(57)【要約】【課題】日射量が多い場合でも、発電量の向上とともに農作物の収穫量を向上する技術を提供することを目的とする。【解決手段】農作物と当該農作物の光飽和点の対照表と日射量を元に太陽光発電パネルの傾きを制御する制御装置を設け、農作物への日射量が当該農作物の光飽和点を超えていない場合、農作物への日射量が最大となるように太陽光発電パネルを傾け、農作物への日射量が当該農作物の光飽和点を超えた場合、太陽光発電パネルへの日射量が最大となるように太陽光発電パネルを傾ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
農地又は耕作地の上に設置され、複数の太陽光発電パネル、当該複数の太陽光発電パネルを支持する太陽光発電パネル支持棚と太陽光発電パネル支持柱を含む架台、太陽光発電パネル傾き調整機構、当該太陽光発電パネル傾き調整機構を駆動し制御する太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置、を備えた太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置は、
日射量を収集する日射量収集装置と、農作物毎の光飽和点となる日射量情報を記憶する記憶装置と、前記太陽光発電パネル傾き調整機構を駆動し制御する制御装置と、を含み、
前記制御装置は、
前記農作物毎の光飽和点となる日射量情報及び前記日射量収集装置にて収集した日射量と前記農作物毎の光飽和点を元に太陽光発電パネル傾き調整機構を駆動して太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを動的に制御し、
前記農作物の農地への累積日射量が当該農作物の光飽和点を超えていない場合、農作物の農地への日射量が最大となるように太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを動的に変え、
農作物の農地への累積日射量が当該農作物の光飽和点を超えた場合、太陽光発電パネルへの日射量が最大となるように太陽光発電パネルの傾きを動的に変える
ことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記日射量収集装置は、農地上に設置した照度センサからなり、
前記制御装置は、前記日射計で測定した数値を収集する日射量算出部、当該日射量算出部にて収集した数値を使用して前記農作物の農地への日射量を算出する日射量算出部、日射量が当該農作物の光飽和点を超えているか否かを判定する日射量判定部、当該日射量判定部による判定結果を受けて前記太陽光パネル傾き調整機構を駆動し制御する制御部、を含む
請求項１に記載された太陽光発電システム。
【請求項３】
前記日射量収集装置は、農地が存在する場所の天気情報を外部より収集する天気情報受信部からなり、
前記制御装置は、前記天気情報受信部にて受信した天気情報から前記農作物の農地への日射量を算出する日射量算出部、前記農作物の農地への日射量が当該農作物の光飽和点を超えているか否かを判定する日射量判定部、当該日射量判定部による判定結果を受けて前記太陽光パネル傾き調整機構を駆動し制御する制御部、を含む
請求項１に記載された太陽光発電システム。
【請求項４】
農地又は耕作地の上に設置され、複数の太陽光発電パネル、当該複数の太陽光発電パネルを支持する太陽光発電パネル支持棚と太陽光発電パネル支持柱を含む架台、太陽光発電パネル傾き調整機構、太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置を備えた太陽光発電システムにおける前記太陽光発電パネル傾き調整機構を前記太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置により駆動し制御する太陽光発電方法であって、
前記太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置は、
農作物毎の光飽和点となる日射量情報を記憶するステップ、
前記日射量収集装置にて収集した日照から日射量を算出するステップ、
前記農作物毎の光飽和点となる日射量情報と前記算出した日射量を元に太陽光発電パネル傾き調整機構を駆動して太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを動的に制御するステップ、
を含み、
前記太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを動的に制御するステップは、
前記農作物の農地への日射量が当該農作物の光飽和点を超えていない場合、農作物の農地への日射量が最大となるように太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを動的に変えるステップ、
農作物の農地への日射量が当該農作物の光飽和点を超えた場合、農作物の農地への日射量が最大となるように太陽光発電パネルの傾きを動的に変えるステップ、を含む
ことを特徴とする太陽光発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光発電システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、様々な農地、耕作地の上に背の高い架台に太陽パネルを設置して太陽光発電を行い、農業と自家発電事業を両立するシステム、所謂、ソーラーシェアリングと呼ばれる太陽光発電技術が提案されている。
その一例として、特開２００５−２７７０３８号公報（特許文献１）に記載の技術がある。
この公報には、「各種フィールド（農地、公園、水面等の人間、動物等の生活及び作業空間）の上部に、ほぼ地面に水平の棚を設け、南北に幅が狭く東西に長い棒状または翼状、板状の太陽光発電素子傾斜保持部材を太陽光発電モジュールと一体となしてできる太陽光発電体を形成して風圧対策と前記下部フィールドに対する必要光量を維持することを両立させ、前記水平棚の梁の設置方向（前記フィールドの方向に概略一致）に制限されることなく太陽光発電体を個々に真南を向ける設定ができることとした太陽光発電システム」との記載がある（要約書参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
特許文献１には、太陽光発電モジュール（太陽光パネルのセル群）、設置方法についての概略が示されており、強風時や日射量不足時に太陽光発電モジュール（太陽光パネルのセル群）の傾きを変更することが記載されている。そのため、特許文献１では、強風時や日射量不足時の影響を避けることに留まる。つまり、日射量が多すぎる場合、農作物への悪影響を及ぼす対策については想定されていない。日射量が多いと、発電量は向上するも、その一方、農作物の種類によっては、それらに適した日射量（光飽和点）があり、日射量が多すぎると、それらの農作物に悪影響を及ぼし、収穫量が減少する場合が存在する。
【０００５】
そこで、本発明では、日射量が多い場合でも、発電量の向上とともに農作物／作物の収穫量を向上する技術を提供することを目的とする。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、代表的な本発明の太陽光発電システム及び方法の一つは、日射量と農作物の光飽和点とを元に太陽光発電パネルの傾きを制御する制御装置を設け、農作物への日射量が当該農作物の光飽和点を超えていない場合、農作物への日射量が最大となるように太陽光発電パネルを傾け、農作物への日射量が当該農作物の光飽和点を超えた場合、太陽光発電パネルへの日射量が最大となるように太陽光発電パネルを傾けるようにしたものである。
なお、光飽和点に関しては、http://hostgk3.biology.tohoku.ac.jp/hikosaka/photosyn-home.html  
(東北大学 / 大学院・生命科学研究科 / 教授 の公開サイト)に詳細な説明が公開されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、日射量が多い場合でも、発電量の向上とともに農作物の収穫量を向上することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図1は、本願発明の太陽光発電システムの構成例を示すブロック図。
【図２Ａ】図２Ａは、本願発明の太陽光発電システムを構成する太陽光発電パネルと農地との配置関係を示す斜視図。
【図２Ｂ】図２Ｂは、太陽光発電パネルが太陽光を遮蔽する割合を示す図。
【図３】図３は、本発明の太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置の構成例を示すブロック図。
【図４】図４は、農作物毎の光飽和点となる日射量情報ＤＢのテーブル構成例を示す図。
【図５】図５は、太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置における処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。本願発明は、各作物によっては、光飽和点が相違することに着目したものである。
【実施例１】
【００１０】
図１は本願発明の太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。
太陽光発電システム１は、農地（耕作地）の上に設置され、複数の太陽光発電パネル（複数のセル群からなる太陽光発電モジュール）１１、太陽光発電パネル架台１２、太陽光発電パネル傾き調整機構１３、当該太陽光発電パネル傾き調整機構を駆動する太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置１４、を有する。
【００１１】
図２Ａは本願発明の太陽光発電システムを構成する複数の太陽光発電パネル１１、太陽光発電パネル架台１２（太陽光発電パネル支持棚１２１、太陽光発電パネル支持柱１２２）、太陽光発電パネル傾き調整機構１３、及び農地２との配置関係を示す斜視図である。
図２Ｂは太陽光発電パネル１１の傾きにより、農地２に達する太陽光が遮蔽される割合を示す側面図である。
【００１２】
太陽光発電パネル架台１２は、太陽光発電パネル支持棚１２１、太陽光発電パネル支持柱１２２、を有する。
【００１３】
太陽光発電パネル傾き調整機構１３は、太陽光発電パネル傾き連携棒１３１、ワイヤ１３２、ワイヤ駆動用モータ１３３及びワイヤ巻取・巻戻機構１３４、を有する。太陽光発電パネル傾き調整機構１３は、太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを変えることができる機構であればよく、また、太陽光発電パネル支持棚１２１自身の傾きを変えて間接的に太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを変えるものであってもよい。
【００１４】
複数の太陽光発電パネル１１は、太陽光発電パネル支持棚１２１の上に図示のように並べて配置され、かつ、太陽光発電パネル傾き調整機構１３の太陽光発電パネル傾き連携棒１３１に対して、回転自在に取り付けられている。所謂、ブラインド形式に構成され、ワイヤ駆動用モータ１３３及びワイヤ巻取・巻戻機構１３４によりワイヤ１３２を介して太陽光発電パネル傾き連携棒１３１を駆動することにより、太陽光発電パネル１１の傾きが変更され、農地への日射量を調整できるように構成されている。ここで、日照（にっしょう）は、太陽光の直射光（直射日光）が地表に当たっている状態のことであり、日射量とは、例えば、日照センサが直達日射のみを計測する量である。
【００１５】
太陽光発電パネル傾き連携棒１３１は、ワイヤ１３２と連結され、ワイヤ１３２を介して太陽光発電パネル支持棚１２１を駆動するモータ１３３、ワイヤ巻取・巻戻機構１３４、を有する。ワイヤ１３２をモータ１３３及びワイヤ巻取・巻戻機構１３４により制御することにより、太陽光発電パネル１１の位置及び／又は傾き（傾斜角度）が変更できる。
【００１６】
太陽光発電パネル傾き調整機構１３は太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置１４に連結され、太陽光パネル傾き調整機構制御部１４１５（図３参照）により制御される。
【００１７】
太陽光発電パネルの傾き角度をθとした場合、太陽光発電パネルがない場合と比べて、農地２に到達する太陽光の割合は、農地の面積をS1、太陽光パネルの面積をS2とした場合、１−(L2×cosθ)／L1（図２参照）となる。
【００１８】
図３は本発明の太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置１４の構成例を示すブロック図である。
【００１９】
太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置１４は、演算装置（制御装置）１４１、日射量収集装置（当日の日射量）１４２、入出力装置１４３、記憶装置１４４、を有する。
【００２０】
日射量収集装置（当日の日射量）１４２は、当日の日射量を計測又は収集するための装置であり、例えば、日射計１４２１などの計測器を含む。日射量収集装置（当日の日射量）１４２は、例えば、気象情報を取り扱う外部のシステムから送信される天気情報を受信する天気情報受信部１４２３とし、当該天気情報を元に日射量を検出し得るものであってもよい。
【００２１】
入出力装置１４３は、育成する農作物の種類、農作物毎の光飽和点となる日射量情報を入力し、また、表示する入出力部を有する。光飽和点とは、これ以上光が強くても光合成速度が変わらない点のことである。つまり、光が強ければ強いほど光合成は活発に起こるが、ある光の強さで頭打ちになる。そのときの光の強さのことである。
【００２２】
記憶装置１４４は、入出力装置１４３より入力された農作物種類を記憶する領域を有する育成農作物種類情報データベース１４４２と、農作物毎の光飽和点となる日射量情報を記憶するデータベース（日射量情報ＤＢ）１４４１、を有する。
【００２３】
演算装置（制御装置）１４１は、太陽光発電パネル傾き調整機構１３の動作制御を司り、内部に格納されたプログラムに従って上記機構の動作を制御するものであって、農作物の光飽和点となる日射量確認部１４１１、当日の日射量算出部１４１３、日射量判定部１４１４、太陽光パネル傾き調整機構制御部１４１５、を含む。
そして、農作物と当該農作物の光飽和点の対照表を元に農作物への日射量が当該農作物の光飽和点を超えていない場合、農作物への日射量が最大となるように太陽光発電パネル傾き調整機構１３を介して太陽光発電パネルの傾きを制御し、農作物への日射量が当該農作物の光飽和点を超えた場合、農作物への日射量が最大となるように太陽光発電パネル傾き調整機構１３を介して太陽光発電パネルの傾きを制御する。
【００２４】
図４は、日射量情報ＤＢ１４４１における各作物と各作物の光飽和点における日射量との対照関係を示すテーブルである。
【００２５】
テーブルには、作物の種類１４４１１、当該作物に対する光飽和点１４４１２を含む。例えば、シンビジウムの光飽和点は１０ｋｌｘ、シクラメンの光飽和点は１５ｋｌｘ、ミョウガ、ミツバの光飽和点は２０ｋｌｘ、レタス、イチゴ、インゲン、ネギの光飽和点は２５ｋｌｘ、ピーマン、サツマイモの光飽和点は３０ｋｌｘ、キュウリの光飽和点は３５ｋｌｘ、ナス、ピーマン、ブドウ（巨峰）、モモ（白鳳）、ナシ（幸水）、ハクサイの光飽和点は４０ｋｌｘ、イネ、アスパラの光飽和点は４０〜５０ｋｌｘ、セロリ、カボチャの光飽和点は４５ｋｌｘ、ブドウ（デラウェア）の光飽和点は４８ｋｌｘ、キュウリ、メロンの光飽和点は５５ｋｌｘ、トマトの光飽和点は７０ｋｌｘ、サツマイモ、スイカの光飽和点は、８０ｋｌｘである。
【００２６】
植物の光合成と光の強さの関係を表す特性においては、各作物には一定の光の強さ以上の光は光合成量の増大にほとんど貢献できないことを示している。この光合成量がほぼ一定になる光の強さをその直物の光飽和点と呼ばれており、これらは一般に周知である。
【００２７】
図５は太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置における処理手順を示すフローチャートである。フローチャートに基づく動作は以下のとおりである。
【００２８】
まず、予め各農作物と各農作物の光飽和点を記憶装置１４４の日射量情報ＤＢ１４４１に登録する。
【００２９】
ステップＳ５１０：農作物の育成を開始する。
【００３０】
ステップＳ５１１：育成する農作物の種類を、太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置１４の入出力装置１４３より入力し、記憶装置１４４内の育成農作物種類を格納する領域に格納する。
【００３１】
ステップＳ５１２：演算装置（制御装置）１４１は、農作物の光飽和点（５５ｋｌｘ）となる日射量確認部１４１１にて、日射量情報ＤＢ１４４１に格納した農作物と農作物の光飽和点を示す情報（テーブル）から作物の種類に応じた作物の光飽和点となる日射量を把握する。例えば、作物として、メロンを例に説明すると、日射量情報ＤＢ１４４１からメロンの光飽和点５５ｋｌｘとなる日射量を検出し、把握する。
【００３２】
ステップＳ５１３：演算装置（制御装置）１４１は、日射量収集装置１４２により収集又は取得した当日の日射量を取得する。
【００３３】
ステップＳ５１４：演算装置（制御装置）１４１は、当日の日射量算出部１４１３にて、日射量収集装置（当日の日射量）１４２により収集した当日の日射量を用いて、農地２上の日射量を計算により算出する。日射量を全天日射計(支持柱上)１５１にて収集した場合は、上記段落〔００１７〕にて示した式により、日射量を算出する。日射量を全天日射計(農地上)１５２にて収集した場合は、それらの日射量の平均を算出する。
【００３４】
ステップＳ５１５：演算装置（制御装置）１４１は、日射量判定部１４１４にて、日射量が当該農作物の光飽和点（５５ｋｌｘ）を超えているか否かを判定する。そして、当該ステップＳ５１５にて日射量が当該農作物の光飽和点を超えていない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ５１６へ進み、日射量が当該農作物の光飽和点を超えた場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ５１７へ進む。
【００３５】
ステップＳ５１６：演算装置（制御装置）１４１は、太陽光パネル傾き調整機構制御部１４１５にて、農作物への日射量が最大となるように太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを動的に制御する。つまり、農作物への日射量が最大となるように太陽光発電パネル１１の傾きを制御（調整）し、太陽光発電パネル１１の位置及び／又は傾き（角度）を動的に変える。そして、ステップＳ５１２に戻り、上記ステップの処理を繰り返す。
【００３６】
ステップＳ５１７：演算装置（制御装置）１４１は、太陽光パネル傾き調整機構制御部１４１５にて、農作物の特性（光飽和量）に合せて太陽光発電量が最大となるように太陽光発電パネルの位置及び／又は傾きを動的に制御する。つまり、農作物への日射量が最大となるように太陽光発電パネル１１の傾きを制御（調整）し、太陽光発電パネル１１の位置及び／又は傾き（角度）を動的に変える。そして、ステップＳ５１８に進む。
【００３７】
以上述べた実施例によれば、架台に取り付けた日射計からの日射計情報、太陽光発電設備が設置されている場所の天気観測システムからの天気情報、などからの各情報をもとに農地上の日射量を算出・計算し、当該算出・計算された日射量が、農地に作付された作物の光飽和点（光飽和点以上の日照を浴びても、作物の収穫量が増えない日射量）を超えた場合、太陽光の発電量が最大になるように、太陽光発電パネルの傾きを制御、調整することにより、農作物に悪影響を及ぼすことなく、つまり、収穫量を減らすことなく、太陽光発電を最大化することができる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒａｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  太陽光発電システム
１１  太陽光発電パネル
１２  架台
１２１  太陽光発電パネル支持棚
１２２  太陽光発電パネル支持柱
１３  太陽光発電パネル傾き調整機構
１３１  太陽光発電パネル傾き連携棒
１３２  ワイヤ
１３３  モータ
１３４  ワイヤ巻取・巻戻機構
１４  太陽光発電パネル傾き調整機構制御装置
１４１  演算装置（制御装置）
１４１１  農作物の光飽和点となる日射量確認部
１４１３  当日の日射量算出部
１４１４  日射量判定部
１４１５  太陽光パネル傾き調整機構制御部
１４２  日射量収集装置（当日の日射量）
１４２１  日照計
１４２３  天気情報受信部
１４３  入出力装置
１４４  記憶装置
１４４１  日射量情報ＤＢ
１４４２  育成農作物種類情報ＤＢ
【図１】
2017145565.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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