(57)【要約】【課題】農地上の太陽光発電システムにおいて、天候不順により農地上への日照量が大きく減衰するという課題があった。【解決手段】地面の上にヤグラを組み、当該ヤグラ上に適切な間隔を形成して太陽電池モジュール１を配列する太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール１が南北方向および鉛直方向へ任意で移動可能なヤグラ構造とすることで、天候不順の際は農地２４上への落ちる日陰２２を減少させ、日照量を確保することができる太陽光発電システムとした。【選択図】図３
2014239114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面の上にヤグラを組み、当該ヤグラ上に適切な間隔を形成して太陽電池モジュールを配列することによって、前記地面に適度な太陽光を照射させながら同時に太陽光発電を可能とする太陽光発電システムにおいて、
前記太陽電池モジュールは前記ヤグラに傾斜して設置されており、
前記太陽電池モジュールは南北方向および鉛直方向に移動し、所定の位置で固定できることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記太陽電池モジュール内には、複数の太陽電池セルが配置され、
前記太陽電池モジュール内の前記複数の太陽電池セルは、前記太陽電池モジュールの面内において、太陽電池モジュールの南側に配置された別の太陽電池モジュールによる影の方向に対して垂直方向にのみ直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農地などの地面に適度な太陽光を照射させながら同時に太陽光発電を可能とする太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、国内のエネルギー不足を解決する手段の１つとして、農地の上にヤグラなどの支柱を立て、その上に再生可能エネルギーの１つである太陽光発電システムを設置して営農を継続しながら太陽光発電を行う方法、いわゆるソーラーシェアリングが提唱されてきた。このソーラーシェアリングにおいては、農業を継続しながら太陽光発電を行うことが可能であるため、太陽光発電のために耕作地を放棄したり離農したりする必要はなく、農業生産資源とクリーンなエネルギー資源との両方を同時に獲得していくことが可能である。また、農地への設置だけでなく、駐車場の上部など既に利用されている地面への設置により、今まで利用できなかった場所での太陽光発電も可能となる。
【０００３】
図１に、ソーラーシェアリングと呼ばれる太陽光発電システムの１例を示す。図１に示すように、ヤグラ６は、縦支柱５と横支柱４と支持支柱３で構成されている。このヤグラ６の支持支柱３に支持脚２が取り付けられ、この支持脚２によってヤグラ６の上部に太陽電池モジュール１が取り付けられている。太陽電池モジュールの取り付けは、このような支持脚２以外にも、取り付けバンドとネジとを用いて取り付けることも可能である。支持脚２、支持支柱３、横支柱４、縦支柱５同士は、接続金具などで接続されている。太陽電池モジュールは、太陽光を効率よく受けるために、北半球においては南方向（南半球においては逆に北方向）に向けて設置されることが望ましい。しかし、これに限られない。
【０００４】
この太陽電池モジュール１は、行列状あるいは市松状に配列されており、各太陽電池モジュール１の間には、ヤグラ６が設置されている農地に、作物が生育するのに充分な光量の太陽光が到達できるように、充分な隙間が形成されている。
【０００５】
一方、このような支柱を用いたヤグラ構造とすることによって、少ない基礎部分を有する軽量な支柱だけで、太陽電池モジュール１を支持することが可能となった。また、太陽電池モジュール自体も軽量なものを用いることによって、ヤグラ６への負荷を軽減している。また、この軽量な太陽電池モジュールを風に対してよける構造として、耐風圧を実質的に小さくしたものも提案されている（特許文献１）。
【０００６】
ヤグラ６の一部には、発電した電力を利用可能な状態に変換するための電力制御装置７が取り付けられている。また、図示していないが、この電力制御装置７から電気エネルギーを蓄積してから利用するための蓄電池を接続しても良いし、直流／交流変換や昇圧を適切に施して商用電力線に接続しても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７７０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ソーラーシェアリングは、農地などの地面上部にヤグラを用いて太陽光発電システムを設置することで太陽光発電と農業生産との両立を可能にするが、天候不順により農作物への十分な量の太陽光を確保できない場合には、太陽光を確保するために、太陽電池モジュールを取り外すことが必要となる。しかし、ヤグラ上部に設置された太陽電池モジュールの取り外し作業は非常に大変なだけでなく、太陽電池モジュール間の電気配線も取り外し、残りの太陽電池モジュールのみを再度電気的に接続する必要があり、容易に対応することができないという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、地面の上にヤグラを組み、当該ヤグラ上に適切な間隔を形成して太陽電池モジュールを配列することによって、前記地面に適度な太陽光を照射させながら同時に太陽光発電を可能とする太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池モジュールは前記ヤグラに傾斜して設置されており、記太陽電池モジュールは南北方向および鉛直方向に移動し、所定の位置で固定できることを特徴とする太陽光発電システムに関する。
【００１０】
また、前記太陽電池モジュール内には、複数の太陽電池セルが配置され、前記太陽電池モジュール内の前記複数の太陽電池セルは、前記太陽電池モジュールの面内において、太陽電池モジュールの南側に配置された別の太陽電池モジュールによる影の方向に対して垂直方向にのみ直列に接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の太陽光発電システムは、太陽光発電システムを設置した後においても、太陽電池モジュールは、南北方向に移動し所定の位置で固定可能である為、太陽電池モジュールを任意の間隔で配置させることができる。これにより、天候不良の際は太陽電池モジュールの間隔を広げることで、地面（農地）上への日照量を増大させることが可能となる。
【００１２】
また、この太陽電池モジュールを鉛直方向に移動し所定の位置で固定することも可能である為、太陽電池モジュールを任意の高さで設置することができる。南側の太陽電池モジュールへの日照により発生した日陰が、隣接北側の太陽電池モジュールから発生した日陰に重なるよう南側太陽電池モジュールの設置高さを調整することで、結果として地面(農地)上の日陰面積が減少する。したがって、天候不良時には、太陽電池モジュールの設置高さを調整することでも、地面(農地)上への日照量を増大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の太陽光発電システムの外観を示す模式的斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る太陽光発電システムに太陽光が降り注ぐ状態を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る太陽電池モジュールを北方向へ移動させた太陽光発電システムに太陽光が降り注ぐ状態を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る太陽電池モジュールを鉛直上方向へ移動させた太陽光発電システムに太陽光が降り注ぐ状態を示す図である。
【図５】第１実施形態および第２実施形態に係る太陽電池モジュールの可動接続構造を示す図であり、（ａ）は、太陽電池モジュールの短手側側面方向から見た図であり、（ｂ）は、太陽電池モジュールの傾斜面方向から見た断面図である。
【図６】第１実施形態および第２実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。
【図７】第１実施形態および第２実施形態に係る太陽電池モジュールに生じる影を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施形態による太陽光発電システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図２は、第１実施形態に係る太陽光発電システムに太陽光が降り注ぐ状態を示す図である。図３は、第１実施形態に係る太陽電池モジュールを一部北方向へ移動させた太陽光発電システムに太陽光が降り注ぐ状態を示す図である。図５は、第１実施形態と後述の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの可動接続構造を示す図であり、図５（ａ）は太陽電池モジュールの短手側側面方向から見た図、図５（ｂ）は太陽電池モジュールの傾斜面方向から見た断面図である。
【００１６】
太陽電池モジュールと影の関係について説明する。
【００１７】
図２において、太陽電池モジュール１は、支持支柱３に支持脚３２を介して取り付けられている。その際、発電効率を上げるために、太陽電池モジュール１は、傾斜して取り付けられている。この傾斜の角度は、設置する場所や季節などにより最適な角度は変わるが、本実施形態においては、３０度とされる。太陽の高度がある程度ある場合、太陽電池モジュール１に照射された太陽光２１は、太陽電池モジュール１が無い部分を透過し地面（農地）２４に日なた２３をつくり、或いは太陽電池モジュール１により遮られ地面（農地）２４に日陰２２をつくる。
【００１８】
本実施形態は、第１実施形態の太陽光発電システムを設置した後において、太陽電池モジュールを、北側に配置された別の太陽電池モジュール方向に移動し固定した場合の実施形態である。
【００１９】
本実施形態においては、地面で農作物を作成する場合、天候不順により農作物への十分な量の太陽光が確保できない状況を想定している。この場合、農作物に十分な量の太陽光を確保するために、太陽電池モジュールを取り外すことが考えられる。しかし、ヤグラ上部に設置された太陽電池モジュールの取り外し作業は非常に大変なだけでなく、太陽電池モジュール間の電気配線も取り外し、残りの太陽電池モジュールのみを再度電気的に接続する必要があり、容易に対応することができない。そこで、太陽光発電システムを設置した後においても、太陽電池モジュールを、北側に配置された別の太陽電池モジュール方向に移動し固定できるようにした。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１は、太陽電池モジュール１に形成された太陽電池モジュール固定具５１と、支持脚３２と、支持脚固定具５４とによってヤグラの支持支柱３に固定される。図５（ｂ）に示すように、支持脚固定具５４は、ヤグラの支持支柱３に貫通された状態で取付けられ、支持脚固定具用ボルト５６によって支持支柱３に固定されている。支持脚固定具５４には支持脚３２が取付けられ、支持脚３２は支持脚用ボルト５５によって支持脚固定具５４に固定されている。太陽電池モジュール１に形成された太陽電池モジュール固定具５１は、支持脚３２に貫通された状態で取付けられ、太陽電池モジュール固定具用ボルト５２によって固定されている。本実施形態ではボルトを用いたねじ止めによる固定法を提示しているが、もちろん取り付けバンドを用いても固定することが可能である。
【００２１】
支持脚固定具用ボルト５６を緩めて支持脚固定具５４を支持支柱３上でスライドさせることで、太陽電池モジュール１を、図５（ａ）における太陽電池モジュール移動方向（南北）５７の矢印方向へ任意に移動させることができる。さらに、太陽電池モジュール固定具用ボルト５２を緩めて太陽電池モジュール固定具５１を支持脚３２上でスライドさせることで、太陽電池モジュール１を、図５（ａ）における太陽電池モジュール移動方向（鉛直）５３の矢印方向へ任意に移動させることもできる。太陽電池モジュール１を、南北、鉛直どちらの方向への移動後も、それぞれ支持脚固定具用ボルト５６と太陽電池モジュール固定具用ボルト５２を再度締めることで、移動後改めて固定することが可能である。
【００２２】
上記太陽電池モジュールの可動接続構造を以って、図３に示すように、太陽電池モジュール３１を北側に配置された別の太陽電池モジュール方向（図面においては右側）に移動させ、太陽電池モジュール同士の間隔を広げて配置させる。太陽電池モジュール３１は、支持脚固定具５４が支持支柱３上でスライドさせられることで移動させられる。
【００２３】
太陽電池モジュール同士の間隔を広げることで、地面（農地）２４につくられる日なた２３の割合が増え、地面（農地）２４に多くの太陽光２１を照射できるようになり、天候不順による日照時間の少なさをカバーすることができる。この太陽電池モジュールの間隔は、北側へ移動させた太陽電池モジュール３１の移動量によって任意に変更することができ、地面（農地）２４への日照量を調整することが可能である。
【００２４】
しかし、図３右側に示しているように太陽電池モジュール３１を北側の太陽電池モジュール１に隣接するまで移動させた場合、南側の太陽電池モジュール３１により遮られない太陽光のみが北側隣の太陽電池モジュール１に照射される。つまり、太陽光２１が、太陽電池モジュール１の上側に照射され、下側が一部影となってしまう為、発電効率が減少する。ここでのこの太陽電池モジュールの下方向あるいは下側とは、太陽電池モジュールが設置された場所から地面（農地）２４方向の側である。逆に上方向あるいは上側とは、その反対方向の側である。
【００２５】
その電力を効率よく太陽電池モジュール外に取り出すためには、太陽電池モジュール内に複数枚配置された太陽電池セルの内、太陽電池モジュール面内において、南側に配置された別の太陽電池モジュールによる影の方向に対して垂直方向のみを直列に電気的に接続し、前述のような直列に接続した複数の太陽電池セルを、同一の太陽電池モジュール内に上下方向に複数組配置させる。
【００２６】
本実施形態で用いる太陽電池モジュール１を図６に示す。太陽電池モジュール１には、太陽電池セル６２が９列×３行の計２７セル並んでいる。これら複数の太陽電池セル６２は、行方向（横方向）のみ電気的接続６３されており、各行の複数の太陽電池セル６２は、他の行の複数の太陽電池セル６２とは電気的には接続されていない。この太陽電池モジュール１からの電力を取り出すための配線は、太陽電池セル６２の行の数分（３系統）だけ存在する。太陽電池セル６２の数は本実施形態の数に限られないことは言うまでもない。また、太陽電池セルとしても、シリコン単結晶、シリコン多結晶、アモルファスシリコン、化合物半導体、有機半導体など各種の太陽電池セルを利用可能である。
【００２７】
次に、影と太陽電池モジュール内の太陽電池セルとの関係を図７を用いて説明する。
【００２８】
ここで、ある太陽電池モジュール１の南側に配置された別の太陽電池モジュール１による影の移動方向は、ヤグラ６の上部に太陽電池モジュールが設置されることから、図６や図７の図中において、上下方向となる。ここでのこの太陽電池モジュール１での下方向あるいは下側とは、太陽電池モジュール１が設置された場所から地面（農地）２４方向の側である。逆に上方向あるいは上側とは、その反対方向の側である。そして、太陽電池モジュール１には、９列×３行の計２７セルの太陽電池セル６２が配置されており、太陽電池セル６２は、太陽電池モジュール１の面内において、太陽電池モジュール１の南側に配置された別の太陽電池モジュールによる影の移動方向に対して垂直方向にのみ直列に接続されている。つまり、太陽電池セル６２は、図７において、行方向（横方向）のみ電気的接続６３されている。
【００２９】
この太陽電池モジュール１に対し、南側に配置された別の太陽電池モジュールにより太陽光が遮られ、下側の２行の太陽電池セルに影７１がおちたとする。この場合、下側の２行の太陽電池セルは発電量が低くなるが、一番上側の１行目の太陽電池セルには太陽光が照射され、発電することができる。その際、太陽電池モジュール１内において、太陽電池セル６２は、影の方向に対して垂直方向のみを各行ごとで直列に電気的接続６３されており、各行間は直列にしていないため、太陽光が照射されている上側の１行からは、独立して発電された電力を太陽電池モジュール１の外部に取り出すことができる。下側の２行は、発電量が低くなり、高抵抗値となるが、他の１行とは電気接続されていないので、この太陽光が照射されていない太陽電池セルが、他の発電している太陽電池セルに影響することは無い。
【００３０】
この太陽電池セルの電気的接続法により、図３の太陽電池モジュール１に太陽光２１が照射されている上側の部分から、発電された電力を太陽電池モジュールの外部に取り出すことができる。
【００３１】
本実施形態において、南側の太陽電池モジュールを北側へ移動させて太陽電池モジュール間隔を調整する場合について説明したが、北側の太陽電池モジュールを南側へ移動させても同じ効果が得られることは言うまでもない。
【００３２】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態による太陽光発電システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
本実施形態は、第１実施形態の太陽光発電システムを設置した後において、太陽電池モジュールを鉛直上方向へ移動させ、固定した場合の実施形態である。
【００３４】
図４は、第１実施形態に係る太陽電池モジュールを一部鉛直上方向へ移動させた太陽光発電システムに太陽光が降り注ぐ状態を示す図である。本実施形態における太陽電池モジュールとしては、第１実施形態の太陽電池モジュールが用いられる。よって、構成が同じ部分については、同じ符号をつけ、一部説明を簡略化あるいは省略する。
【００３５】
図４に示すように、南側の太陽電池モジュール４１から発生した日陰が、隣接北側の太陽電池モジュール１から発生した日陰に重なるよう、南側太陽電池モジュール４１を鉛直上方向へ移動させる。これは、第１実施形態において示した太陽電池モジュールの可動接続構造により、太陽電池モジュール固定具５１を支持脚３２上でスライドさせることで実現できる。
【００３６】
太陽電池モジュール同士の日陰を重ねることで、地面（農地）２４につくられる日なた２３の割合が増え、地面（農地）２４に多くの太陽光を照射できるようなり、天候不順による日照時間の少なさをカバーすることができる。この太陽電池モジュール同士の日陰の重ね量は、鉛直上方向へ移動させた太陽電池モジュール４１の移動量で変更することができ、地面（農地）２４への日照量を調整することが可能である。
【００３７】
しかし、この場合、太陽電池モジュール４１により遮られない太陽光２１のみが北側の隣の太陽電池モジュール１の上側に照射され、太陽電池モジュール１の下側が一部影となってしまう為、発電効率が減少する。これについては、前述の第１実施形態における太陽電池モジュール内における太陽電池セルの電気的接続法により解決でき、太陽光が照射される太陽電池モジュール上側部分の太陽電池セルから発電された電力を、有効に太陽電池モジュールの外に取り出すことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  太陽電池モジュール
２  支持脚
３  支持支柱
４  横支柱
５  縦支柱
６  ヤグラ
７  電力制御装置
８  太陽光発電システム
２１  太陽光
２２  日陰
２３  日なた
２４  地面（農地）
３１  北方向へ移動させた太陽電池モジュール
３２  支持脚
４１  鉛直上方向へ移動させた太陽電池モジュール
５１  太陽電池モジュール固定具
５２  太陽電池モジュール固定具用ボルト
５３  太陽電池モジュール移動方向（鉛直）
５４  支持脚固定具
５５  支持脚用ボルト
５６  支持脚固定具用ボルト
５７  太陽電池モジュール移動方向（南北）
６２  太陽電池セル
６３  電気的接続
７１  影
【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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【図７】
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