JP5796231B2 - 太陽光発電装置、及び太陽光発電方法 - Google Patents
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Description
(1)除染による汚染土の保管場所や廃物処分場など、これまではあまり利用されなかった土地を、発電施設として有効活用することができる。
(2)発電された電力を利用できる。具体的には、吸引手段や給気手段などへの利用、売電などが例示できる。
(3)支柱などの構造物を必要としないので、あらゆる地盤条件に設置された盛土体に利用できる。
(4)架台構造を必要としないため構造が簡易であり、装置製作のための費用、設置のための施工費が軽減される。
(5)シート状太陽電池は、軽量であるため盛土体の沈下が生じ難く、また薄膜であるため沈下が発生した場合であっても盛土の表面形状に追従しやすい。
(6)吸引手段によって遮水シートの背面側を負圧にするので、フラッタリングを防止することができ、その結果としてシートの破損、シートの剥がれや飛散、あるいはシート状太陽電池の断線を防ぐことができる。
(7)吸引手段によって遮水シートを盛土体に密着させることで、固定工を省略又は軽減することができるため、受光面積を広く確保することができる。
(8)人工衛星用太陽電池セルとして使用実績のあるCIGS系の太陽電池は、放射線に対して強い抵抗力を備えている。シート状太陽電池としてCIGS系の太陽電池を利用すれば、除染による汚染土の保管場所での利用においてさらに好適となる。
(9)赤外線を利用した温度計測手段で、表面遮水シートの表面温度分布を計測することによって、遮水シートの破損個所を容易に検知することができる。
図1は、本願発明の太陽光発電装置を盛土体に設置した状態を示す斜視図である。この図に示すように、盛土体の表面には表面遮水シート10が敷設されており、その表面遮水シート10の表面側(外面側)にはシート状太陽電池20が設置されている。シート状太陽電池20によって発電された電力は、後に説明する吸引手段や給気手段等に利用できるほか、線量計、漏水検知機、人感センサー、アラーム等の安全管理用の機器に利用することができる。さらに、余剰電力については売電することもできる。
底部遮水シート50は、盛土体内部から液体(おもに水分)が外部に流出するのを防ぐために敷設される。底部遮水シート50は従来から用いられている市場製品を使用することができるが、盛土体内部から流出する液体には種々の物質が含まれていることが予想されるので、物理的強度に加え耐薬品性に優れたものが望ましい。なお、後に説明する袋状遮水シートの形成方法によっては、底部遮水シート50の敷設を省略することもできる。すなわち、表面遮水シート10と底部遮水シート50を接続処理して一連の袋状遮水シートを形成する場合は、底部遮水シート50の敷設は必要であるが、表面遮水シート10の端部を封鎖処理して袋状遮水シートを形成する場合は、必ずしも底部遮水シート50の敷設は必要でない。もちろん、表面遮水シート10のみで袋状遮水シートを形成する場合であっても、底部遮水シート50を敷設することはできる。
表面遮水シート10は、キャッピングシートともいわれ、盛土体内部からの液体流出を防ぐのに加え、雨水など外部からの液体流入を防ぐことも目的に敷設されるものであり、一般的には盛土法面全体に、すなわち天端面46、主法面47、及び端部法面48すべてに設置される。表面遮水シート10は、底部遮水シート50と同様、従来から用いられている市場製品を使用することが可能で、物理的強度に加え耐薬品性に優れたものが望ましい。とくに、シート状太陽電池20が設置される表面遮水シート10に関しては、高温になることが予想されるため熱収縮に対して抵抗力のある材料を使用することが望ましい。例えば、繊維入りの表面遮水シート10を使用すれば、熱収縮に対する抵抗力が高いので極めて好適である。
シート状太陽電池20は、先に述べたように、軽量かつ薄膜のものが用いられる。太陽電池として一般的に用いられるのは、単結晶あるいは多結晶型シリコンを利用したものである。これらは、シリコンのインゴット(塊)をスライスしたシリコンウェハで形成され、100〜150μmと比較的肉厚である。そのため、表面遮水シート10の変形に対する追従性は他に比べると劣る。同じシリコンを利用するものでもアモルファスシリコン型と呼ばれる太陽電池は、シランガスから化学蒸着等によって作られるため、数μm〜数十μmと比較的肉薄である。
前述したように、表面遮水シート10を盛土法面に密着させるため、空隙(表面遮水シート10と盛土法面の間に形成される空間)にある気体を吸引する。気体を吸引すれば空隙内は負圧状態となり、表面遮水シート10の内外で圧力差が生じるため、表面遮水シート10が盛土法面に吸着されるわけである。なお、ここで「密着」という語を使用しているが、表面遮水シート10全面が盛土法面に完全に接触している状態のみを指すわけではなく、表面遮水シート10の一部が接触していない状態(略密着)も含んでいる。さらに、「負圧」という語も、絶対真空の状態を意味するものではなく、大気圧よりも低い圧力状態を意味する。
一般に広範に敷設されたシート状の物は、フラッタリングによって予想外の荷重を受けると、部分的に裂けたり破れたりすることで破損することがある。本願発明の表面遮水シート10も広範に敷設されることが予想されるが、吸引手段31による吸引の効果でフラッタリングは生じにくい。しかしながら表面遮水シート10は、フラッタリングのほかにも様々な要因で破損することがある。広範に敷設された表面遮水シート10の中から破損個所を目視等で発見することは極めて困難である。そこで本願発明では、破損個所を容易に検出できる手段を備えることができることとしている。
本願発明の太陽光発電方法の施工手順の一例を示す。
現地測量を行い、盛土体が設置される計画位置を地表面上にマーキングする。このマーキングをもとに底部遮水シート50を敷設していく。このとき必要に応じて、隣接する底部遮水シート50どうしを接続処理していく。
底部遮水シート50の上に、敷土42、廃棄物41、ビニルシート43、詰土45、覆土44を設置し、盛土体が構築される。
あらかじめシート状太陽電池20が取り付けられた表面遮水シート10を、盛土法面に被覆する(表面遮水シート敷設工程)。あるいは、先に表面遮水シート10のみを盛土法面に設置(シート設置工程)し、その後、表面遮水シート10の表面にシート状太陽電池20を取り付ける(太陽電池設置工程)。
次に、表面遮水シート10と底部遮水シート50を接続処理して一連の袋状遮水シートを形成し、袋状遮水シートの内部を密封状態とする(密封工程)。あるいは、表面遮水シート10の端部に対して封鎖処理を行うことで袋状遮水シートを形成し、袋状遮水シートの内部を密封状態とすることもできる。
密封状態となった袋状遮水シート10内を吸引手段31によって吸引し、空隙内を減圧する(減圧工程)。この減圧工程は、引き続き連続して行うこともできるが、定期的あるいは台風時など緊急時に行うようにすることもできる。
上記手順によって太陽光発電装置が形成されるので、以降、太陽光発電を行う。
なお、使用中に表面遮水シート10の一部が破損することも考えられるので、定期的に破損調査を実施する。この場合、赤外線サーモグラフィ60(赤外線を利用した温度計測手段)で温度計測することによって破損個所を検出することができる。
具体的には、吸引手段31で吸引しながら、表面遮水シート10の表面温度分布を赤外線サーモグラフィ60で計測する(温度計測工程)。なお、吸引手段31で吸引することに代えて、給気手段で給気しながら温度計測することもできる。
次いで、表面遮水シート10の表面温度分布に基づいて目視により表面遮水シート10の破損個所を検出する(破損個所検出工程)。
20 シート状太陽電池
21 太陽光電池モジュール
31 吸引手段
32 吸引口
33 吸気管
41 廃棄物
42 敷土
43 ビニルシート
44 覆土
45 詰土
46 天端面
47 主法面
48 端部法面
50 底部遮水シート
60 赤外線サーモグラフィ
70 表面遮水シート
S (従来技術を説明する場合の)遮水シート
F (従来技術を説明する場合の)固定工
Fh (固定工のうちの)水平梁
Fv (固定工のうちの)鉛直梁
Claims (12)
- 内部に廃棄物を埋設した盛土体に設置される太陽光発電装置であって、
前記盛土体の底面に敷設される底部遮水シートと、
前記盛土体の表面を被覆する表面遮水シートと、
前記表面遮水シートに取り付けられるシート状太陽電池と、
前記盛土体と前記表面遮水シートとの間に形成される空隙内にある気体を吸引する吸引手段と、を備え、
前記底部遮水シートと前記表面遮水シートが接続処理されることで一連の袋状遮水シートが形成されるとともに、該袋状遮水シートの内部は密封又は略密封状態となり、
前記吸引手段は、前記表面遮水シートに設けられた吸引口から、前記空隙内の気体を吸引可能であり、
前記吸引手段の吸引により前記表面遮水シートの内外で圧力差が生じることで、前記表面遮水シートが前記盛土体に密着し、
前記表面遮水シートを介して前記盛土体に密着した前記シート状太陽電池によって発電可能である、ことを特徴とする太陽光発電装置。 - 内部に廃棄物を埋設した盛土体に設置される太陽光発電装置であって、
前記盛土体の表面を被覆する表面遮水シートと、
前記表面遮水シートに取り付けられるシート状太陽電池と、
前記盛土体と前記表面遮水シートとの間に形成される空隙内にある気体を吸引する吸引手段と、を備え、
前記表面遮水シートの端部が封鎖処理されることで袋状遮水シートが形成されるとともに、該袋状遮水シートの内部は密封又は略密封状態となり、
前記吸引手段は、前記表面遮水シートに設けられた吸引口から、前記空隙内の気体を吸引可能であり、
前記吸引手段の吸引により前記表面遮水シートの内外で圧力差が生じることで、前記表面遮水シートが前記盛土体に密着し、
前記表面遮水シートを介して前記盛土体に密着した前記シート状太陽電池によって発電可能である、ことを特徴とする太陽光発電装置。 - 前記廃棄物が、放射性物質によって汚染されたものであって、除染によって生じた廃棄物である、ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の太陽光発電装置。
- 前記シート状太陽電池が、前記表面遮水シートのうち南向きとなる部分にのみ配置された、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の太陽光発電装置。
- 赤外線を利用した温度計測手段と、
前記表面遮水シートの破損個所の検出が可能な破損個所検出手段と、を備え、
前記温度計測手段は、前記吸引手段により吸引状態となった前記表面遮水シートの表面温度分布を、計測可能であり、
前記破損個所検出手段は、前記温度計測手段によって計測した前記表面温度分布に基づいて、前記表面遮水シートの破損個所を検出し得る、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の太陽光発電装置。 - 前記空隙内に給気可能な給気手段と、
赤外線を利用した温度計測手段と、
前記表面遮水シートの破損個所の検出が可能な破損個所検出手段と、を備え、
前記温度計測手段は、前記給気手段により給気状態となった前記表面遮水シート周辺の周辺温度分布を、計測可能であり、
前記破損個所検出手段は、前記温度計測手段によって計測した前記周辺温度分布に基づいて、前記表面遮水シートの破損個所を検出し得る、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の太陽光発電装置。 - 内部に廃棄物を埋設した盛土体に配置する太陽電池によって発電する太陽光発電方法であって、
シート状太陽電池が取り付けられた表面遮水シートを前記盛土体の表面に被覆する表面遮水シート敷設工程と、
前記表面遮水シートと、前記盛土体の底面に敷設される底部遮水シートと、を接続処理して一連の袋状遮水シートを形成し、該袋状遮水シートの内部を密封又は略密封状態とする密封工程と、
前記盛土体と前記表面遮水シートとの間に形成される空隙内の気体を、前記表面遮水シートに設けられた吸引口から、吸引手段によって吸引する減圧工程と、を備え、
前記吸引手段の吸引により前記表面遮水シートの内外で圧力差が生じることで、前記表面遮水シートが前記盛土体に密着し、
前記表面遮水シートを介して前記盛土体に密着した前記シート状太陽電池によって発電する、ことを特徴とする太陽光発電方法。 - 内部に廃棄物を埋設した盛土体に配置する太陽電池によって発電する太陽光発電方法であって、
シート状太陽電池が取り付けられた表面遮水シートを前記盛土体の表面に被覆する表面遮水シート敷設工程と、
前記表面遮水シートの端部を封鎖処理して袋状遮水シートを形成し、該袋状遮水シートの内部を密封又は略密封状態とする密封工程と、
前記盛土体と前記表面遮水シートとの間に形成される空隙内の気体を、前記表面遮水シートに設けられた吸引口から、吸引手段によって吸引する減圧工程と、を備え、
前記吸引手段の吸引により前記表面遮水シートの内外で圧力差が生じることで、前記表面遮水シートが前記盛土体に密着し、
前記表面遮水シートを介して前記盛土体に密着した前記シート状太陽電池によって発電する、ことを特徴とする太陽光発電方法。 - 前記表面遮水シート敷設工程が、シート設置工程と太陽電池設置工程からなり、
前記シート設置工程では、前記表面遮水シートが設置され、
前記太陽電池設置工程では、前記シート設置工程で設置された前記表面遮水シートの表面にシート状太陽電池が取り付けられる、ことを特徴とする請求項7又は請求項8記載の太陽光発電方法。 - 前記廃棄物が、放射性物質によって汚染されたものであって、除染によって生じた廃棄物である、ことを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれかに記載の太陽光発電方法。
- 前記表面遮水シートの表面温度分布を、赤外線を利用した温度計測手段によって計測する温度計測工程と、
前記表面遮水シートの破損個所を検出する破損個所検出工程と、を備え、
前記温度計測工程では、前記空隙内の気体を前記吸気手段で吸気しながら計測を行い、
前記破損個所検出工程は、前温度計測工程で計測した前記表面温度分布に基づいて、前記表面遮水シートの破損個所を検出する、ことを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれかに記載のいずれかに記載の太陽光発電方法。 - 前記表面遮水シート周辺の周辺温度分布を、赤外線を利用した温度計測手段によって計測する温度計測工程と、
前記表面遮水シートの破損個所を検出する破損個所検出工程と、を備え、
前記温度計測工程では、給気手段によって前記空隙内に給気しながら計測を行い、
前記破損個所検出工程は、前温度計測工程で計測した前記周辺温度分布に基づいて、前記表面遮水シートの破損個所を検出する、ことを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれかに記載の太陽光発電方法。
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