(57)【要約】【課題】  太陽光発電設備全体における発電電力量を低コストで増加させる。【解決手段】  南北方向に隣接して設置された太陽電池アレイ２０間の離隔距離を、冬至の９時３０分から１２時までの間で定めた基準時において、南側に設置された太陽電池アレイ２０の日陰が、北側に隣接する太陽電池アレイ２０にかからない距離であって、この基準時前においては、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が北側に隣接する太陽電池アレイ２０にかかることを許容する構成である。従来の冬至の９時を基準として設置した場合と比較し、南北方向に隣接する太陽電池アレイ２０間の離隔距離は短くなる。太陽電池アレイ２０の設置数の増加によって太陽光発電設備全体の発電電力量は増加する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付架台に支持された複数の太陽電池モジュールを備えてなる太陽電池アレイを複数設置して構成される太陽光発電設備であって、
南北方向に隣接して設置された太陽電池アレイ間の離隔距離を、冬至の９時３０分から１２時までの間で定めた基準時において、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかからない一方、基準時前においては、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかかることを許容する距離に設定したことを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項２】
前記基準時が冬至の９時３０分から１０時３０分までの間で定められ、その基準時に基づき、前記離隔距離が設定されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電設備。
【請求項３】
前記各太陽電池アレイは、仰角が５度以上３０度未満に設定されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電設備。
【請求項４】
前記各太陽電池アレイは、仰角が５度以上２０度以下で設定されていることを特徴とする請求項３記載の太陽光発電設備。
【請求項５】
取付架台に支持された複数の太陽電池モジュールを備えてなる太陽電池アレイを複数設置して構成される太陽光発電設備であって、
前記各太陽電池アレイは、仰角が５度以上２０度以下で設定されていることを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項６】
複数の太陽電池モジュールを取付架台に支持させた太陽電池アレイを複数設置する太陽電池アレイの設置方法であって、
南北方向に隣接して設置された太陽電池アレイを、冬至の９時３０分から１２時までの間で定めた基準時において、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかからず、基準時前においては、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかかることを許容する離隔距離で設置することを特徴とする太陽電池アレイの設置方法。
【請求項７】
前記基準時を冬至の９時３０分から１０時３０分までの間として前記離隔距離を設定し、前記太陽電池アレイを設置することを特徴とする請求項６記載の太陽電池アレイの設置方法。
【請求項８】
前記各太陽電池アレイを５度以上３０度未満の仰角で設置することを特徴とする請求項７記載の太陽電池アレイの設置方法。
【請求項９】
前記各太陽電池アレイを５度以上２０度以下の仰角で設置することを特徴とする請求項８記載の太陽電池アレイの設置方法。
【請求項１０】
複数の太陽電池モジュールを取付架台に支持させた太陽電池アレイを複数設置する太陽電池アレイの設置方法であって、
前記各太陽電池アレイを５度以上２０度以下の仰角で設置することを特徴とする太陽電池アレイの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池アレイを複数設置してなる太陽光発電設備及び太陽電池アレイの設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電設備は、所定面積の敷地に太陽電池アレイをできるだけ効率よく、すなわち、発電電力量を可能な限り大きく確保できる一方、低コストで設置することが望まれる。このため、従来、発電電力量が最も少なくなる冬至の９時において、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に隣接する太陽電池アレイにかからないように、南北方向に隣接する太陽電池アレイ同士の離隔距離を設定している。また、各太陽電池アレイは、年間を通じて平均的に高い受光量が期待できることから仰角３０度前後で設定されている。一方、特許文献１では、取付架台に追従機構を設け、太陽電池アレイを太陽の移動に追従させる装置が開示されている。太陽電池アレイを太陽に追従可能とすることにより、太陽電池アレイの発電電力量を増加させることを目的としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３０６８５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、冬至の９時に、より南側に配置された太陽電池アレイの日陰の影響を受けないように、かつ高い受光量が期待できる仰角３０度前後で設定する場合、太陽高度が低い時間帯であるため、太陽電池アレイ同士の離隔距離が比較的長くならざるを得ない。このため、太陽電池アレイ１台当たりとしては望ましい発電電力量が得られるとしても、所定面積の敷地に複数の太陽電池アレイを設置してなる太陽光発電設備全体で見た場合には、所望の発電電力量を確保できないことがある。また、特許文献１に示された追従機構を備えたものは、追従機構を設ける分、コストが高くなるだけでなく、追従機構によって生じる日陰を避け、また、太陽電池アレイの可動領域を確保する必要があるため、所定面積の敷地に設置可能な太陽電池アレイの数が、追従機構を備えないものより少なくなってしまい、太陽光発電設備全体で比較した場合には、その発電電力量が、追従機構を備えないもので構成した太陽光発電設備全体の発電電力量よりも減少してしまう場合がある。
【０００５】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、太陽光発電設備全体における発電電力量を従来よりも増加させることができ、かつ、低コストで実現できる太陽光発電設備及び太陽電池アレイの設置方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の太陽光発電設備は、取付架台に支持された複数の太陽電池モジュールを備えてなる太陽電池アレイを複数設置して構成される太陽光発電設備であって、南北方向に隣接して設置された太陽電池アレイ間の離隔距離を、冬至の９時３０分から１２時までの間で定めた基準時において、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかからない一方、基準時前においては、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかかることを許容する距離に設定したことを特徴とする。
【０００７】
前記基準時は、冬至の９時３０分から１０時３０分までの間で定められ、その基準時に基づき、前記離隔距離が設定されていることが好ましい。前記各太陽電池パネルは、仰角が５度以上３０度未満に設定されていることが好ましく、仰角が５度以上２０度以下で設定されていることがより好ましい。
【０００８】
また、本発明の太陽光発電設備は、取付架台に支持された複数の太陽電池モジュールを備えてなる太陽電池アレイを複数設置して構成される太陽光発電設備であって、前記各太陽電池アレイは、仰角が５度以上２０度以下で設定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の太陽電池アレイの設置方法は、 複数の太陽電池モジュールを取付架台に支持させた太陽電池アレイを複数設置する太陽電池アレイの設置方法であって、南北方向に隣接して設置された太陽電池アレイを、冬至の９時３０分から１２時までの間で定めた基準時において、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかからず、基準時前においては、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に設置された太陽電池アレイにかかることを許容する離隔距離で設置することを特徴とする。なお、前記基準時を冬至の９時３０分から１０時３０分までの間として前記離隔距離を設定し、前記太陽電池アレイを設置することが好ましい。また、前記各太陽電池アレイを５度以上３０度未満の仰角で設置することが好ましく、さらには、前記各太陽電池アレイを５度以上２０度以下の仰角で設置することがより好ましい。
【００１０】
また、本発明の太陽電池アレイの設置方法は、複数の太陽電池モジュールを取付架台に支持させた太陽電池アレイを複数設置する太陽電池アレイの設置方法であって、前記各太陽電池アレイを５度以上２０度以下の仰角で設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、南北方向に隣接して設置された太陽電池アレイ間の離隔距離を、冬至の９時３０分から１２時までの間で定めた基準時において、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が、北側に隣接する太陽電池アレイにかからない距離であって、この基準時前においては、南側に設置された太陽電池アレイの日陰が北側に隣接する太陽電池アレイにかかることを許容する構成である。従って、従来の冬至の９時を基準として設置した場合と比較し、南北方向に隣接する太陽電池アレイ間の離隔距離は短くなる。このため、所定面積の敷地に設置可能な太陽電池アレイの設置数は、従来よりも増加する。南北間に隣接する太陽電池アレイ間の離隔距離が短くなることにより、冬期の朝夕においては、太陽電池アレイ１台当たりの発電電力量は低下するが、太陽電池アレイの設置数の増加によって、特に夏期日中の太陽光発電設備全体の発電電力量が増加するため、年間を通しての太陽光発電設備全体の発電電力量は増加する。
【００１２】
また、基準時を冬至の９時３０分から１２時までの間、好ましくは９時３０分から１０時３０分までの間に設定し、さらには、太陽電池アレイの仰角を５度以上３０度未満に設定し、好ましくは５度以上２０度以下に設定することにより、さらに、各太陽電池アレイ間の離隔距離を接近させることができ、太陽電池アレイの設置数の増加に伴うコストを考慮しても発電電力量が増加することから経済的である。特に、各太陽電池アレイを５度以上２０度以下の仰角で設置した場合には、南北方向に隣接する太陽電池アレイ間の離隔距離を相当短くできると共に、１台当たりの取付架台設置コストも抑えられるため、基準時を仮に従来と同じに設定したとしても、発電電力量を経済的に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態に係る太陽光発電設備及び太陽電池アレイの概略構成を説明するための図である。
【図２】図２は、南北方向に隣接して設置された太陽電池アレイの概要を示す側面図である。
【図３】図３は、試験例における発電量を計算する方法を説明するための図である。
【図４】図４は、試験例１で求めた設置容量を示したグラフである。
【図５】図５は、試験例１で求めた年間発電電力量を示したグラフである。
【図６】図６は、試験例２で求めた発電単価を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて更に詳しく説明する。図１は、本発明の一の実施形態に係る太陽光発電設備１の概略構成を示す。この図に示したように、太陽光発電設備１は、取付架台１０と、取付架台１０に支持される太陽電池モジュール２１を複数備えた太陽電池アレイ２０を複数設置して構成されている。
【００１５】
取付架台１０は、本実施形態では、前脚部１１と後脚部１２とを備えてなり、前脚部１１と後脚部１２との間に太陽電池モジュール２１が支持される。後脚部１２は前脚部１１より長い部材が用いられる。また、例えば、太陽電池モジュール２１の前端部を前脚部１１にヒンジ部材（図示せず）を介して支持し、後脚部１２を、太陽電池モジュール２１を支持しながら、伸縮させたり、あるいは、太陽電池モジュール２１に対して、前後に移動可能に設けたりすることにより、太陽電池モジュール２１の傾斜角度（仰角）θを調整可能な構成になっている。図1に示した取付架台１０の構造はあくまで一例であり、太陽電池モジュール２１を支持できるものであればその構造は制限されるものではないことはもちろんである。但し、本実施形態の太陽電池モジュール２１は太陽方向に向かって時間経過と共に追従させる必要はなく、そのための追従機構等は不要である。なお、太陽電池アレイ２０の仰角θを大きくするほど、例えば、後脚部１２の長さを長くする必要があり、また、風圧荷重が大きくなるため、取付架台１０の強度を上げる必要がある。このため、太陽電池アレイ２０の仰角θを大きくするほど、建設コストが高くなる傾向がある。
【００１６】
太陽電池アレイ２０は、例えば、縦方向に５段というように配置される複数の太陽電池モジュール２１を有し、全体としては略方形に形成される。また、上記の取付架台１０により太陽電池モジュール２１を設置する際に、所定の仰角θで配置される太陽電池アレイ２０の表面が南に向くように設けられる。
【００１７】
太陽電池アレイ２０は、所定の敷地において、縦横に複数配置される。このとき、各太陽電池アレイ２０の仰角θは全て同じ角度で真南に向けて設置されることから、東西方向に隣接する太陽電池アレイ２０間では、互いに一方の日陰が他方にかかることはない。しかし、南北方向に隣接する太陽電池アレイ２０間では、時間により、南側に設置された太陽電池アレイ２０の日陰が北側に設置された太陽電池アレイ２０にかかるため、南北方向に隣接する太陽電池アレイ２０間の離隔距離Ｙの設定が重要となる（図２参照）。
【００１８】
本実施形態では、この離隔距離Ｙを、冬至の午前９時３０分から１２時までの間で定めた基準時において、南側に設置された太陽電池アレイ２０の日陰が、北側に設置された太陽電池アレイ２０にかからない一方、基準時前においては、南側に設置された太陽電池アレイ２０の日陰が、北側に設置された太陽電池アレイ２０にかかる距離に設定した。なお、この離隔距離Ｙ及び基準時の詳細については後述する。
【００１９】
また、各太陽電池アレイ２０は、上記したように仰角θを時間に応じて変化させる構成にはなっていない。そこで、各太陽電池アレイ２０の仰角θは、５度以上３０度未満で設定することが好ましく、さらには、５度以上２０度以下で設定することがより好ましい。各太陽電池アレイ２０の仰角θを小さくするほど、太陽電池アレイ２０の太陽光による日陰の長さが短くなることから、南北方向に隣接する太陽電池アレイ２０間の離隔距離Ｙを接近させることができる。また、取付架台１０の建設コストを考慮した場合も、太陽電池アレイ２０の仰角θを小さくした方が好ましい。但し、仰角θが小さ過ぎる場合には、受光量が少なくなるため、上記範囲が好ましい。
【００２０】
（試験例１：基準時の検討）
図２に示したように、南北方向に隣接する太陽電池アレイ２０を所定の仰角θで設置し、両者間の離隔距離Ｙを、各基準時において、南側に位置する太陽電池アレイ２０（図２の符号２０Ａ）の日陰が、北側に位置する太陽電池アレイ２０（図２の符号２０Ｂ）に全くかからない距離の中で最も短い距離に設定し、東西２００ｍ×南北１００ｍの敷地に複数の太陽電池アレイ２０を設置した。そして、この複数の太陽電池アレイ２０が設置されてなる太陽光発電設備１全体の設置容量及び年間発電電力量を求めた。
【００２１】
具体的には、基準時を冬至の８時から１２時までの間で３０分ごとに設定し、離隔距離Ｙを、各基準時において南側の太陽電池アレイ２０Ａの日陰が北側の太陽電池アレイ２０Ｂにかからないように設定した。例えば、図３に示したように、基準時を冬至の９時に設定した場合、９時において南側の太陽電池アレイ２０Ａの日陰が北側の太陽電池アレイ２０Ｂにかからないように、あるいは、基準時を冬至の１０時に設定した場合、１０時において南側の太陽電池アレイ２０Ａの日陰が北側の太陽電池アレイ２０Ｂにかからないように設定した。従って、この例では、９時における離隔距離Ｙよりも１０時における離隔距離Ｙの方が短くなる。この結果、仮に、冬至の１０時を基準時と設定した場合、基準時である１０時より前の時間帯（午後の場合、１４時より後の時間帯に相当）においては、南側の太陽電池アレイ２０Ａの日陰は北側の太陽電池アレイ２０Ｂにかかることを許容する距離ということになる。但し、図３に示したように、夏期日中においては、冬至の９時に設定した場合の方が、冬至の１０時を基準時とした場合よりも、太陽光が太陽電池アレイ２０にあたらずに、地面にあたってしまう面積が大きく、すなわち、太陽光が有効利用されないロスが多い。
【００２２】
なお、太陽電池アレイ２０の仰角θは、各基準時において５度から５０度まで変化させ、太陽電池モジュール２１は５段に設定して、１月１日から１２月３１日までの１年間分について発電電力量を算出した。
【００２３】
設置容量の試算結果を図４に示し、年間発電電力量の試算結果を図５に示す。これらの図から仰角θ（アレイ角度）がいずれの場合でも、基準時を冬至の９時３０分から１２時までに設定した場合が、従来の基準時である冬至の９時に設定した場合と比較して、設置容量及び年間発電電力量共に多い傾向であることがわかる。これは、基準時を従来よりも遅くすることにより、冬期の朝夕においては、太陽電池アレイ２０の１台当たりの発電電力量は低下するが、太陽電池アレイ２０の設置数の増加によって、特に夏期日中の太陽光発電設備全体の発電電力量が増加することによる。また、図４及び図５から、仰角θが、５度、１０度、２０度の場合、いずれも、従来の基準角度である３０度の場合よりも設置容量及び年間発電電力量共に高く、仰角θは５度以上３０度未満が好ましく、さらには、５度以上２０度以下がより好ましいことがわかる。
【００２４】
（試験例２：経済性の検討）
仰角θ（アレイ角度）を、５度から３０度まで変化させ、基準時毎の発電単価を求めた。なお、太陽電池アレイ２０の段数：５段、保守費用：２，０００円／年・ｋＷ、建設単価（アレイ角度３０度の場合）：６６．５万円／ｋＷとして求めた。その結果を図６に示す。
【００２５】
図６に示したように、アレイ角度が５度、１０度、２０度の場合の発電単価は、アレイ角度３０度の発電単価と比較して顕著に低い。一方、アレイ角度５度の場合、計算上は離隔距離Ｙを最も短くできるが、実際には太陽電池アレイ２０間の通路として必要な距離以下には短くできないため、設置数はアレイ角度１０度の場合と同程度となる。また、アレイ角度５度の場合にはアレイ角度１０度の場合よりも角度が低い分アレイあたりの発電電力量が少なくなる。このため、基準時１０時半以前においては、アレイ角度５度の場合の発電単価が、アレイ角度１０度、２０度の場合よりも高くなっている。
【００２６】
従って、図６の試算結果を考慮すると、仰角θ（アレイ角度）は１０度以上２０度以下で、基準時を９時半から１０時半の間に設定することが最も好ましい。
【符号の説明】
【００２７】
１  太陽光発電設備
１０  取付架台
２０  太陽電池アレイ
２１  太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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