JP7375481B2 - 太陽光発電パネルの汚れ評価方法及び太陽光発電パネルの汚れ評価システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電パネルの汚れ評価方法及び太陽光発電パネルの汚れ評価システムに関する。

太陽光発電装置は野外に設置されるため、風雨による汚れが太陽光発電パネルの表面に付着し、発電効率が低下する。このため、パネル表面の清掃の要否を判断するために、パネル表面の汚れの状態を評価することが行われている。

特許文献１には、太陽光発電システムの各時間帯の発電量データ、及び、前記太陽光発電システムの設置場所における各時間帯の日射量データを収集して記憶装置に記憶し、記憶装置内の情報に基づき、太陽光発電システムの発電損失率を算出し、算出された発電損失率に基づいてパネルが汚れているか否かを判定する太陽光発電管理装置が開示される。

特開２０１７－２０４９９１号公報

しかしながら、特許文献１に開示される装置では、パネル表面の汚れ測定を行わないため、汚れの判定結果が実際の汚れを十分に反映していない可能性がある。また、発電量データを一定期間収集する必要があり、簡易に判定を行うことができない。

本開示は、以下の発明を含む。ただし、本発明は、特許請求の範囲によって定められるものである。

本発明の一態様に係る太陽光発電パネルの汚れ評価方法は、太陽光発電パネルを構成するモジュールの受光面に、不透明な板状部材で一部に孔が形成されている遮光板を被せた状態で、前記孔に光沢計を通して前記受光面に対向させるステップと、前記光沢計によって前記受光面の光沢度を測定するステップと、前記光沢計によって測定された前記光沢度に基づいて前記受光面に付着した汚れを定量評価するステップと、を有する。

本発明の一態様に係る太陽光発電パネルの汚れ評価システムは、不透明な板状部材であって一部に孔が形成されており、太陽光発電パネルを構成するモジュールの受光面に被せられる遮光板と、前記孔に装着され前記受光面に対向させた状態で、前記受光面の光沢度を測定する光沢計と、前記光沢計によって測定された前記光沢度に基づいて前記受光面に付着した汚れを定量評価する評価装置と、を備える。

本発明によれば、太陽光発電パネルの受光面に付着した汚れを簡易且つ正確に定量評価することができる。

実施形態に係る集光型太陽光発電装置の構成を示す斜視図である。 実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールの構成の一例を示す斜視図である。 実施形態に係る集光型太陽光発電装置の光学系の最小の基本構成を現す断面図の一例である。 実施形態に係る測定装置の構成及び使用方法の一例を示す斜視図である。 実施形態に係る光沢計の構成の一例を模式的に示す断面図である。 水平なモジュールの長辺側（図１における上下方向）の側面図の略図である。 傾斜しているモジュールの長辺側（図１における上下方向）の側面図の略図である。 モジュールに被せる遮光板と、遮光板における孔の位置の一例を示す斜視図である（遮光板を被せる前の状態）。 モジュールに被せる遮光板と、遮光板における孔の位置の一例を示す斜視図である（遮光板を被せた状態）。 モジュールに被せる遮光板と、遮光板における孔の位置の一例を示す斜視図である（光沢計を装着した状態）。 モジュールに被せる遮光板と、遮光板における孔の位置の他の例を示す斜視図である。 実施形態に係る評価装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る評価装置による汚れ評価処理の手順を示すフローチャートの一例である。 設定角度２０°における第１評価試験の結果を示すグラフである。 設定角度６０°における第１評価試験の結果を示すグラフである。 設定角度８５°における第１評価試験の結果を示すグラフである。 第２評価試験の結果を示すグラフである。

＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。

（１）本開示による太陽光発電パネルの汚れ評価方法は、太陽光発電パネルを構成するモジュールの受光面に、不透明な板状部材で一部に孔が形成されている遮光板を被せた状態で、前記孔に光沢計を通して前記受光面に対向させるステップと、前記光沢計によって前記受光面の光沢度を測定するステップと、前記光沢計によって測定された前記光沢度に基づいて前記受光面に付着した汚れを定量評価するステップと、を有する。
このような汚れ評価方法では、遮光板を受光面に被せた状態で、孔に光沢計を通して光沢度を測定することにより、光沢計の周囲から外乱光が光沢計に入り込むことによる測定誤差の発生を抑制することができる。これにより、光沢度を用いて受光面の汚れを簡易且つ正確に定量評価することができる。

（２）前記（１）の太陽光発電パネルの汚れ評価方法において、前記光沢計を当てる前記受光面の位置は、前記モジュールの下半分の領域内にあることが好ましい。
モジュールの受光面全体に、受光面を成す集光部の自重による僅かな撓みがあると、雨水がモジュールの表面の下半分に溜まりやすく、汚れも下半分に付着しやすい。従って、下半分を光沢度の測定対象とすることが好ましい。

（３）前記（１）の太陽光発電パネルの汚れ評価方法において、前記光沢計を当てる前記受光面の位置は、前記モジュールの中央であってもよい。
モジュールの受光面全体に、受光面を成す集光部の自重による上下左右の僅かな撓みがあると、雨水がモジュールの表面の中央に溜まりやすく、汚れも中央に付着しやすい。従って、中央を光沢度の測定対象としてもよい。

（４）また、本開示による太陽光発電パネルの汚れ評価システムは、不透明な板状部材であって一部に孔が形成されており、太陽光発電パネルを構成するモジュールの受光面に被せられる遮光板と、前記孔に装着され前記受光面に対向させた状態で、前記受光面の光沢度を測定する光沢計と、前記光沢計によって測定された前記光沢度に基づいて前記受光面に付着した汚れを定量評価する評価装置と、を備える。
このような汚れ評価システムでは、遮光板を受光面に被せた状態で、孔に通した光沢計によって光沢度を測定することにより、光沢計の周囲から外乱光が光沢計に入り込むことによる測定誤差の発生を抑制することができる。これにより、光沢度を用いて受光面の汚れを簡易且つ正確に定量評価することができる。

（５）前記（４）の太陽光発電パネルの汚れ評価システムにおいて、前記遮光板の外形は、前記モジュールの輪郭形状に合致し、前記孔は前記モジュールの下半分の領域に対応する位置に形成されていてもよい。
この場合、遮光板をモジュールに合わせて被せれば、孔がモジュールの下半分にくるようにすることができる。従って、モジュールの下半分の光沢度を測定することが容易である。

（６）前記（４）の太陽光発電パネルの汚れ評価システムにおいて、前記遮光板の外形は、前記モジュールの輪郭形状に合致し、前記孔は前記遮光板の中央に形成されていてもよい。
この場合、遮光板をモジュールに合わせて被せれば、孔は自然に、モジュールの中央にくる。従って、モジュールの中央の光沢度を測定することが容易である。

（７）前記（４）から（６）のいずれかの太陽光発電パネルの汚れ評価システムにおいて、前記孔の内形は、前記光沢計の外形と合致していることが好ましい。
この場合、孔の内壁と光沢計との隙間から外乱光が光沢計に入り込むことによる測定誤差の発生を抑制することができる

（８）前記（４）から（７）のいずれかの太陽光発電パネルの汚れ評価システムにおいて、前記遮光板は樹脂製であることが好ましい。
樹脂製とすることにより、軽量で取り扱い容易であり、受光面を傷つけることもない。軟質の樹脂を選択すれば、受光面に多少の凹凸があっても、受光面との間に隙間が生じないように押し当てることができる。

（９）前記（４）から（８）のいずれかの評価装置において、前記光沢計は前記受光面に対して所定の入射角で投光する発光素子及び所定の反射角で受光する受光素子を含み、前記入射角及び前記反射角は、６０°以上９０°未満であってもよい。
これにより、発光素子からの入射角度及び受光素子への反射角度を、受光面の汚れの評価に適した角度にすることができ、正確に受光面の汚れを評価することができる。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。本実施形態では、集光型太陽光発電パネルにおける受光面の汚れを定量評価する方法について説明する。

［１．集光型太陽光発電装置の構成］
以下、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置の構成を示す斜視図である。集光型太陽光発電装置１００は、上部側で連続し、下部側で左右に分かれた形状の集光型太陽光発電パネル（以下、アレイという。）１と、その支持装置２とを備える。なお、このアレイ１の形状は一例に過ぎない。かかるアレイ１は、背面側の架台（図示せず）上にモジュール１Ｍを整列させて構成されている。図１の例では、左右のウイングを構成する１９２（９６（＝１２×８）×２）個と、中央の渡り部分の８個との、合計２００個のモジュール１Ｍの集合体として、アレイ１が構成されている。

支持装置２は、支柱２１と、基礎２２と、２軸駆動部２３と、駆動軸となる水平軸２４とを備えている。支柱２１は、下端が基礎２２に固定され、上端に２軸駆動部２３を備えている。支柱２１の下端近傍には、電気接続及び電気回路収納のためのボックス（図示せず）が設けられている。

基礎２２は、上面のみが見える程度に地中に堅固に埋設される。基礎２２を地中に埋設した状態で、支柱２１は鉛直となり、水平軸２４は水平となる。２軸駆動部２３は、水平軸２４を、方位角（支柱２１を中心軸とした角度）及び仰角（水平軸２４を中心軸とした角度）の２方向に回動させることができる。水平軸２４は、架台に固定されている。したがって、水平軸２４が方位角又は仰角の方向に回動すれば、アレイ１もその方向に回動する。

なお、図１では１本の支柱２１でアレイ１を支える支持装置２を示したが、支持装置２の構成は、これに限られるものではない。要するに、アレイ１を、２軸（方位角、仰角）で可動なように支持できる支持装置であればよい。

［２．モジュールの構成例］
図２は、モジュール１Ｍの構成の一例を示す斜視図である。本例では、モジュール１Ｍを集光型の太陽光発電モジュールとしている。図において、モジュール１Ｍは、例えば金属製で長方形の平底容器状の筐体３１と、その上に蓋のように取り付けられる集光部３２と、を備えている。集光部３２は、透明なガラスの裏面に、マトリックス状に並ぶ複数のフレネルレンズ３２ｆが設けられることにより構成されている。集光部３２の表面３２ａは、太陽光を受ける受光面３２ａである。例えば図示の正方形（１０個×１４個）の区画の１つ１つが、集光レンズとしてのフレネルレンズ３２ｆであり、太陽光を焦点位置に収束させることができる。

筐体３１の底面３１ｂ上には、フレキシブルプリント配線板３３が配置されている。フレキシブルプリント配線板３３上の所定位置にはセル（発電素子）を保持するセルパッケージ３４が搭載されている。図中の、二点鎖線の「○」で囲んでいる部位は、受光部Ｒの拡大図である。受光部Ｒにおいて、セルパッケージ３４上には２次レンズ３５があり、２次レンズ３５の周りには保護板３６がある。２次レンズ３５は例えばボールレンズである。保護板３６は、例えば、円環状の金属体であり、市販のワッシャを用いることができる。保護板３６は２次レンズ３５から太陽光の収束光が外れた場合に、収束光がセル周辺に熱的なダメージを与えることを防止している。また、保護板３６は、収束光が全て２次レンズ３５に入っている場合であっても、筐体３１内での散乱光を受けてこれを反射する。

受光部Ｒは、フレネルレンズ３２ｆの各々に対応して同数、同一間隔で、設けられている。受光部Ｒと集光部３２との間には、遮蔽板３７が設けられている。遮蔽板３７には、個々のフレネルレンズ３２ｆに対応した位置に、１つのフレネルレンズ３２ｆの外形状と相似な正方形の開口３７ａが形成されている。フレネルレンズ３２ｆによって収束する光は、開口３７ａを通過する。太陽光の入射方向と受光部Ｒの光軸とが大きくずれた場合には、ずれた位置に集光しようとする光は遮蔽板３７に当たるようになっている。

図３は、光学系の最小の基本構成を現す断面図の一例である。図３では、太陽光の入射方向が集光部３２のフレネルレンズ３２ｆに対して垂直であり、入射方向Ａｓと光軸Ａｘとが互いに平行である（つまり、入射方向Ａｓと光軸Ａｘとが合致している）。このとき、フレネルレンズ３２ｆによって収束させられた光は、遮蔽板３７の開口３７ａを通り抜け、２次レンズ３５に入射する。２次レンズ３５は、入射した光をセル３８に導く。セル３８は、セルパッケージ３４の中に保持されている。保護板３６は、セルパッケージ３４の上端に乗るように取り付けられている。２次レンズ３５とセル３８との間には、光透過性の樹脂３９が封入されている。図３に示されるように、フレネルレンズ３２ｆとセル３８とを結ぶ光軸Ａｘが太陽光の入射方向Ａｓに合致しているとき、フレネルレンズ３２ｆによって集められた光の全てがセル３８に導かれる。セル３８は、受けた光の大部分を電気エネルギーに変換して電力を出力する。

［３．測定装置の構成例］
次に、本実施形態に係る太陽光発電パネルの汚れ評価システムの構成例を説明する。図４は、本実施形態に係る測定装置の構成及び使用方法の一例を示す斜視図である。

測定装置４００は、光沢計４０と、不透明な板状部材である遮光板５０とを備える。遮光板５０には、その一部に、光沢計４０を装着するための孔５１が設けられている。図４に示すように、測定装置４００は、遮光板５０をモジュール１Ｍの受光面３２ａに被せた状態で、孔５１に光沢計４０を差し込み、受光面３２ａに当接させることによって使用される。遮光板５０をモジュール１Ｍの受光面３２ａに被せ、光沢計４０を装着する作業は、現場の作業者によって行われる。なお、この作業は、例えば、アレイ１を鉛直姿勢にするか又は、水平姿勢にして受光面３２ａを地面に向けた状態で行われる。

図４において、光沢計４０のＡ矢視図が、その上方に二点鎖線の丸で囲んだ図である。光沢計４０は、光の投受光を行う測定窓４０ａと、その外側にあって測定対象面に当てる当接面４０ｂとを有している。光沢計４０は、当接面４０ｂを受光面３２ａに当てて、測定窓４０ａを受光面３２ａと対向させた状態で、受光面３２ａの光沢度を測定する既知の測定装置である。孔５１の内形（大きさ及び形状）は、光沢計４０の外形と同じ（厳密には挿通できる程度に僅かに大きい。）であり、孔５１に光沢計４０を差し込んで当接面４０ｂを受光面３２ａに当てることができる。遮光板５０の四隅をモジュール１Ｍに合わせて被せることにより、光沢計４０の位置が簡単かつ正確に決まる。

本実施形態では、光沢計４０を装着する孔５１の範囲を除き、受光面３２ａが遮光板５０によって遮光される。仮に、不透明な物体の表面に光沢計を当てるのであれば、このような遮光板５０は不要であるが、光を通す集光部３２の表面である受光面３２ａの光沢度を測定する場合は、工夫が必要となる。もし、光沢計４０を当てる部位の周囲を遮光板で覆っていなかったとすると、光沢計４０の周囲からモジュール１Ｍ内に、太陽を含む現場でのあらゆる光源から直接光又は間接光が入る。入った光は、遮蔽板３７や筐体３１の内壁で散乱し、その一部は、光沢計４０の測定窓４０ａに入り込み、測定誤差を生じさせる外乱光となる。したがって、光沢計４０を当てる部位の周りの受光面３２ａに遮光板５０を被せることにより、外乱光が光沢計４０に入り込むことによる測定誤差の発生を抑制することができる。

遮光板５０は、樹脂製で軽量なものが好ましい。樹脂製であることにより、モジュール１Ｍの受光面３２ａに当てても、受光面３２ａに傷が付かない。また、軽量であることにより取り扱いが容易である。軟質の樹脂を選択することにより、受光面３２ａに多少の凹凸があっても、受光面３２ａとの間に隙間が生じないように押し当てることができる。従って、隙間から光がモジュール１Ｍ内に入ることを抑制できる。

なお、図４の例では、遮光板５０に１つの孔５１が設けられているが、複数の孔を設けることもできる。但し、その場合、光沢度の測定時に光沢計４０を装着しない孔は、そこから光がモジュール１Ｍ内に入らないよう覆う必要がある。

図５は、本実施形態に係る光沢計４０の構成の一例を模式的に示す断面図である。光沢計４０は、発光素子４１と、受光素子４２と、制御部４３と、筐体４４とを備える。

発光素子４１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、光電子増倍管、半導体レーザー素子等である。発光素子４１は、特定の波長の光（例えば、赤外線、可視光線等）を照射することができる。

受光素子４２は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ等のフォトディテクタである。受光素子４２は、特定の波長の光（例えば、赤外線、可視光線等）を受光し、電気信号に変換して出力することができる。

制御部４３は、発光素子４１から放射する光と、受光素子４２により受光する対象面（受光面３２ａ）からの反射光との比較に基づいて、対象面の光沢度を算出する。制御部４３は、例えば、マイクロコンピュータを含むものであってもよい。光沢度の測定値は、光沢計４０の外部に出力され、図示しない表示部にも表示される。
筐体４４は、発光素子４１、受光素子４２、及び制御部４３を収容する。

図４に示されるように、具体的な一例では、光沢計４０の外部に評価装置６０が設けられる。光沢計４０の出力は、評価装置６０に送られる。光沢計４０と、遮光板５０と、評価装置６０とによって、汚れ評価システム７００が構成される。評価装置６０は、光沢計４０によって測定された光沢度を用いて、受光面３２ａの汚れを定量評価する。

再び図５を参照する。上記のような構成の光沢計４０は、発光素子４１及び受光素子４２の角度の設定が可能である。光沢計４０は、発光素子４１によって放射される光の受光面３２ａに対する入射角、及び受光素子４２によって受光される光の受光面３２ａにおける反射角が同一の角度θに設定される。即ち、受光面３２ａの法線と発光素子４１の光軸とのなす角、及び、受光面３２ａの法線と受光素子４２の光軸とのなす角は同一角度θとされる。このθが光沢計４０の設定角度である。

光沢計４０の設定角度θは可変であってもよい。例えば、光沢計４０は、２０°、６０°、及び８５°の３つの角度で、設定角度θを選択的に変更可能であってもよい。また、さらに細かく設定角度θを変更可能であってもよい。

発光素子４１の光軸と受光素子４２の光軸は、受光面３２ａの一点３２Ｍにおいて交わる。この点３２Ｍが光沢計４０の測定位置（光沢測定対象位置）である。

モジュール１Ｍの受光面３２ａの汚れを測定するには、複数箇所で光沢度を測定して、それらの平均値をとることも考えられる。しかし、アレイ１全体では多数のモジュール１Ｍがあり、例えばそれらを全て測定する手間を考えると、１つのモジュール１Ｍについては、代表的な一箇所で測定する方が効率的である。そうすると、「代表的な一箇所」として、どこが好適であるか、ということになる。

調査の結果、モジュール１Ｍの受光面３２ａは、（ａ）全体が均一に汚れる場合と、（ｂ）汚れが一部に偏る場合があることがわかった。（ａ）の場合は、どこで測定しても測定値は概ね均一になる。（ｂ）の場合は、比較的汚れが少ない箇所を測定してしまうと、汚れている箇所を見逃す可能性がある。つまり、汚れが付着しやすい箇所を「代表的な一箇所」とすることが好ましい。

図６は、水平なモジュール１Ｍの長辺側（図１における上下方向）の側面図の略図である。なお、図６は、略図であるとともに、説明上、形状を誇張して表す図である。例えば赤道直下の南中時であれば、モジュール１Ｍが水平で受光面３２ａが上向きの状態である。このとき、受光面３２ａは理想的には二点鎖線で示す水平な平面であるべきであるが、実際には、集光部３２（図２）の自重により撓み、中央が最も凹んだ状態になっている。この状態で雨が降ると、図示のように雨水が溜まる。雨水が溜まると受光面３２に汚れが付着しやすい。同様にモジュール１Ｍの短辺側も、中央に汚れが付着しやすい。従って、モジュール１Ｍの受光面３２ａを真上から見ると、矩形の中央部に最も汚れが付着しやすい。

図７は、傾斜しているモジュール１Ｍの長辺側（図１における上下方向）の側面図の略図である。なお、図７は、略図であるとともに、説明上、形状を誇張して表す図である。回帰線より高緯度の北半球又は南半球であれば、図６のように、太陽追尾中に仰角が９０度（真上を向いて水平）になることはなく、図７に示すように傾斜している。このときも、受光面３２ａは理想的には二点鎖線で示す傾斜した平面であるべきであるが、実際には、集光部３２の自重により撓み、中央が最も凹んだ状態になっている。この状態で雨が降ると、雨は流れ落ちるが、モジュール１Ｍの受光面３２ａの下半分は上半分に比べて傾斜が緩く、水の表面張力もあるので、図示のように多少雨水が溜まる。一時的にでも雨水が溜まると受光面３２に汚れが付着しやすい。すなわち、モジュール１Ｍの受光面３２ａの下半分は上半分に比べて汚れが付着しやすい。

従って、光沢計４０による測定位置としては、モジュール１Ｍの受光面３２ａの中央か、又は、モジュール１Ｍの下半分の領域が好適である。中央、又は、下半分の領域内のどちらを選ぶかは、太陽光発電パネルの設置場所における、受光面３２ａの実際の汚れ方を考慮して選択すればよい。
なお、「中央」とは、幾何学的な中心のみならず、その近傍も含む。また、下半分の「下」とは、例えば仰角９０度（水平）未満の姿勢における上下に基づく。下半分の領域内のさらにどの位置か、といえば、例えば中央であるが、少なくとも下半分で測定すれば、測定値の信頼性は高められる。

図８，図９及び図１０は、モジュール１Ｍに被せる遮光板５０と、遮光板５０における孔５１の位置の一例を示す斜視図である。孔５１は、遮光板５０の中央に形成されている。この遮光板５０を、図８の状態からモジュール１Ｍの受光面３２ａの全面を覆うように被せると、図９に示す状態となる。さらに、孔５１に光沢計４０を装着すると、図１０の状態となる。図４を参照した図１０において、光沢計４０の当接面４０ｂは、受光面３２ａに当接し、測定窓４０ａは、受光面３２ａの測定位置３２Ｍに対向している。図１０の状態で、モジュール１Ｍの受光面３２ａの中央の光沢度を測定することができる。遮光板５０を被せていることにより、光沢度測定時に光沢計４０に外乱光が入ることは抑制される。

図１１は、モジュール１Ｍに被せる遮光板５０と、遮光板５０における孔５１の位置の他の例を示す斜視図である。孔５１は、モジュール１Ｍの下半分の領域に対応するように遮光板５０の下半分の範囲内の位置に形成されている。この遮光板５０を、モジュール１Ｍの受光面３２ａの全面を覆うように被せて、孔５１に光沢計４０を装着する。この場合、モジュール１Ｍの受光面３２ａの下半分の、光沢度を測定することができる。遮光板５０を被せていることにより、光沢度測定時に光沢計４０に外乱光が入ることは抑制される。

［４．評価装置の構成例］
光沢計４０による測定値は、評価装置６０に入力される。評価装置６０は、測定値を処理し、モジュール１Ｍの受光面に付着した汚れを定量評価する。

図１２は、本実施形態に係る評価装置６０の構成の一例を示すブロック図である。評価装置６０は、例えばパーソナルコンピュータであり、プロセッサ６１と、一過性メモリ６２と、非一過性メモリ６３と、入力部６４と、表示部６５とを備える。

非一過性メモリ６３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ハードディスク等である。非一過性メモリ６３には、プロセッサ６１によって実行される評価プログラムが記憶される。

一過性メモリ６２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であり、プロセッサ６１によるプログラム実行時の作業領域として利用される。

具体的な一例では、入力部６４は、例えば光沢計４０に接続可能であり、光沢計４０から測定値を受信する。入力部６４は、キーボード及びポインティングデバイス（マウス等）でもあり、ユーザからの入力操作を受け付けることができる。ユーザは、入力部６４の操作により、光沢計４０の測定値を評価装置６０に入力可能である。

表示部６５は、液晶パネル、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等であり、プロセッサ６１から与えられた映像信号に応じて、映像を表示する。

［５．太陽光発電パネルの汚れ評価方法］
以下、太陽光発電パネルの汚れ評価方法の具体的な一例について説明する。

本実施形態に係る太陽光発電パネルの汚れ評価方法では、まず、ユーザ（作業者）が集光型太陽光発電装置１００において、評価対象とするモジュール１Ｍ及び、測定対象とするモジュールの数を決定する。次に、ユーザは、評価対象のモジュール１Ｍの受光面３２ａに、遮光板５０と、光沢計４０とを設置する。このとき、光沢計４０は、測定位置３２Ｍに配置される。

光沢計４０は受光面３２ａの測定位置３２Ｍにおける光沢度を測定する。光沢計４０は、光沢度の測定値を出力する。光沢計４０は、評価装置６０に測定値を有線又は無線により送信する。

評価装置６０は、例えば、以下のような汚れ評価処理を実行する。図１３は、本実施形態に係る評価装置６０による汚れ評価処理の手順を示すフローチャートの一例である。

処理開始により、評価装置６０は、光沢計４０から送信されてくる光沢度の測定値の入力を受け付ける（ステップＳ１）。評価装置６０は、測定値を基準値と比較して評価する（ステップＳ２）。基準値とは、清掃が必要か否かの閾値である。評価とは、例えば「清掃不要」又は「清掃要」である。そして、評価装置６０は、測定値及び評価を記憶する（ステップＳ３）。これにより、１つのモジュール１Ｍについての測定及び評価は完了となる。

次に、評価装置６０は、測定対象とする全てのモジュール１Ｍの測定位置での測定値を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ４）。「ＮＯ」の場合は、ステップＳ１からＳ４までの処理を繰り返し、ステップＳ４において「ＹＥＳ」になると、結果を表示する（ステップＳ５）。これにより、測定対象とした全てのモジュール１Ｍについて、測定値及び清掃が必要か否かの評価が示される。これを見て、作業者は、清掃を行うか否かの判断を行う。

［６．評価試験］
発明者らは、本太陽光発電パネルの汚れ評価方法を評価する試験を実施した。

［６－１．第１評価試験］
発明者らは、光沢計の設定角度２０°、６０°、８５°のそれぞれについて、清掃前の集光型太陽光発電モジュールの受光面の光沢度を測定した。測定位置は、受光面３２ａの中央、下半分に限らず、外縁部を除く６箇所とし、またフレネルレンズの同心円の位置による影響も考慮して、フレネルレンズ３２ｆの中心位置（３２Ｃとする。）、角部（３２Ｔとする。）、及び外側部位（３２Ｅとする。）のそれぞれとした。

図１４は、設定角度２０°における試験結果を示すグラフであり、図１５は、設定角度６０°における試験結果を示すグラフであり、図１６は、設定角度８５°における試験結果を示すグラフである。図１４～図１６において、縦軸は光沢度の測定値の平均値を示す。

図１４に示すように、設定角度２０°のときには、清掃前の光沢度は位置３２Ｃにおいて約３９ＧＵ（Ｇｌｏｓｓ Ｕｎｉｔ）であり、位置３２Ｔにおいて約３７ＧＵであり、位置３２Ｅにおいて約３８ＧＵであった。清掃後の光沢度は位置３２Ｃにおいて約４６ＧＵであり、位置３２Ｔにおいて約４４ＧＵであり、位置３２Ｅにおいて約４７ＧＵであった。

図１５に示すように、設定角度６０°のときには、清掃前の光沢度は位置３２Ｃにおいて約５４ＧＵであり、位置３２Ｔにおいて約５３ＧＵであり、位置３２Ｅにおいて約５８ＧＵであった。清掃後の光沢度は位置３２Ｃにおいて約７８ＧＵであり、位置３２Ｔにおいて約７３ＧＵであり、位置３２Ｅにおいて約８０ＧＵであった。

図１６に示すように、設定角度８５°のときには、清掃前の光沢度は位置３２Ｃにおいて約６５ＧＵであり、位置３２Ｔにおいて約６２ＧＵであり、位置３２Ｅにおいて約６６ＧＵであった。清掃後の光沢度は位置３２Ｃにおいて約９４ＧＵであり、位置３２Ｔにおいて約９４ＧＵであり、位置３２Ｅにおいて約９３ＧＵであった。

位置３２Ｃ，３２Ｔ，３２Ｅのいずれでも、設定角度６０°及び８５°において、清掃前と清掃後とにおいて光沢度に顕著な差が見られた。また、設定角度８５°の方が、設定角度６０°よりも、清掃前と清掃後とでの光沢度の差が顕著であった。これに対して、設定角度２０°では、清掃前と清掃後との光沢度が比較的近かった。このため、汚れの評価においては、設定角度が６０°以上９０°未満が好ましく、さらに好ましくは８０°以上９０°未満であると判断できる。

図１４～図１６に示すように、位置３２Ｃ，３２Ｃ，３２Ｔ，３２Ｅのいずれにおいても、清掃前と清掃後とでの光沢度の差を確認できた。このため、位置３２Ｃ，３２Ｃ，３２Ｔ，３２Ｅのいずれも測定位置とすることができる。

［６－２．第２評価試験］
発明者らは、汚れの状態、即ち透光版である集光部の透過率が様々な集光型太陽光発電モジュールに対して、受光面の光沢度を測定した。本試験では、光沢計の設定角度を８５°とし、測定位置は前述の６箇所とした。

図１７は、試験結果を示すグラフである。図において、縦軸は光沢度の測定値の平均値を示し、横軸は透過率を示す。

図に示すように、光沢度と透光率はよく相関していることが分かる。つまり、受光面の光沢度は透過率、即ち汚れの程度を反映しているといえる。したがって、受光面の光沢度を用いることで、汚れを適切に定量評価することができる。また、光沢度がわかれば透過率が推定できるので、汚れによる出力損失も容易に把握できる。

例えば、汚れによる発電量の低下率が２％以上の場合に、清掃が必要であるとする。この場合、発電低下率２％に対応する透過率は９８％であり、透過率９８％に対応する光沢度は約７８～８３ＧＵである。したがって、発電低下率２％以上において清掃が必要であるとする場合には、評価値の基準値を７８～８３ＧＵに設定することができる。

［７．変形例］
なお、集光型太陽光発電パネルではなく、結晶シリコン型、薄膜シリコン型、化合物型、有機型等の非集光型の太陽光発電パネルに対して上記の実施形態に係る汚れの評価方法を適用してもよい。

［８．まとめ］
以上のように、本実施形態に係る太陽光発電パネルの汚れ評価方法は、モジュール１Ｍの受光面３２ａに、不透明な板状部材で一部に孔５１が形成されている遮光板５０を被せた状態で、孔５１に光沢計４０を通して受光面３２ａに対向させるステップと、光沢計４０によって受光面３２ａの光沢度を測定するステップと、光沢計４０によって測定された光沢度に基づいて受光面３２ａに付着した汚れを定量評価するステップと、を有する。

このような汚れ評価方法では、遮光板５０を受光面３２ａに被せた状態で、孔５１に通した光沢計４０によって光沢度を測定することにより、光沢計４０の周囲から外乱光が光沢計４０に入り込むことによる測定誤差の発生を抑制することができる。これにより、光沢度を用いて受光面３２ａの汚れを簡易且つ正確に定量評価することができる。

光沢計４０を当てる受光面３２ａの位置は、汚れが付着しやすいモジュール１Ｍの中央や下半分の領域内であることが好ましい。

太陽光発電パネルの汚れ評価システム７００としては、不透明な板状部材であって一部に孔５１が形成されており、モジュール１Ｍの受光面３２ａに被せられる遮光板５０と、孔５１に装着され受光面３２ａに対向させた状態で、受光面３２ａの光沢度を測定する光沢計４０と、光沢計４０によって測定された光沢度に基づいて受光面３２ａに付着した汚れを定量評価する評価装置６０と、を備える。

このような汚れ評価システムでは、遮光板５０を受光面３２ａに被せた状態で、孔５１に通した光沢計４０によって光沢度を測定することにより、光沢計４０の周囲から外乱光が光沢計４０に入り込むことによる測定誤差の発生を抑制することができる。これにより、光沢度を用いて受光面の汚れを簡易且つ正確に定量評価することができる。

遮光板５０の外形は、モジュール１Ｍの輪郭形状に合致し、孔５１は、汚れの付着しやすい箇所で光沢度を測定できるよう、遮光板５０の中心、又は、モジュール１Ｍの下半分の領域に対応する遮光板５０の位置に形成されることが好ましい。

［９．補記］
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１００ 集光型太陽光発電装置
１ アレイ
２ 支持装置
１Ｍ 集光型太陽光発電モジュール
２１ 支柱
２２ 基礎
２３ 軸駆動部
２４ 水平軸
３１ 筐体
３１ｂ 底面
３２ 集光部
３２ａ 受光面
３２ｆ フレネルレンズ
３２Ｍ 測定位置
３２Ｃ 中心位置
３２Ｔ 角部
３２Ｅ 外側部位
３３ フレキシブルプリント配線板
３４ セルパッケージ
３５ ２次レンズ
３６ 保護板
３７ 遮蔽板
３７ａ 開口
３８ セル
３９ 樹脂
４００ 測定装置
４０ 光沢計
４０ａ 測定窓
４０ｂ 当接部
４１ 発光素子
４２ 受光素子
４３ 制御部
４４ 筐体
５０ 遮光板
５１ 取付穴
６０ 評価装置
６１ プロセッサ
６２ 一過性メモリ
６３ 非一過性メモリ
６４ 入力部
６５ 表示部
７００ 評価システム
Ａｘ 光軸
Ａｓ 入射方向
Ｒ 受光部

Claims (9)

1. 太陽光発電パネルを構成するモジュールの受光面に、不透明な板状部材で一部に孔が形成されている遮光板を被せた状態で、前記孔に光沢計を通して前記受光面に対向させるステップと、
   前記光沢計によって前記受光面の光沢度を測定するステップと、
   前記光沢計によって測定された前記光沢度に基づいて前記受光面に付着した汚れを定量評価するステップと、
   を有する、太陽光発電パネルの汚れ評価方法。
2. 前記光沢計を対向させる前記受光面の位置は、前記モジュールが仰角９０度未満の姿勢を取った場合における前記モジュールの下半分の領域内にある請求項１に記載の、太陽光発電パネルの汚れ評価方法。
3. 前記光沢計を対向させる前記受光面の位置は、前記モジュールの中央である請求項１に記載の、太陽光発電パネルの汚れ評価方法。
4. 不透明な板状部材であって一部に孔が形成されており、太陽光発電パネルを構成するモジュールの受光面に被せられる遮光板と、
   前記孔に装着され前記受光面に対向させた状態で、前記受光面の光沢度を測定する光沢計と、
   前記光沢計によって測定された前記光沢度に基づいて前記受光面に付着した汚れを定量評価する評価装置と、
   を備える、太陽光発電パネルの汚れ評価システム。
5. 前記遮光板の外形は、前記モジュールの輪郭形状に合致し、前記孔は前記モジュールが仰角９０度未満の姿勢を取った場合における前記モジュールの下半分の領域に対応する位置に形成されている、請求項４に記載の、太陽光発電パネルの汚れ評価システム。
6. 前記遮光板の外形は、前記モジュールの輪郭形状に合致し、前記孔は前記遮光板の中央に形成されている、請求項４に記載の、太陽光発電パネルの汚れ評価システム。
7. 前記孔の内形は、前記光沢計の外形と合致している、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の、太陽光発電パネルの汚れ評価システム。
8. 前記遮光板は樹脂製である請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の、太陽光発電パネルの汚れ評価システム。
9. 前記光沢計は前記受光面に対して所定の入射角で投光する発光素子及び所定の反射角で受光する受光素子を含み、前記入射角及び前記反射角は、６０°以上９０°未満である、
   請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の太陽光発電パネルの汚れ評価システム。

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