JPWO2018011966A1 - 太陽光パネル付土耕栽培システム - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽光パネル下における農作物の栽培環境を管理することが可能な太陽光パネル付土耕栽培システムを提供する。
【解決手段】この太陽光パネル付土耕栽培システム８０は、太陽光パネル５０を支持する複数のフレーム部２０の棟間を屋根部材４０で連結し、さらにその外周面をカバー部２４で一体的に囲う。これにより、フレーム部２０を支柱とした栽培ハウスを構築する。そして、太陽光パネル５０には透光領域Ａを設けるとともに、屋根部材４０に透光性の部材を用いることで、透光領域Ａ及び屋根部材４０を通過した光により農作物Ｐの栽培を行う。さらに、この農作物Ｐの栽培は用土が入れられた栽培槽３０で行うとともに、供給手段１２を介して適切な栽培養液を供給する。これらのことにより、農作物Ｐの栽培環境は管理され作業者の負荷を軽減しながら効率の良い農作物栽培を行う事ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光パネル下で農作物を栽培する太陽光パネル付土耕栽培システムに関するものである。
近年、再生可能エネルギーへの関心の高まりから、太陽光を受光して発電する太陽光パネルが一般家庭や一般企業に広く普及している。また、比較的大規模な敷地に太陽光パネルを配設した、メガソーラー発電所も各地に建設されている。しかしながら、太陽光パネルを地面に設置する場合、太陽光パネル下のエリアは活用されない場合が多い。この問題点に関し、下記［特許文献１］に記載の発明では、太陽光パネル下の地面で農作物を栽培する技術が開示されている。
特開２０１４−０１８０８２号公報
しかしながら、［特許文献１］に記載の発明では農作物への光量が不足し、栽培可能な農作物が限定されるという問題点がある。また、雨が太陽光パネルで遮られ、水遣り作業が必要となる等の問題点がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽光パネルを屋根とし太陽光パネルのフレームを柱として栽培ハウスを構築し、太陽光パネル下における農作物の栽培環境を管理することが可能な太陽光パネル付土耕栽培システムを提供することを目的とする。
本発明は、
（１）光が受光することで発電する太陽光パネル５０と、前記太陽光パネル５０を所定の角度で保持するフレーム部２０と、を有し、
前記太陽光パネル５０は、透光性を有するパネル基板部５４と、前記パネル基板部５４に所定の間隙を取って複数配置された太陽電池５２と、前記太陽電池５２の間隙によって形成される透光領域Ａと、を備え、
前記フレーム部２０は横方向に長く、縦方向に複数並べて設置され、
前記フレーム部２０の棟間を透光性の屋根部材４０で連結するとともに、前記複数のフレーム部２０及び棟間の側方を透光性を有しかつ開閉が自在なカバー部２４により一体的に囲い、
さらに、前記太陽光パネル５０の下及び前記棟間に設置され少なくとも上面が開口し所定の用土が入れられた栽培槽３０と、所定の肥料成分を含有した栽培養液を貯留する養液タンク１４と、前記栽培槽３０に栽培養液を供給する供給手段１２と、を備えることを特徴とする太陽光パネル付土耕栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）屋根部材４０が、表面に細かな凹凸を複数有する梨地の散光板もしくは散光フィルムであることを特徴とする上記（１）記載の太陽光パネル付土耕栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）栽培槽３０が、栽培袋３０ａであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の太陽光パネル付土耕栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）所定のエリアを栽培壁３０ｂで囲うことで底面及び上面が開口した栽培槽３０を形成することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の太陽光パネル付土耕栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システムはフレーム部を支柱として栽培ハウスを構築し、さらに農作物の栽培を、適切な用土が入れられ適切な栽培養液が供給される栽培槽で行うことで、農作物の栽培環境を管理することができる。これにより、作業者の負荷を軽減しながら効率の良い農作物栽培を行う事ができる。そして、農業従事者は栽培した農作物の販売収入に加え、太陽光パネルで発電した電力の売電収入等を得ることができる。
本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システムを示す図である。 本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システムの太陽光パネルを示す図である。 本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システムの寸法を説明する図である。 散光シートを備えた本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システムを示す図である。 本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システムの栽培槽及び供給手段の例を示す図である。
本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システム８０の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システム８０の全体を示す図である。本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システム８０は、光が受光することで発電する太陽光パネル５０と、横フレーム２０ａと縦フレーム２０ｂとを有し太陽光パネル５０を所定の角度に保持するフレーム部２０と、複数のフレーム部２０の棟間に設けられた透光性の屋根部材４０と、この複数のフレーム部２０と棟間の側方とを一体的に囲うように設けられたカバー部２４と、太陽光パネル５０の下及び棟間に設置され少なくとも上面が開口した栽培槽３０と、所定の肥料成分を含有した栽培養液を貯留する養液タンク１４と、栽培槽３０に栽培養液を供給する供給手段１２と、を有している。尚、フレーム部２０における太陽光パネル５０間の隙間は閉塞され、太陽光パネル５０の間からフレーム部２０内へ雨水等が浸入することは無い。
また、太陽光パネル５０は、図２に示すようにガラス等の透光性を有するパネル基板部５４と、このパネル基板部５４に内設され表面側に発電領域を備えた周知の太陽電池５２と、を有している。そして、太陽電池５２はパネル基板部５４内に所定の間隙を取って複数配置され、これら太陽電池５２の間隙が太陽光パネル５０の透光領域Ａとなる。尚、図２においては太陽電池５２を図面上の縦方向に６枚隣接して配設し、図面上の横方向に７列間隙を置いて配列した例を示しているが、太陽電池５２の配列は特にこの例に限定されるわけではなく、如何なる配列としても良い。ただし、透光領域Ａの面積は採光量と発電量との兼ね合いから太陽光パネル５０の２０％〜３０％程度とすることが好ましく、例えば全面で６×１０列の配列が可能な寸法の太陽光パネル５０では、図２に示すように６×７列とするか６×８列とすることが好ましい。また、太陽電池５２の透光領域Ａは横方向に設けても良いし、縦横両方向に設けても良い。ただし、太陽光パネル５０の配線上、図２に示すように縦方向に隣接して配設し横方向に間隙を置いて配列することが好ましい。
また、太陽光パネル５０を保持する横フレーム２０ａは、一般的に南方に向けられ太陽光パネル５０に太陽光が最も効率よく照射される角度に固定される。また、縦フレーム２０ｂの長さは、図３に示すように、フレーム部２０の内部の最下点の高さＨ１が地面から２００ｃｍ〜３００ｃｍ程度（好適には２５０ｃｍ程度）の比較的高い位置となるようにすることが好ましい。また、縦フレーム２０ｂの前後の間隔、即ちフレーム部２０の奥行Ｗは２００ｃｍ〜３００ｃｍ程度とすることが好ましい。尚、フレーム部２０の横方向（長辺方向）及び前後方向（奥行方向）の双方には、縦フレーム２０ｂと横フレーム２０ａとを斜めに接続し筋交いとして機能する補強フレーム２０ｃを設けることが好ましい。そして、特に前後方向の補強フレーム２０ｃは最下点の高さＨ２が地面から１５０ｃｍよりも高い位置とすることが好ましい。
尚、地面からの高さＨ１を大きくとることで、透光領域Ａを通過した太陽光が回折等によって拡がり、太陽光をより広範囲の農作物Ｐに照射することができる。尚、横フレーム２０ａ、縦フレーム２０ｂ、補強フレーム２０ｃの表面は光反射性を有する白色等の塗料で塗装するか、表面が金属光沢を有するものを用いることが好ましい。また、横フレーム２０ａには雨樋１１を設置して、太陽光パネル５０を流れる雨水等を所定の排水溝等へ導水することが好ましい。この構成によれば、太陽光パネル５０を流れる雨水が地面に滴下せず、この滴下による泥はね等を防止することができる。
尚、フレーム部２０は横方向（太陽光パネル５０の長辺方向）に長いものとし、さらにフレーム部２０を縦方向（奥行き方向）に複数並べて設置する。そして、前述のように複数のフレーム部２０の棟間に透光性の屋根部材４０を設けて連結し、棟間においても農作物Ｐを栽培可能とする。さらに、この複数のフレーム部２０と棟間との外周に面する側方を透光性を有し開閉が自在なカバー部２４で一体的に囲う。これにより、太陽光パネル付土耕栽培システム８０は、フレーム部２０を支柱とした一つの栽培ハウスとして機能する。このとき用いるカバー部２４としては巻き上げが可能な合成樹脂製の透明シートを用いることが特に好ましい。ただし、カバー部２４はこれに限定するものではなく、開閉可能なガラス板や扉等を用いても良い。そして、このカバー部２４を天候や気温等に応じて適宜開閉することで太陽光パネル付土耕栽培システム８０の側面を開放状態、閉塞状態、半開放状態とする。これにより、例えば雨天時にカバー部２４を閉じることで太陽光パネル付土耕栽培システム８０内への雨水の浸入を防止することができる。また、強風による被害を防止することができる。また、外気温に応じて、カバー部２４を開放状態、閉塞状態、半開放状態とすることで太陽光パネル付土耕栽培システム８０内の温度調節を行うことができる。これにより、太陽光パネル付土耕栽培システム８０内の農作物Ｐの生育環境をある程度管理することができる。また、作業者の作業環境を良好なものとすることができる。
また、棟間を繋ぐ屋根部材４０としては透明な部材を用いても良いが、屋根部材４０に射し込む光が分散して透過するように散光板もしくは散光フィルムを用いることが特に好ましい。また、ここで用いる散光板もしくは散光フィルムとしては、表面に細かな凹凸が形成された梨地の散光板もしくは散光フィルムを用いることが特に好ましい。
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、屋根部材４０の下には一部の光を反射し一部の光を栽培槽３０側に透過する散光シート４４を設けても良い。この散光シート４４としては、白色系のメッシュシートを用いることが特に好ましい。この構成によれば、散光シート４４下の農作物Ｐにも太陽光が適度に照射されることに加え、散光シート４４による散光効果により太陽光パネル付土耕栽培システム８０内の光の強度バラつきをさらに平均化することができる。尚、屋根部材４０、散光シート４４は夏季の強烈な日照を和らげる効果も有する。さらに、散光シート４４による反射光は太陽光パネル５０の裏面等で反射して農作物Ｐの栽培に用いられる。
ここで、散光シート４４を仮に散光板とした場合、保持脚やフレーム等、何らかの固定部材が必要となるが、軽量で柔軟性のある散光シート４４であればフック等により吊り下げることで簡単に太陽光パネル付土耕栽培システム８０内に設置することができる。また、硬質な散光板を用いた場合、農作業の邪魔にならないよう高所に設置するかその都度取り外す必要がある。しかしながら、柔軟な散光シート４４を用いることで低所に設置しても作業者は頭をぶつけることなく作業を行うことができる。また、散光板では着脱を容易に行えないのに対し、散光シート４４は束ねるなどして容易に開閉及び着脱が可能で、作業や日照量等に応じてその面積や角度を簡単に調整することができる。
さらに、横フレーム２０ａには農作物Ｐに灌水するスプリンクラやミスト装置等の散水装置２６を設けても良い。特にミスト装置を設けた場合、気化熱によりフレーム部２０内の温度を下げることができるため、同時に作業環境の向上も図ることができる。尚、散水装置２６への給水配管は横フレーム２０ａに沿わせて設置しても良いし、横フレーム２０ａ内に通しても良い。
尚、フレーム部２０内のうち、どうしても受光光量が不十分な区画には、必要に応じてその区画上に補助灯２２を設置し、この補助灯２２によって光量の不足を補うようにしても良い。尚、補助灯２２としてはＬＥＤ灯、蛍光灯等、周知の照明灯を用いることができる。さらに、フレーム部２０内の受光光量に応じて栽培する農作物Ｐを変化させても良い。この構成によれば、そのエリアの受光光量に応じて適切な農作物Ｐを選択し栽培できるため、効率的な農作物Ｐの栽培を行うことができる。
また、本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システム８０は、地面に載置され少なくとも上面が開口し所定の用土が入れられた栽培槽３０と、適切な肥料成分を含む栽培養液を貯留する養液タンク１４と、栽培槽３０内に栽培養液を供給する供給手段１２と、栽培養液を供給手段１２に送る液送ポンプ１６と、をさらに有している。
栽培槽３０としては、図１に示すような底面及び側面が閉塞するとともに底面に水抜き穴を備えた栽培箱や、図５（ａ）に示す栽培袋３０ａを用いることができる。また、図５（ｂ）に示すように、所定のエリアを栽培壁３０ｂで囲い、これを底面及び上面が開口した栽培槽３０として用いても良い。この場合、栽培壁３０ｂは地上に設けても良いし、半地下もしくは地下に埋設しても良い。また、これら栽培槽３０内に入れられる用土は基本的に農作物Ｐに適したものが選択される。
また、供給手段１２としては図１に示すような栽培槽３０に沿って配置された灌水パイプや、栽培槽３０の特定のエリアに栽培養液を滴下する灌水チューブ１２’等を用いることができる。
尚、栽培槽３０の上面の開口部は防草、保湿、保温等の観点からシート状部材３４で覆うことが好ましい。尚、シート状部材３４としては、黒色や灰色等のある程度の光反射性を有する周知の農業用マルチシートの他、アルミニウム等の金属薄膜をコーティングしたシート等を用いることができる。また、栽培槽３０間の通路も防草等の観点からシート状部材５６で覆うことが好ましい。このシート状部材５６としては所定の強度を有するとともに、ある程度の光反射性を備えた銀色等の防草シートを用いることが好ましい。尚、シート状部材３４、５６として上記のような光反射性を有する部材を用いた場合、シート状部材３４、５６で反射した光は、フレーム部２０、太陽光パネル５０の裏面、散光シート４４等で反射され、農作物Ｐの栽培に利用される。
次に、本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システム８０の動作を説明する。尚、図中の白抜き矢印は光の進行方向を示す。先ず、太陽光パネル５０に太陽光が照射すると、太陽電池５２の発電領域が発電し電力を出力する。出力した電力は図示しない給送電システムを介して売電ユニットや蓄電池、電力需要等へ送電される。また、太陽光パネル５０の透光領域Ａに照射した太陽光、及び屋根部材４０に照射した太陽光はフレーム部２０内に取り込まれ農作物Ｐの栽培に用いられる。このとき、屋根部材４０は照射した太陽光を太陽光パネル付土耕栽培システム８０内に適度に散光する。
また、養液タンク１４には栽培する農作物Ｐに適した量の肥料成分を含有した栽培養液が所定の量、貯留される。そして、液送ポンプ１６が例えば一定の時間間隔もしくは予め設定された条件で動作して、養液タンク１４中の栽培養液を供給手段１２に送水する。これにより、供給手段１２から栽培養液が栽培槽３０内に適切な量供給され、農作物Ｐの栽培が行われる。
以上のように、本発明に係る太陽光パネル付土耕栽培システム８０は、太陽光パネル５０を支持する複数のフレーム部２０の棟間を屋根部材４０で連結し、さらにその外周面をカバー部２４で一体的に囲う。これにより、フレーム部２０を支柱とした一つの栽培ハウスを構築する。そして、太陽光パネル５０には透光領域Ａを設けるとともに、屋根部材４０に透光性の部材を用いることで、透光領域Ａ及び屋根部材４０を通過した光により農作物Ｐの栽培を行う。さらに、この農作物Ｐの栽培は適切な用土が入れられた栽培槽３０で行うとともに、栽培槽３０には供給手段１２を介して適切な栽培養液が供給される。これらのことにより、農作物Ｐの栽培環境は管理され作業者の負荷を軽減しながら効率の良い農作物栽培を行う事ができる。
そして、農業従事者は栽培した農作物Ｐの販売収入に加え、太陽光パネル５０で発電した電力の売電収入等を得ることができる。これにより、農業従事者の収入を向上することができる。
尚、本例で示した太陽光パネル付土耕栽培システム８０の各部の形状、構成、寸法等は一例であり、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
１２ 供給手段
１４ 養液タンク
２０ フレーム部
２４ カバー部
３０ 栽培槽
３０ａ 栽培袋
３０ｂ 栽培壁
４０ 屋根部材
５０ 太陽光パネル
５２ 太陽電池
５４ パネル基板部
８０ 太陽光パネル付土耕栽培システム
Ａ 透光領域

Claims (4)

  1. 光が受光することで発電する太陽光パネルと、
    前記太陽光パネルを所定の角度で保持するフレーム部と、を有し、
    前記太陽光パネルは、透光性を有するパネル基板部と、前記パネル基板部に所定の間隙を取って複数配置された太陽電池と、前記太陽電池の間隙によって形成される透光領域と、を備え、
    前記フレーム部は横方向に長く、縦方向に複数並べて設置され、
    前記フレーム部の棟間を透光性の屋根部材で連結するとともに、前記複数のフレーム部及び棟間の側方を透光性を有しかつ開閉が自在なカバー部により一体的に囲い、
    さらに、前記太陽光パネルの下及び前記棟間に設置され少なくとも上面が開口し所定の用土が入れられた栽培槽と、所定の肥料成分を含有した栽培養液を貯留する養液タンクと、前記栽培槽に栽培養液を供給する供給手段と、を備えることを特徴とする太陽光パネル付土耕栽培システム。
  2. 屋根部材が、表面に細かな凹凸を複数有する梨地の散光板もしくは散光フィルムであることを特徴とする請求項１記載の太陽光パネル付土耕栽培システム。
  3. 栽培槽が、栽培袋であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光パネル付土耕栽培システム。
  4. 所定のエリアを栽培壁で囲うことで底面及び上面が開口した栽培槽を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光パネル付土耕栽培システム。
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