(57)【要約】【課題】太陽光発電システムを設置する場合、雷対策を施すためには、太陽光発電システムの近傍にさらに避雷設備を設置する必要があり、太陽光発電システム以外に大規模な避雷設備を設置するための場所を確保する必要があるという課題があった。【解決手段】ヤグラ６上に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、ヤグラ６の縦支柱５はヤグラ６の横支柱４や支持支柱３から電気的に絶縁されており、ヤグラ６の縦支柱５の頂部に太陽電池モジュール１の上面の高さよりも高い位置に設置された避雷針８は、縦支柱５を介して地面に接地されている構成とした。【選択図】図１
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【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、
前記ヤグラは、地面に設置された縦支柱と、前記縦支柱の上部に固定された横支柱や支持支柱と、それらを固定するためジョイントからなり、
前記縦支柱の頂部に前記太陽電池モジュールの上面の高さよりも高い位置に設置された避雷針を有し、
前記避雷針が設置された前記縦支柱は、前記横支柱や前記支持支柱から電気的に絶縁されており、
前記避雷針は、前記縦支柱を介して地面に接地されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記避雷針が設置された前記縦支柱には、内部に縦支柱内導線が配置され、前記縦支柱内導線により前記避雷針が地面に接地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。
【請求項３】
前記避雷針が設置された前記縦支柱は、電気的な導電体からなる導電性縦支柱であり、前記導電性縦支柱により前記避雷針が地面に接地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。
【請求項４】
少なくとも前記避雷針が設置された前記縦支柱に取り付けられる前記ジョイントは、絶縁性樹脂からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか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６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６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。
【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。
【０００７】
また、ヤグラや架台になどに取り付けた太陽電池モジュールは、直撃雷や誘導雷を受ける可能性がある。高価な太陽光発電システムを雷から保護する為には、避雷針など避雷設備の設置が有効である。そのため、雷対策として太陽光発電システムの近辺に避雷設備を設置することが考えられている。その際、避雷設備による影が太陽電池モジュールにかからないようにするためには、北半球においては、避雷設備を太陽光システムの北側に設置することがよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、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場合、雷対策のため太陽光発電システムの近傍にさらに避雷設備を設置する必要があり、太陽光発電システム以外に避雷設備を設置するための場所を確保する必要があるという課題があった。
【００１０】
さらに、避雷針の効果は、避雷針を中心とする円状にある。そのため、保護したい太陽光発電システムが避雷針の南側に片寄って設置されている場合には、このエリアを保護するために、太陽光発電システムがなく雷からの保護を必要としない北側のエリアも保護してしまうため、大規模な設備が必要となるという課題があった。その場合、太陽光発電システム以外に大規模な避雷設備が必要となるため、美観の問題だけで無く、費用の問題もあった。
【００１１】
さらに、避雷設備を小型化するためには、太陽光発電システムの中心に避雷設備を設置することも考えられるが、その場合には、太陽電池モジュールに避雷設備の影が落ちてしまい、発電効率を下げてしまったり、太陽電池モジュールを劣化させる可能性があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、前記ヤグラは、地面に設置された縦支柱と、前記縦支柱の上部に固定された横支柱や支持支柱と、それらを固定するためジョイントからなり、前記縦支柱の頂部に前記太陽電池モジュールの上面の高さよりも高い位置に設置された避雷針を有し、前記避雷針が設置された前記縦支柱は、前記横支柱や前記支持支柱から電気的に絶縁されており、前記避雷針は、前記縦支柱を介して地面に接地されていることを特徴とする太陽光発電システムに関する。
【００１３】
また、前記避雷針が設置された前記縦支柱には、内部に縦支柱内導線が配置され、前記縦支柱内導線により前記避雷針が地面に接地されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記避雷針が設置された前記縦支柱は、電気的な導電体からなる導電性縦支柱であり、前記導電性縦支柱により前記避雷針が地面に接地されていることが好ましい。
【００１５】
また、少なくとも前記避雷針が設置された前記縦支柱に取り付けられる前記ジョイントは、絶縁性樹脂からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽光発電システムにおいては、ヤグラの構成部品である縦支柱の頂部に避雷針を設置することで、太陽光発電システム以外の新たな場所を確保しなくても避雷設備を設置することができる。そのため太陽光発電システム以外に大きな避雷設備が必要なく、細い棒形状の避雷針がヤグラ上部に設置されるだけであるので、美観上も大きく妨げることはない。
【００１７】
また、避雷針は縦支柱を通じて地面にアースされ、縦支柱以外のヤグラの構成部品や太陽電池モジュールと避雷針が設置された縦支柱とは絶縁されているため、避雷針に雷が落ちたとしても、すぐにアースされ、太陽電池モジュールや電力制御装置などへの影響を回避することができる。
【００１８】
さらに、太陽光発電システム全体をカバーするため、複数の避雷針を設置したが、個々の避雷針は細い棒形状であるため、この避雷針の影が太陽電池モジュールに落ちたとしても、ほとんど影響が無く、発電効率の低下やモジュールの劣化の可能性はほとんどない。
【００１９】
さらに、雷対策のために必要な追加コストは、避雷針の設置とアース程度であり、雷対策を施した太陽光発電システムを非常に低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る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の側面図である。
【図３】第１実施形態に係る太陽光発電システムの避雷針近傍の拡大図である。
【図４】第１実施形態に係る太陽光発電システムの避雷針近傍の拡大図（断面図）である。
【図５】第２実施形態に係る太陽光発電システムの避雷針近傍の拡大図（断面図）である。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
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。
【００２２】
図１は、第１実施形態に係る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は、第１実施形態に係る太陽光発電システムの側面図である。図３は、第１実施形態に係る太陽光発電システムの避雷針近傍の拡大図である。図４は、図３の第１実施形態に係る避雷針近傍の断面図である。
【００２３】
図１や図２に示す太陽光発電システム１０は、ヤグラ６と、太陽電池モジュール１と、ヤグラ６と太陽電池モジュール１とを取り付けるための支持脚２と、電力制御装置７と、避雷針８からなる。ヤグラ６は、地面（農地）３８に固定され上方向に向けて設置された縦支柱５と、縦支柱５の上部に固定された支持支柱３と横支柱４と、それらを固定するジョイントとで構成されている。このヤグラ６の支持支柱３にさらに支持脚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を、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行うことも可能である。支持脚２、支持支柱３、横支柱４、縦支柱５同士は、ジョイントにより接続されている。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。
【００２４】
本実施形態の太陽電池モジュール１は、図１に示すように行列状に配置されている。もちろん、行列状以外にも、たとえば市松状に配列されていてもよいことは言うまでもない。各太陽電池モジュール１の間には、ヤグラ６が設置されている地面（農地）３８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。本実施の形態では、農地の上に太陽光発電システムを設置する場合について説明するが、本太陽光発電システムは、農地以外、例えば駐車場などにおいても利用可能である。縦支柱５、支持支柱３、横支柱４としては、鉄やアルミなどの金属パイプ形状のものがコストや強度の観点から一般に用いられている。錆び対策のために、表面および内面に酸化膜が形成されたり、塗装などが施されてある。本実施形態においては、塗装された鉄パイプを用いた。
【００２５】
縦支柱５の頂部には避雷針８が設置されている。この避雷針８の高さは、太陽電池モジュール１よりも高く設置されている。本実施形態では１５本の避雷針８が設置されているが、この数に限られない。十分な雷対策のために、ヤグラ６の広さや、避雷針の高さなどにより適宜変更可能である。
【００２６】
図３に示すように、縦支柱５と横支柱４は、クロスジョイント３２により固定されている。ヤグラ６の強度を高めるため、縦支柱５と横支柱４とを、筋交い３１と縦支柱用ジョイント３３と横支柱用ジョイント３４を用いて固定した。もちろん、縦支柱５と支持支柱３、或いは支持支柱３と横支柱４も同様に筋交いを施すことでヤグラ６の強度を高めることができることは言うまでもない。
【００２７】
避雷針８は、縦支柱５の頂部に避雷針保持部材３５が用いられて固定されている。縦支柱５には、接地線３６が接続されており、この接地線３６の反対側は接地３７に接続されており、避雷針８は縦支柱５を介して地面（農地）３８に接地されている。
【００２８】
次にこの避雷針８近傍の内部構造について説明する。図４は、太陽光発電システム１０の避雷針８近傍の拡大図（断面図）である。避雷針８が避雷針保持部材３５により固定されている縦支柱５においては、横支柱４や筋交い３１から電気的に絶縁させるために、クロスジョイント３２と縦支柱用ジョイント３３と横支柱用ジョイント３４は、絶縁性が高く、耐光性・耐候性のある樹脂を用いた。具体的には、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトンやフェノール樹脂などを用いることが出来る。
【００２９】
縦支柱５の内部には縦支柱内導線４１が入れられており、この縦支柱内導線４１は、避雷針８と接地線３６を接続している。
【００３０】
太陽光発電システム１０に雷が到達すると、まず、雷は避雷針８の先端に落ちる。避雷針８の先端に落ちた雷による電流は、縦支柱内導線４１と接地線３６を通り地面（農地）３８に設置された接地３７に流れる。その際、横支柱４や支持支柱３は、縦支柱５とは電気的に絶縁されているため、雷による電流は横支柱４や支持支柱３には流れず、地面（農地）３８に安全に流れる。よって、雷が太陽光発電システム１０に落ちたとしても、太陽電池モジュール１や電力制御装置７は、雷から安全に保護されることとなる。
【００３１】
ここで、図４においては、横支柱４が途中で二つに分断されている実施形態であるが、分断されず１本の横支柱４でも良いことは言うまでもない。その場合は、縦支柱５と横支柱４は適当な隙間を空けて電気的に絶縁された状態で固定されていればよい。また、本実施形態では、縦支柱５と横支柱４とが固定された場合について説明したが、横支柱４の代わりに支持支柱３が固定された場合についても同様であ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。本実施形態は、第１実施形態の縦支柱内導線を省略した場合の実施形態である。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。
【００３３】
図５は、本発明の第２実施形態にかかる太陽光発電システム１０の避雷針８近傍の拡大図（断面図）である。避雷針８は、導電性を有する導電性避雷針保持部材５５により、導電体からなる導電性縦支柱５１の頂部に固定されている。そして、この導電性縦支柱５１は接地線３６を介して地面（農地）３８に設置した接地３７に接続されている。導電性縦支柱としては、鉄やアルミパイプを用いることができる。錆び対策として導電性縦支柱に第１実施形態同様に表面および内面に酸化膜を形成したり、塗装などを施したりしたものを用いても良い。ただし、その場合には、導電性避雷針保持部材５５が接する導電性縦支柱５１の端面や、導電性縦支柱５１に接地線３６が固定される接点には、それぞれが電気的に接続できるようにするために、塗装などを施さず、当該接点を鉄やアルミ面とする必要がある。さらに、これらの接続部分については、導電性ペーストなどを用いてより接触抵抗を減らしてもよい。
【００３４】
第１実施形態と同様に、太陽光発電システム１０に雷が到達すると、まず、雷が避雷針８の先端に落ちる。避雷針８の先端に落ちた雷の電流は、導電性避雷針保持部材５５と導電性縦支柱５１と接地線３６を通り地面（農地）３８に設置された接地３７に流れる。その際、横支柱４や支持支柱３は、導電性縦支柱５１とは電気的に絶縁されているため、雷による電流は、横支柱４や支持支柱３には流れず、地面（農地）３８に安全に流れる。よって、雷が太陽光発電システム１０に落ちたとしても、太陽電池モジュール１や電力制御装置７は、雷から安全に保護されることとなる。
【符号の説明】
【００３５】
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  避雷針、１０  太陽光発電システム、３１  筋交い、３２  クロスジョイント、３３  縦支柱用ジョイント、３４  横支柱用ジョイント、３５  避雷針保持部材、３６  接地線、３７  接地、３８  地面（農地）、４１  縦支柱内導線、５１  導電性縦支柱、５５  導電性避雷針保持部材、６０  従来の太陽光発電システム
【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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