、長方形の長辺を南北に指向させ、短辺を斜め上下に指向させて配置している。なお、太陽光発電装置１は発電した電力を蓄電するバッテリーや直流電流を交流電流に変換するインバータなどの付属機器類を備えているが、これらは、従来の太陽光発電装置に付設のものと変わらないので図示およびその説明は省略する。

図２において、合掌体４の頂角θは５０度以上７０度以下（本実施形態では６０度）の鋭角に設定されている。このように、頂角θが鋭角に設定されている合掌体４は三角形断面を呈する。また、この三角形断面は、二等辺三角形断面にすることが好ましい。

図５は、二等辺三角形断面を呈する合掌体の頂角と、各ソーラーパネルの傾斜方向の長さと、発電ユニットの東西の間隔との相対関係の説明正面図である。

図５において、発電ユニット５の頂角θ（図２参照）が６０度であると、図５の垂線Ｃとソーラーパネル２との交差角度θ１および垂線Ｃとソーラーパネル３との交差角度θ１は３０度である。ここで、発電ユニット５の間隔Ｗ１は各ソーラーパネル２，３の傾斜方向の長さのＬの０．５倍以上０．７倍以下（図５の実施形態では０．６倍）設定される。

図１，図２，図３において、架台６は、各合掌体４を支持する本体部６０と、設置面７の所定位置に設置されて本体部６０を支持する複数のアンカー６１とを備え、本体部６０は鉄またはアルミ合金からなる組立体によって構成され、アンカー６１は鉄またはアルミ合金製の棒状体からなる。

前記架台６の本体部６０は、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す本体部単体６０Ａを南北に複数個（図３の実施形態では４個）連設したものであり、各本体部単体６０Ａは、南北に離隔して互いに対向する一対の板状の山形部材６０ａ，６０ｂと、各山形部材６０ａ，６０ｂの上縁を挟んで架設されて南北に延び各山形部材６０ａ，６０ｂを互いに連結するとともに前記各ソーラーパネル２，３の上縁を支持する東西一対の上縁支持部材６０ｃ，６０ｄと、各山形部材６０ａ，６０ｂの下縁を挟んで架設されて南北に延び、各山形部材６０ａ，６０ｂを互いに連結するとともに前記各ソーラーパネル２，３の下縁を支持する東西一対の下縁支持部材６０ｅ，６０ｆとを備え、各アンカー６１は、図６（Ｃ）で明らかなように、掘削用のスクリュー部６１ａを下部に設けたスクリュー杭部６１ｂと、このスクリュー杭部６１ｂの上端に連設されて各本体部単体６０Ａを固定支持する円盤状の支持ヘッド６１ｃとを備える。

前記構成の太陽光発電装置１によれば、前述した合掌体４の頂角θと、各ソーラーパネル２，３の傾斜方向の長さＬと、発電ユニット５の東西の間隔Ｗ１との相対関係によって、互いに平行に隣接配置されている各発電ユニット５へ様々な方向から照射される入射光が相互に反射し合って、相互に効率よく受光し合う形態が生じる。詳しくは、各発電ユニット５間において、図２に示すように「午前」では、東向きの傾斜面を形成するソーラーパネル２への入射光ＳＬ１が反射して、西向きの傾斜面を形成するソーラーパネル３に効率よく受光されるとともに、図２に示すように「午後」では、西向きの傾斜面を形成するソーラーパネル３への入射光ＳＬ２が反射して、東向きの傾斜面を形成するソーラーパネル２に効率よく受光される形態が生じる。これにより、太陽光の反射損失を低減し、発電量を積極的に増大することが可能となる。

また、図４に示すように、大きい入射角α１ででソーラーパネル２に入射した入射光線ＳＬ３でも１，２回程度は反射し、小さい入射角α２でソーラーパネル２に入射した入射光線ＳＬ４は、反射を無数に繰り返しつつ発電に寄与することになる

合掌体４は、その頂角θが鋭角（６０度）に設定された三角形断面を呈していることにより、隣接する発電ユニット５間において、東向きの傾斜面を形成するソーラーパネル２からの反射光の西向きの傾斜面を形成するソーラーパネル３への受光効率が一層高められるとともに、西向きの傾斜面を形成するソーラーパネル３からの反射光の東向きの傾斜面を形成するソーラーパネル２への受光効率も一層高められる形態の確保が容易になされ、太陽光の反射損失をより一層低減し、発電量をより一層増大することが可能となる。

三角形断面が二等辺三角形断面であり、合掌体４の頂角θ（図２参照）は５０度以上７０度以下（図示例では６０度）に設定され、したがって、図５のように、垂線Ｃとソーラーパネル２との交差角度θ１および垂線Ｃとソーラーパネル３との交差角度θ１が２５度以上３５度以下（図示例ではθ１が３０度）であり、かつ、発電ユニット５の間隔Ｗ１が各ソーラーパネル２，３の傾斜方向の長さのＬの０．５倍以上０．７倍以下（図示例では０．６倍）に設定された条件であると、隣接する発電ユニット５間においてなされる反射光の受光が隣接する発電ユニット５同士で均等になされるので、受光効率がより一層高められる形態の確保が容易となって、反射損失をより一層低減しして、発電量をより一層増大することが可能となる。

また、架台６は、本体部６０に含まれる複数の本体部単体６０Ａと、この本体部単体６０Ａを支持する複数のアンカー６１とからなる構造が簡素なものでありながら、高い剛性を得ることができるとともに高精度の組み立てが容易である。そのため、各ソーラーパネル２，３を確実且つ堅固に支持することができるばかりか、太陽光発電装置１構築現場における組み立て能率および組み立て精度が高められて、太陽光発電装置１の構築能率および構築精度向上に寄与することが可能となる。

各本体部単体６０Ａは、南北に離隔して互いに対向する一対の山形部材６０ａ，６０ｂと、東西一対の上縁支持部材６０ｃ，６０ｄと、東西一対の下縁支持部材６０ｅ，６０ｆとからなる簡素な構造でありながら、高い剛性が確保される。このため、複数個連設した本体部単体６０Ａからなる本体部６０によって、各ソーラーパネル２，３を確実且つ堅固に支持した合掌体４を構成することが可能となる。

前記各アンカー６１は、掘削用のスクリュー部６１ａを下部に設けたスクリュー杭部６１ｂと、このスクリュー杭部６１ｂの上端に連設されて本体部６０を固定支持する円盤状の支持ヘッド６１ｃとを備え、鉄またはアルミ合金製の棒状体によって構成されているので、高い剛性で本体部６０を支持することが可能である。また、回転昇降式掘削装置の回転駆動部でよりスクリュー杭部６１ｂの上端部近傍を把持して、掘削用のスクリュー部６１ａの下端を掘削所定位置に対応させた状態で軸まわりに回転させながら押し下げることによって、土質の如何を問わず、スクリュー杭部６１ｂを所定の設置位置に正確且つ容易に設置し、この状態でスクリュー杭部６１ｂ上端の円盤状の支持ヘッド６１ｃによって本体部６０を適宜強固に固定支持することができる。しかも、掘削用のスクリュー部６１ａの「抜け防止作用」により、各アンカー６１の抜けが確実に防止される。

測定日：平成２６年４月１０日
測定ポイント：緯度：３１．８３４６°Ｎ、経度：１３０．４１４６°Ｅ
測定場所：鹿児島県薩摩川内市入来町
仕様：ソーラーパネル２．０平方メートル／１枚
上記の条件下で測定した本考案に係る太陽光発電装置による発電量と、従来より周知の迎角可変式の平置き型太陽光発電装置による発電量との比較例を表１に示す。なお、表１において、測定時以外の各数値は上記２．０平方メートルのソーラーパネル１枚当たりの平均電流値を示す。したがって、各電流値に基づいてソーラーパネル１枚当たりの発電量が知得される。
(表１)
┌─────┬────┬────┬──────┐
│ 測定時 │本考案 │本考案 │ 平置き │
├─────┼────┼────┼──────┤
│ │東面 │ 西面 │ 南面 │
├─────┼────┼────┼──────┤
│ ８：００│０．１３│０．０６│０．１２２６│
├─────┼────┼────┼──────┤
│１０：００│１．７５│０．１５│０．２０２３│
├─────┼────┼────┼──────┤
│１２：００│１．１８│０．８５│０．２２３２│
├─────┼────┼────┼──────┤
│１４：００│０．２９│１．２３│０．１８５６│
├─────┼────┼────┼──────┤
│１６：００│０．０９│０．５１│０．０９２３│
└─────┴────┴────┴──────┘

表１より、本考案に係る太陽光発電装置が従来の迎角可変式の平置き型太陽光発電装置の発電量よりも小さいのは、午前中の西面が２回、午後の東面が１回のみで、それ以外は全て本考案に係る太陽光発電装置の発電量が従来の迎角可変式の平置き型太陽光発電装置の発電量よりも大きいことが明らかである。また、測定日が春分点に近く、８時（８：００）の西面と１６時（１６：００）の東面を最少、１２時（１２：００）の東面と１４時（１４：００）の西面を最大として概ね対称性が現れていることから、測定数値は実際を反映していると判断することができる。

図７は架台６の他の実施形態を示す説明図であり、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は斜視図である。なお、図７（Ａ），図７（Ｂ）において、前記図６（Ａ），図６（Ｂ）および図６（Ｃ）で説明した架台６と同一部分には、同一符号を付して重複する構造および作用の説明は省略する。

図６に示す架台６と図７に示す架台６との相違点は、本体部６０に含まれる各本体部単体６０Ａの山形部材６０ａ，６０ｂにあり、図６の第１実施形態では、板材からなる山形部材６０ａ，６０ｂを採用しているが、図７の第２実施形態では、アングル組によって構成した山形部材６０ａ，６０ｂを採用している点である。図７のような構成であっても、図６に示す架台６と同様の作用効果を発揮することができる。

本考案は、前記実施形態のみに限定されるものではなく、その趣旨および技術思想を逸脱しない範囲であれば、構造変形が可能である。

本考案の太陽光発電装置は、太陽光の反射損失を低減することにより、受光効率を高めて発電量を増大させることが可能であることにより、メガソーラ発電施設において有用である。

１太陽光発電装置
２東向きの傾斜面を形成するソーラーパネル
３西向きの傾斜面を形成するソーラーパネル
４合掌体
５発電ユニット
６架台
６０本体部
６０Ａ本体部
６０ａ山形部材
６０ｂ山形部材
６０ｃ上縁支持部材
６０ｄ上縁支持部材
６０ｅ下縁支持部材
６０ｆ下縁支持部材
６１アンカー
６１ａ掘削用のスクリュー部
６１ｂスクリュー杭部
６０ｃ支持ヘッド
Ｌソーラーパネルの傾斜方向の長さ
Ｗ１発電ユニットの東西の間隔
θ 合掌体の頂角
ＳＬ１〜ＳＬ４入射光線（入射光）

Claims

東向きの傾斜面を形成するソーラーパネルと西向きの傾斜面を形成するソーラーパネルとからなり南北に延びる合掌体と、この合掌体を支持する架台とからなる発電ユニットを備え、複数の発電ユニットが東西の間隔を有して互いに平行に隣接配置されているとともに、合掌体の頂角と、ソーラーパネルの傾斜方向の長さと、発電ユニットの東西の間隔との相対関係によって、各発電ユニットへの入射光が隣接する発電ユニットに反射して受光されるようにしてなることを特徴とする太陽光発電装置。
請求項１に記載した太陽光発電装置において
前記合掌体の頂角は、鋭角に設定された三角形断面を呈している太陽光発電装置。
請求項１又は２に記載した太陽光発電装置において
前記三角形断面が二等辺三角形断面であり、頂角が５０度以上７０度以下であるとともに、発電ユニットの東西の間隔が前記ソーラーパネルの傾斜方向の長さの０．５倍以上０．７倍以下に設定されている太陽光発電装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載した太陽光発電装置において
前記架台は、合掌体を支持する本体部と、所定位置に設置されて本体部を支持するアンカーとを備える太陽光発電装置。
請求項４に記載した太陽光発電装置において
前記本体部は、南北に離隔して互いに対向する一対の山形部材と、各山形部材の上縁を挟んで架設されて南北に延び、各山形部材を互いに連結するとともに前記各ソーラーパネルの上縁を支持する東西一対の上縁支持部材と、各山形部材の下縁を挟んで架設されて南北に延び、各山形部材を互いに連結するとともに前記各ソーラーパネルの下縁を支持する東西一対の下縁支持部材とを備える太陽光発電装置。
請求項４又は５に記載した太陽光発電装置において
前記アンカーは、掘削用のスクリュー部を下部に設けたスクリュー杭部と、このスクリュー杭部の上端に連設されて本体部を固定支持する支持ヘッドとを備える太陽光発電装置。