WO2019097723A1

WO2019097723A1 - 太陽光パネルの除雪方法、太陽光パネル除雪装置、および太陽光パネル除雪機

Info

Publication number: WO2019097723A1
Application number: PCT/JP2017/041665
Authority: WO
Inventors: 英明溝渕
Original assignee: 株式会社ＧｏｌｄｅｎＬｅａｆ－Ｗｏｒｋｓ
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-05-23

Abstract

大規模な太陽光発電設備を、効率的かつ損傷のおそれなく除雪することができる太陽光パネル除雪方法およびこれに用いる太陽光パネル除雪装置を提供する。太陽光パネル除雪方法は、太陽光パネルの連続方向に沿って、パネル面上の積雪の表層を削り取って、薄雪層を形成する、切削工程と、太陽光パネルの稼働熱によって、薄雪層の底部を溶融しながらパネル面上から滑落させる、溶融工程と、を備えることを特徴とする。太陽光パネル除雪装置は、フレームと、フレームに軸支されるワイドグラインダと、フレームに付設される駆動部と、を備え、ワイドグラインダは、回転の中心軸たるシャフトと、シャフトの周面全体に放射状に付設される、複数の切削片と、を有し、駆動部によって回転可能であり、ワイドグラインダの長さは、太陽光パネルの幅以上であることを特徴とする。

Description

太陽光パネルの除雪方法、太陽光パネル除雪装置、および太陽光パネル除雪機

　本発明は、太陽光パネルのパネル面に堆積した雪を効率的に除雪可能な太陽光パネル除雪方法、太陽光パネル除雪装置、および太陽光パネル除雪機に関する。

　メガソーラーなどの大型太陽光発電施設は屋外に設置されるため、冬季にはパネル面に雪が積もって発電が妨げられる。また、積雪荷重によってパネルが架台ごと圧潰するおそれもある。
　特許文献１には、熱媒体通路と、太陽光集熱部と送給手段と、を備え、太陽光集熱部で温めた空気を太陽光パネルの下縁部に送給することで、パネル面上に降った雪を溶融させる融雪装置が開示されている。
　また、太陽光パネルの傾斜角を例えば４５°程度まで大きくして落雪させることでパネル面への積雪を防ぐ方法が実用化されている（非特許文献１）。

特開２０１２－１７２９５０号公報

「大規模太陽光発電システム導入の手引書（平成２３年３月：ＮＥＤＯ）」

　しかしながら、従来技術はいずれも積雪を予防するための技術であり、一度パネル面上に積もってしまった積雪を大規模かつ効率的に除雪する技術は現在まで実用化されていない。
　これは、積雪の除去には次のような課題が内在するからである。
＜１＞寒暖差で再凍結を繰り返すことで、積雪の表面が凍り付き硬化するとともに、下部がパネル面に固結する。従って、これを完全に剥がし取るには大きなエネルギーが必要となり、パネル面を破損させるおそれがある。
＜２＞固結した積雪を除雪器具で直接こすりとるとパネル面を傷つけるおそれがある。パネル面が傷つくとパネルメーカーによる出力補償が打ち切られることがある。
＜３＞除雪器具とパネル面との接触を保持したまま移動する操作が難しい。特に敷地内の積雪によって移動時に装置が揺れやすいため、パネル面を破損するおそれがある。
　また、手作業による除雪はいうまでもなく非効率で現実的でない。

　本発明は、これら実用上の課題を解決して、メガソーラーのような大規模な太陽光発電設備を効率的かつ損傷のおそれなく除雪することができる、太陽光パネル除雪方法、太陽光パネル除雪装置、および太陽光パネル除雪機を提供することにある。

　上記のような課題を解決するための、本発明の太陽光パネル除雪方法は、太陽光パネルの連続方向に沿って、パネル面上の積雪の表層を削り取って、薄雪層を形成する、切削工程と、太陽光パネルの稼働熱によって、薄雪層の底部を溶融しながらパネル面上から滑落させる、溶融工程と、を備えることを特徴とする。

　本発明の太陽光パネル除雪方法は、溶融工程より前に、太陽光パネルの傾斜方向前方の地盤上の積雪を除去して、太陽光パネルの下端部と地盤との間に、落雪受容高を確保する、受容高確保工程を備えていてもよい。

　本発明の太陽光パネル除雪方法は、切削工程において、太陽光パネルの幅方向に平行する軸を中心に回転する回転体によって、積雪の表層を切削してもよい。

　本発明の太陽光パネル除雪装置は、フレームと、フレームに軸支されるワイドグラインダと、フレームに付設される駆動部と、を備え、ワイドグラインダは、回転の中心軸たるシャフトと、シャフトの周面全体に放射状に付設される、複数の切削片と、を有し、駆動部によって回転可能であり、ワイドグラインダの長さは、太陽光パネルの幅以上であることを特徴とする。

　本発明の太陽光パネル除雪機は、太陽光パネル除雪装置と、アームを有する走行装置と、を備え、太陽光パネル除雪装置は、走行装置のアームに付設され、走行装置の動力で駆動部を駆動することでワイドグラインダを回転可能であることを特徴とする。

　本発明の太陽光パネル除雪装置、太陽光パネル除雪機、および太陽光パネル除雪方法は以上の構成を有するため、次の効果を備える。
＜１＞時間が経ち硬化してしまった積雪を有効に除雪することができる。
＜２＞大規模な太陽光パネル施設を効率的に除雪できる。
＜３＞太陽光パネルに直接接触せずに除雪できるため、パネル面を傷つけるおそれがない。

本発明に係る太陽光パネル除雪装置の説明図。ワイドグラインダの説明図。本発明に係る太陽光パネル除雪方法の説明図。実施例２の説明図。

　以下、図面を参照しながら本発明の太陽光パネル除雪方法、太陽光パネル除雪装置、および太陽光パネル除雪機について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、太陽光パネル除雪装置、太陽光パネル除雪機、太陽光パネル除雪方法の順に記載する。
　なお、本明細書において太陽光パネルの「幅」とは、太陽光パネルの傾斜した下辺から上辺に向かう傾斜方向の長さであり、太陽光パネルの「長さ」とは、幅に直交する長さであって、太陽光パネルの連続方向の長さを表す。

[太陽光パネル除雪装置]
＜１＞全体の構成（図１）。
　本発明の太陽光パネル除雪装置１は、太陽光パネルＰのパネル面上の積雪Ｓを効率的に除雪可能な装置である。
　太陽光パネル除雪装置１は、フレーム１０と、フレーム１０に軸支されるワイドグラインダ２０と、フレーム１０に付設されワイドグラインダ２０を回転駆動する駆動部３０と、を備える。
　太陽光パネル除雪装置１は、バックホウなどの走行装置２に付設して太陽光パネル除雪機Ａとして用いる。この構成については後述する。

＜２＞フレーム。
　フレーム１０は、太陽光パネル除雪装置１の主構造部材である。
　本例では、ワイドグラインダ２０の上部を被覆する長尺状のフレーム本体１１と、フレーム本体１１の上に付設した、走行装置２のアームなどに取付けるための接続部１２と、を備える。
　本例では、フレーム本体１１の上部に、駆動部３０を付設する。

＜３＞ワイドグラインダ（図２）。
　ワイドグラインダ２０は、パネル面上の積雪Ｓの表層を切削するための、幅広の切削部材である。
　ワイドグラインダ２０は、回転の中心軸たるシャフト２１と、シャフト２１の全面に亘って付設される複数の切削片２２と、を備える。
　ワイドグラインダ２０は、シャフト２１によってフレーム１０内に軸支され、後述する駆動部３０によって回転する。
　高速で回転させた複数の切削片２２を積雪Ｓに接触させることで、その衝撃と摩擦によって表層を削り取って吹き飛ばすことができる。
　ワイドグラインダ２０の長さは、パネル面上の積雪Ｓを一度の通過で切削するため、太陽光パネルＰの幅以上とする。

＜３．１＞切削片。
　切削片２２は、ワイドグラインダ２０の刃部である。
　切削片２２は、除雪中に誤ってパネル面に接触した際にパネル面を傷付けないように、柔軟性を備えた素材および形状からなることが望ましい。
　本例では、切削片２２として、長帯状の発泡性ポリウレタン樹脂を採用し、これをシャフト２１の周面全体に亘って放射状に付設する。　
　なお、切削片２２の素材や形状はこれに限らず、合成樹脂モノフィラメントや、樹脂コーティングした不織布などを採用してもよい。

＜４＞駆動部。
　駆動部３０は、ワイドグラインダ２０を回転駆動させるための動力部材である。
　駆動部３０は、フレーム１０に付設する。
　本例では、駆動部３０として油圧モータを採用し、後述する走行装置２の油圧ユニットから油圧の供給を受けて駆動する。
　このほか、電気モータなど公知の機構を採用してもよい。

＜５＞太陽光パネル除雪機（図１）
　本発明の太陽光パネル除雪機Ａは、太陽光パネルＰのアレイに沿って走行しながら、パネル面上の積雪Ｓの表層を剥ぎ取るための装置である。
　太陽光パネル除雪機Ａは、太陽光パネル除雪装置１を走行装置２に接続してなる。
　本例では、走行装置２としてバックホウを採用する。
　太陽光パネル除雪装置１はユニットタイプであるため、既存のバックホウのバケット部分を太陽光パネル除雪装置１に付け替えるだけで、バックホウの動力とアームとを利用して、太陽光パネル除雪機Ａとすることができる。
　なお、走行装置２はバックホウに限らず、他の建設作業車などを採用してもよい。

[太陽光パネル除雪方法]
　引き続き、本発明の太陽光パネル除雪方法について説明する。
　本発明の太陽光パネル除雪方法は、太陽光パネルＰのパネル面上に積もった積雪を、効率的かつパネル面を傷付けることなく除雪可能な除雪方法である。
　本発明の太陽光パネル除雪方法は、切削工程と、溶融工程と、を少なくとも備える。

＜１＞切削工程。
　切削工程は、太陽光パネルＰの連続方向に沿って、パネル面上の積雪Ｓの表層を切削して薄雪層Ｓ１を形成する工程である。切削工程は以下の手順で行う。

＜１．１＞太陽光パネル除雪装置の定位。
　太陽光パネル除雪機Ａのアームを調整して、太陽光パネル除雪装置１を太陽光パネルＰの連続方向前方に向け、ワイドグラインダ２０の底をパネル面と平行にしてパネル面上の積雪Ｓに接触させる。

＜１．２＞ワイドグラインダの回転。
　走行装置２の油圧機構を操作することで駆動部３０を作動させ、ワイドグラインダ２０を回転させる。
　ワイドグラインダ２０の回転方向は進行方向に対して上向きとする。

＜１．３＞薄雪層の形成（図３）。
　ワイドグラインダ２０の回転によって、複数の切削片２２が積雪Ｓに連続して衝突し、衝撃と摩擦によって積雪Ｓの表層を切削する。
　切削された雪片は回転による風圧で前方へ吹き飛ばされる。これによって、パネル面上に平坦な薄雪層Ｓ１が形成される。
　なお、薄雪層Ｓ１は、パネル面の全面に形成する必要はなく、積雪の状態によって部分的にパネル面が露出している部分があっても差支えない。

＜１．４＞薄雪層の厚さ。
　薄雪層Ｓ１が厚すぎると、太陽光が太陽光パネルＰへ透過しにくくなるため、後続する溶融工程において有効に太陽光パネルＰを発電させることができず、積雪Ｓを溶かすことができなくなる。
　一方、薄雪層Ｓ１が薄すぎると、薄雪層Ｓ１の形成時にワイドグラインダ２０がパネル面へ接触するリスクが高まる。
　以上より、薄雪層Ｓ１の厚さは概ね１０ｍｍから５０ｍｍ程度とするとよい。この範囲内であれば、透過した太陽光によって太陽光パネルＰが稼働可能であり、かつワイドグラインダ２０とパネル面の間に十分な安全間隔を確保することができる。

＜１．５＞走行装置の進行。
　ワイドグラインダ２０を回転させながら、走行装置２を太陽光パネルＰの連続方向に沿って進行させて、パネル面上の積雪Ｓから薄雪層Ｓ１を形成してゆく。
　進行の際、地盤の凹凸や積雪によって走行装置２が多少傾いても、薄雪層Ｓ１の厚みがワイドグラインダ２０とパネル面の接近を吸収するため、ワイドグラインダ２０がパネル面へ接触しにくい。
　また、仮に接触しても、切削片２２は柔軟な素材と平坦な形状からなるため、パネル面を損傷させるおそれがない。
　このため、作業者が安心して走行装置２を走行させることができるので、作業効率が非常によい。また、操作が容易なので、作業経験の少ない者でも操作することができる。
　走行装置２を太陽光パネルＰの最後端まで進めて切削工程を完了する。

＜２＞溶融工程。
　溶融工程は、太陽光パネルＰの稼働熱によって、薄雪層Ｓ１の底部を溶融させてパネル面上から滑落させる工程である。
　太陽光パネルは、稼働時に約２０℃から３０℃程度表面温度が高くなる。しかし、積雪Ｓが厚く積もるとパネル面へ太陽光が届かなくなるため、稼働しなくなる。
　本発明の太陽光パネル除雪方法は、切削工程によって積雪Ｓを太陽光を透過可能な厚さの薄雪層Ｓ１に形成している。
　よって、薄雪層Ｓ１を透過した太陽光が太陽光パネルＰのパネル面に入射し、発電を始める。すると、発電による稼働熱によって薄雪層Ｓ１の底面が溶かされて、パネル面と縁が切れる。
　パネル面上は円滑であるため、薄雪層Ｓ１は自重によってパネル面の傾斜にそって地盤へ滑落する。
　このように、パネル面上の積雪Ｓが全て太陽光パネルＰ前面の地盤上に滑落し、太陽光パネルＰの除雪が完了する。

＜３＞除雪能力について。
　太陽光パネル上の積雪は、昼間の気温上昇によって表層が一部溶解し、夜間に再度凍結するプロセスを繰り返すことで、表層が硬化する。また、溶けた水の再凍結によって積雪の下部がパネル面に固結する。このため、従来技術では除雪が困難であった。
　これに対し、本発明の太陽光パネル除雪方法は、ワイドグラインダ２０の回転による衝撃と摩擦によって、硬化した表層を有効に削り取ることができる。
　また、太陽光パネルＰの稼働熱によって、積雪の下部とパネル面との凍結を溶かして縁切りすることができる。
　したがって、凍り付いて硬化した積雪Ｓも効果的に除去することができ、除雪能力が非常に高い。

＜４＞除雪効率について。
　本発明の太陽光パネル除雪方法は、除雪作業を二段階に分け、先行する切削工程で少ない作業量で薄雪層Ｓ１を形成して溶融工程を誘発し、溶融工程は太陽光パネルＰの稼働によって自律的に行わせる技術である。
　また、積雪Ｓの全量を機械的に除去するのではなく、積雪Ｓの底面を溶かすことで大部分を滑落させて除去する。
　このため、少ない仕事量で大量の除雪が可能であり、除雪効率が非常に高い。

[受容高確保工程を備える例]
　引き続き、落雪受容高を確保する工程を備えた他の実施例について説明する。受容高確保工程は、溶融工程より前に行う。
　太陽光パネルＰの前面に雪山が堆積していると、パネル面上の積雪Ｓの下部が雪山の上部と繋がり、薄雪層Ｓ１のパネル面上からの滑落を阻害するおそれがある。
　よって、本例では、溶融工程に先立って、太陽光パネルＰ前面の地盤上の雪山を除去して、太陽光パネルＰの下端部と地盤との間に、落雪受容高Ｈを確保する（図４）。
　地盤上の除雪は、除雪車を使用するほか、切削工程の施工時に太陽光パネル除雪機Ａによって同時に除雪してもよい。

　Ａ　　太陽光パネル除雪機
　１　　太陽光パネル除雪装置
　１０　フレーム
　１１　フレーム本体
　１２　接続部
　２０　ワイドグラインダ
　２１　シャフト
　２２　切削片
　３０　駆動部
　２　　走行装置
　Ｐ　　太陽光パネル
　Ｓ　　積雪
　Ｓ１　薄雪層
　Ｈ　　落雪受容高

Claims

　太陽光パネルの除雪方法であって、
　太陽光パネルの連続方向に沿って、パネル面上の積雪の表層を削り取って、薄雪層を形成する、切削工程と、
　太陽光パネルの稼働熱によって、前記薄雪層の底部を溶融しながらパネル面上から滑落させる、溶融工程と、を備えることを特徴とする、
　太陽光パネルの除雪方法。
　前記溶融工程より前に、太陽光パネルの傾斜方向前方の地盤上の積雪を除去して、太陽光パネルの下端部と地盤との間に、落雪受容高を確保する、受容高確保工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光パネルの除雪方法。
　前記切削工程において、太陽光パネルの幅方向に平行する軸を中心に回転する回転体によって、積雪の表層を切削することを特徴とする、請求項１に記載の太陽光パネルの除雪方法。
　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽光パネル除雪方法に使用する、太陽光パネル除雪装置であって、
　フレームと、前記フレームに軸支されるワイドグラインダと、前記フレームと接続する駆動部と、を備え、
　前記ワイドグラインダは、回転の中心軸たるシャフトと、前記シャフトの周面全体に放射状に付設される、複数の切削片と、を有し、前記駆動部によって回転可能であり、
　前記ワイドグラインダの長さは、太陽光パネルの幅以上であることを特徴とする、
　太陽光パネル除雪装置。
　太陽光パネル除雪機であって、
　請求項４に記載の太陽光パネル除雪装置と、アームを有する走行装置と、を備え、
　前記太陽光パネル除雪装置は、前記走行装置のアームに付設され、
　前記走行装置の動力で前記駆動部を駆動することで前記ワイドグラインダを回転可能であることを特徴とする、
　太陽光パネル除雪機。