JP5379620B2 - 水上浮上型太陽電池発電装置 - Google Patents
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Description
また、太陽電池には高い構造物や樹木などの陰が位置しないように、太陽電池を設置する必要がある。
この洋上設置型の太陽電池設置構造は、発泡樹脂性フロートを複数個配置し、その上に骨格を形成するフレームと天板を配置したものである。フロート上にフレームや台座を配置する場合、太陽電池の重量により台座やフレームが撓まぬように台座やフレームの強度を設計する必要がある。このため、強固な材料とする必要があり、材料重量の増加や材料コストのアップに繋がる。
図1は、本発明の水上浮上型太陽電池発電装置の実施形態を示す斜視図である。図2は、図1に示す水上浮上型太陽電池発電装置のフロートを示す斜視図である。
図1に示す水上浮上型太陽電池発電装置1は、海上、湖やダム等の水上Wに太陽電池2を設定して浮上させるために用いられる。
図2に示す例では、架橋ポリエチレン製の円柱状の発泡材11を例えば5本横に並べることで構成されたフロート10を示している。図2に示すように、フロート10は5本の発泡材11により構成されているが、特に本数は限定されない。
発泡材の材質は押出成形できる樹脂であればよく、熱可塑性樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリウレタン、熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル等が可能であるが、これらの中でも、耐候性、比重、コスト、量産性の面から、発泡材の材質はポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましい。強度の点から、樹脂は架橋しているのが好ましく、電子線架橋、有機過酸化物等の架橋剤により架橋できる。
10KW÷0.1KW/m2÷0.3 =333m2
の面積が必要となる。この場合に、発泡材11の長さSは135m、発泡材11により構成されるフロート10の幅Tを2.5mとする。円形状の発泡材11の外径は50cmとする。
発泡材11の表面密度を高めることにより、発泡材11の表面の外傷や劣化を防ぐことは可能であるが、本発明の実施形態では、発泡材11は屋外で使用するために、紫外線による発泡材11の劣化が予想される。このため、発泡材11の全面もしくは紫外線の受光面に耐紫外線用塗料12を塗布する。耐紫外線用塗料12としては特には限定しないが、シリコン配合型の塗料などを使用することができる。
アモルファス太陽電池としては、アモルファス太陽電池フィルムを用いることができ、例えば、フィルム状の薄膜の内側に、トップセルとして「アモルファスシリコン(a-Si)太陽電池」を、ボトムセルに「アモルファスシリコンゲルマニウム(a-SiGe)太陽電池」を用いた二層構造のもの(富士電機株式会社製)を使用することができる。
なお、蓄電用バッテリーを設置する場合、バッテリーは重量が重いため、発泡材11上ではなく、陸地に設置することを想定している。また、蓄電しないで発電した電力のみを送電することを想定しているので、バッテリーは設置する必要がないので、バッテリーは特に図示していない。
図6に示すように、固定金具20は、発泡材把持部21と、ボルト22と、ナット23,24,25,26を有している。発泡材把持部21は、第1締め付け型金具31と第2締め付け型金具32と取り付け部33,34を有している。第1締め付け型金具31と第2締め付け型金具32はほぼC字型を有しており、第1締め付け型金具31は取り付け部33に固定され、第2締め付け型金具32は取り付け部34に固定されている。
図7に示すように、左右の固定金具20,20が、フロート10の左右両側の発泡材11,11に対して締め付けられることで、太陽電池2が、フロート10に対して平行に固定されている。なお、固定金具20の発泡材把持部21と、ボルト22と、ナットは水中における電食腐食を避けるために、ステンレス製もしくは非金属製樹脂材料で作られている。
図8では、例えば5本の発泡材11A,11B,11C,11D,11Eが並列に並べられているが、各発泡材11A,11B,11C,11D,11Eの外径は、発泡材11A,11B,11C,11D,11Eの順に大きくなるように変化させている。発泡材11A,11B,11C,11D,11Eの外径は、例えば10,20,30,40,50cmである。
太陽光の受光効率を向上させるため、外径の異なる複数本の発泡材は傾斜させるように並べる。傾斜角度は、受光効率が良いと推奨されている受光角度θ=10度〜40度に配置する。ただし、受光角度θがゼロ度の場合でも受光効率が若干低下するだけで設置自体に問題はない。
図9に示すアモルファスシリコン型の太陽電池2は、曲げることが可能であることから、円形状の発泡材11A〜11Gの上側に張り付ける。これにより、発泡材と太陽電池2の隙間への風の侵入を小さくすることが可能となり、水上浮上型太陽電池発電装置1が風により移動することを低減させることが可能となる。また、アモルファス型の太陽電池は円柱形状の発泡体の複数本並べた凹凸のある上部の形状に追随することができ、受光効率を上げることができる。アモルファス型の太陽電池と組み合わせることで軽量化が可能である。
図10に示すように、太陽電池2により発電された電気は、電力ケーブル40により伝送させるために、電力ケーブル40を配置する必要がある。そこで、発泡材11の一部に電力ケーブル40を収納させる。また、図1に示すように、その電力ケーブル40の端末には電気接続箱42と防水コネクタ41を設けている。この防水コネクタ41を使用したフロート10の構造を採用すれば、別の電力ケーブルを配置せずに、防水型構造の電力ケーブルが配置できる。太陽電池により発電した電力を伝送させるための電力ケーブルを、本発明の発泡材の一部を電力ケーブルに置き換えることにより、ケーブル保護用管路などの余分な資材を使用する必要がなくなるためコストダウンが可能となる。
図12は、外径が大きく異なる大小の発泡材11M、11Nを交互に組み合わせている実施形態を示している正面図である。図12では、これらの発泡材11M、11Nにより形成される凸凹上の筏状のフロート10の上には太陽電池2が搭載されている。
また、6個の外径が小さい発泡材11Nと、7個の外径が大きい発泡材11Mに取り付けられる太陽電池2の受光面積は、(0.5+0.3)÷con26.6°×7=6.26m2となる。53.1mの長さで製造することにより、10KWの発電が可能となる。(333m2÷6.27 m2=53.1m)
図13は、断面楕円形状を有する発泡材11Rのフロートの上部に、可とう性を有する太陽電池2を搭載した例を示す斜視図である。
例えば、発泡材の断面形状は、図示例に限定されず、太陽電池が搭載できれば、断面矩形の部材、断面ひし形の部材等であっても良い。また、本発明の各実施形態は、任意に組み合わせて構成することができる。
2 太陽電池
10 フロート
11 発泡材
11A 熱溶着部分
12 耐紫外線塗料
41 防水コネクタ
42 電気接続箱
W 水上(水面上)
Claims (6)
- 水上に異なる外径の柱状の発泡材を複数本並べて構成されるフロートを備え、前記フロートの前記発泡材の上部には、太陽電池を搭載させたことを特徴とする水上浮上型太陽電池発電装置。
- 前記発泡材は、円柱部材、円筒部材または断面楕円の部材であることを特徴とする請求項1に記載の水上浮上型太陽電池発電装置。
- 前記発泡材の材質が、架橋発泡ポリオレフィンであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水上浮上型太陽電池発電装置。
- 前記発泡材の中に、前記太陽電池により発電された電気を伝送するためのケーブルを収納させたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つの項に記載の水上浮上型太陽電池発電装置。
- 前記太陽電池が、アモルファス太陽電池フィルムから成ることを特徴とする請求項4に記載の水上浮上型太陽電池発電装置。
- 前記ケーブルには防水コネクタを使用したことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の水上浮上型太陽電池発電装置。
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