(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電を行う半導体群を有するソーラーパネルと、該ソーラーパネルの裏面に積層される取付板と、前記ソーラーパネルと取付板の間に設けられるソーラーパネル冷却用水循環流通路と、該水循環流通路内の水と、を有し、
蓄積された熱を有するソーラーパネルを前記水循環流通路内の水で冷却すると共に、熱せられた水はエコキュートタンクに収納可能とし、
前記水循環流通路内の水の循環につき、前記ソーラーパネルの発電効率が高いソーラーパネル温度に制御するよう循環され、
前記ソーラーパネルには、火災検知部が設けられ、前記火災検知部は設定された所定の温度に達したか、かつ、設定された所定の煙量が発生したかを検知し、前記検知された温度と煙量によって火災発生と判断されたとき、前記水循環流通路の両端部に設けられた水挿入経路を開放して前記ソーラーパネルの表面側に放水できるよう構成された、
ことを特徴とするハイブリッドソーラーパネル装置。
【請求項２】
前記ソーラーパネルには、ソーラーパネル温度測定計が設けられ、前記水循環流通路には、水温計測計が設けられた、
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッドソーラーパネル装置。
【請求項３】
前記水循環流通路内の水を循環させるに際し、ソーラーパネルの発電効率が高いソーラーパネル温度にする制御は、前記ソーラーパネル温度測定計で計測したソーラーパネル温度と前記水温計測計で計測された水温の値とを検知し、検知した前記値により水道栓開栓制御部とお湯連結経路制御部とで水循環流通路の水の循環制御を行い、ソーラーパネルの発電効率が高いソーラーパネル温度にする、
ことを特徴とする請求項２記載のハイブリッドソーラーパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電に用いられるソーラーパネル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電システムについては、ソーラーパネルの表面に汚れや傷、影ができることでその発電量が低下することが指摘されている。
そして、設置したばかりの真新しい太陽光発電システムについても影響を受けるといわれているのが、ソーラーパネルの温度の過度の上昇である。過度の温度の上昇に伴い、該過度の温度の上昇に伴う熱が引き起こす発電効率低下による発電量のロスなどが生じるからである。
【０００３】
太陽光発電システムは、太陽の光を浴びて発電するのである故、真夏の暑い時期や気温が高い地域が有利であると思われがちであるが決してそうではない。
逆に、ソーラーパネルは熱に弱いといわれている。ここで、ソーラーパネルモジュールがなぜ暑さに弱いのかを説明する。
【０００４】
太陽光発電が最も効率よく発電する「ソーラーパネル温度」は２５℃といわれている。すなわち、各ソーラーパネルメーカーが発表するソーラーパネルの性能は、測定時のモジュールの温度が２５℃であることが国際的に定められている。そして２５℃という温度が太陽光発電を行うに際し最も効率よく発電できる温度とされる。従って、２５℃以上に温度が上がると、逆に発電効率は下がってしまう。
【０００５】
前述したように、発電効率の測定基準はパネルの温度を基準としており、決して気温が基準とはされていないことを理解しなければならない。
すなわち、パネルの性能を測定するとき、この２５℃という温度はパネルの表面温度のことであり、決して屋外の気温を指すものではないのである。
【０００６】
例えば、太陽の光が直接当たるように設置され、さらに屋根の照り返しを受ける太陽光発電システムは、屋外の気温が２５℃だとしてもかなり暑い環境に置かれることになり、パネル温度は２５℃を超え、発電効率は低下する。冬季でもソーラーパネルモジュールの表面温度は４０℃ほどに達することもあり、真夏の炎天下ではなんと７０℃に届いてしまうこともある。
【０００７】
そこで、太陽光発電システムが最も効率よく発電できるのは、太陽光は当たるが気温は高くない、涼しいときということになる。ソーラーパネルモジュールの温度が２５℃でない場合は、表示されている通りの発電性能は発揮できないからである。
【０００８】
（太陽光発電システムが熱を持つ原因）
太陽光発電システムは、太陽光を電気に変換する半導体の仕組みとして熱に弱いことが挙げられる。特に最も普及率が高い結晶シリコン系のソーラーパネルが影響を受けやすいと指摘されている。
【０００９】
ソーラーパネルはただの板ではなく、ソーラーパネルという半導体の集合体なのである。この半導体の仕組みにより、ソーラーパネル本体が高い熱を帯びると発電効率が落ちるというのは太陽光発電システムの宿命といわれている。
【００１０】
例えば、モジュールの温度を２５℃から１℃上昇させるごとに結晶シリコン系のソーラーパネルの出力は０．４５％程度の低下が見られるといわれている。結晶シリコン系は発電効率を高めやすい素材ではあるが、熱に弱いという弱点があるからである。
【００１１】
すなわち、温度が上がると、正常に動作しながらも発電効率が低下するのである。一般的に電子機器は熱で処理速度が落ちたり故障すると言われるが、電子機器も一種であるソーラーパネルモジュールにも同様の弱点があると言える。
【００１２】
近年、太陽光発電システムを採用し、自宅の屋根などにソーラーパネルを取り付ける家庭が多くなってきている。
しかし、ソーラーパネルは定期的にメンテナンスをすることが必要で、昨今では、前記メンテナンスを怠り、その結果、ソーラーパネルの発熱が原因で、火災事故にまで至ったケースも多数報告されている。
【００１３】
すなわち、現行のソーラーパネルは、板状をなす金属製取付板の上面に多結晶をなす半導体の集合体を装備して構成されており、該半導体の集合体に太陽の光があたり、発電をする仕組みとなっている。しかしながら、前述のように、ソーラーパネルが太陽光の光に晒される期間も長く、もって太陽光の熱がソーラーパネルの下地をなす金属製取付板に過剰な熱が蓄積されてしまうのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１９−１１０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
かくして、本発明は前記従来の課題を解消すべく創案されたものであり、たとえソーラーパネルにつき過度の温度上昇があったとしても、その上昇熱が引き起こす発電効率低下による発電量のロスなどを生じさせることなく、また、板状をなす金属製取付板の上面に多結晶をなす半導体の集合体を装備して構成されたソーラーパネルにおいて、下地をなす前記金属製取付板に過剰な熱が蓄積するのを防止する、すなわち、上面に装備された多結晶をなす半導体の集合体に蓄積する熱を下降させ、最適な発電効率を有するパネル温度を保持して稼働させることが出来るなど優れた効果を有するハイブリッドソーラーパネル装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、
太陽光発電を行う半導体群を有するソーラーパネルと、該ソーラーパネルの裏面に積層される取付板と、前記ソーラーパネルと取付板の間に設けられるソーラーパネル冷却用水循環流通路と、該水循環流通路内の水と、を有し、
蓄積された熱を有するソーラーパネルを前記水循環流通路内の水で冷却すると共に、熱せられた水はエコキュートタンクに収納可能とし、
前記水循環流通路内の水の循環につき、前記ソーラーパネルの発電効率が高いソーラーパネル温度に制御するよう循環され、
前記ソーラーパネルには、火災検知部が設けられ、前記火災検知部は設定された所定の温度に達したか、かつ、設定された所定の煙量が発生したかを検知し、前記検知された温度と煙量によって火災発生と判断されたとき、前記水循環流通路の両端部に設けられた水挿入経路を開放して前記ソーラーパネルの表面側に放水できるよう構成された、
ことを特徴とし、
または、
前記ソーラーパネルには、ソーラーパネル温度測定計が設けられ、前記水循環流通路には、水温計測計が設けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記水循環流通路内の水を循環させるに際し、ソーラーパネルの発電効率が高いソーラーパネル温度にする制御は、前記ソーラーパネル温度測定計で計測したソーラーパネル温度と前記水温計測計で計測された水温の値とを検知し、検知した前記値により水道栓開栓制御部とお湯連結経路制御部とで水循環流通路の水の循環制御を行い、ソーラーパネルの発電効率が高いソーラーパネル温度にする、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、たとえソーラーパネルにつき過度の温度上昇があったとしても、その上昇熱が引き起こす発電効率低下による発電量のロスなどを生じさせることなく、また、板状をなす金属製取付板の上面に多結晶をなす半導体の集合体を装備して構成されたソーラーパネルにおいて、下地をなす前記金属製取付板に過剰な熱が蓄積するのを防止する、すなわち、上面に装備された多結晶をなす半導体の集合体に蓄積する熱を下降させ、最適な発電効率を有するパネル温度を保持して稼働させることが出来るなど優れた効果を有するハイブリッドソーラーパネル装置を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明を図に基づいて説明する。
図１は本発明の構成を説明する構成説明図である。図１において、符号１は、ソーラーパネルを示す。該ソーラーパネル１は、平板方形状をなし、太陽光を電気に変換する半導体２、特に最も普及率が高い結晶シリコン系の半導体２が使用されることが多く、該半導体２が複数個表面に装着された半導体群として構成されている。
【００１９】
符号３はパワーコンディショナーを示し、パワーコンディショナー３はソーラーパネル１で発電した直流の電気を交流に変換し、分電盤４などに送出する。
【００２０】
ここで、ソーラーパネル１は、図１に示すように、金属製の取付板５に重ねられて取り付けられている。この取付板５の材質は限定されないが、アルミ部材により成型することが考えられる。アルミ部材は、プレス加工がしやすく、熱伝導性に優れているからである。
【００２１】
そして、この取付板５内には水、例えば水が流通する水循環流通路６が形成される。該水循環流通路６は内部に水が流れる中空部を有する管部材で構成され、取付板５の全面にわたって例えばジグザグ状に曲げられて設置される。この水循環流通路６もアルミ部材で構成されている。アルミ部材はプレス加工がしやすく、熱伝導性に優れているからである。
このアルミ部材をプレス加工し、断面円状あるいは断面半円ドーム状の水循環流通路６とするのである。
【００２２】
そして、この水循環流通路６の一端には、水挿入経路７が設けられ、例えば水道栓８などが繋げられて、水、例えば水道水が前記水挿入経路７から水循環流通路６内に送出される。
【００２３】
この際、水道栓８側には水流調整ポンプ２０や水圧ポンプ２１などを設置しておくことが好ましい。また、水循環流通路６の他端には、お湯連結経路９が設けられており、取付板５の表面において設置されたジグザグ状の水循環流通路６に導入された水などの水は、ソーラーパネル１からの熱に熱せられてお湯となり、該お湯連結経路９から制御ポンプ１０などを介してエコキュートタンク１１内に送出されるよう構成されている。
【００２４】
符号１２はソーラーパネル温度測定計である。該ソーラーパネル温度測定計１２で測定された温度データは無線あるいは有線ケーブルにて制御装置１３における制御部２４の水道栓開栓制御部１４に送られ、制御装置１３における制御部２４の水道栓開栓制御部１４では、前記ソーラーパネル温度測定計１２で計測された温度データを取得し、ソーラーパネル１の温度が２５℃以上の場合には、前記水道栓開栓制御部１４によって水道栓８が開栓され、ソーラーパネル１を冷却すべく冷たい水が水循環流通路６内に導入される制御が行われる。
【００２５】
これにより、ソーラーパネル１の温度は下げられ、発電効率が最も良いとされる２５℃近傍の温度に維持されるものとなる。尚、ソーラーパネル１の温度が２５℃以下の場合は、水道栓８は閉めたままとされる。
【００２６】
次に、符号１５は水循環流通路６内の水温を計測する水温計測計を示す。該水温計測計１５では常時水循環流通路６内の水温が計測され、その温度データが制御装置１３における制御部２４のお湯連結経路制御部１６に無線あるいは有線ケーブルにて送出され、水温が所定の温度に達したときに、お湯連結経路制御部１６では、お湯連結経路９を開栓し、所定の水温のお湯を制御ポンプ１０などを稼働してエコキュートタンク１１に送出させるものとしている。
【００２７】
よって、まず、水循環流通路６内の水温が測定され、該水温が２５℃以上になったとき、お湯連結経路制御部１６がお湯連結経路９を開栓し、２５℃以上の所定の水温のお湯を制御ポンプ１０を稼働してエコキュートタンク１１に送出する。その後、お湯連結経路９が閉栓される。
【００２８】
次いで、水道栓開栓制御部１４によって開栓された水道栓８から、ソーラーパネル１を冷却すべく冷たい水が水循環流通路６内に再び導入されるのである。
【００２９】
尚、水循環流通路６内で熱せられたお湯をエコキュートタンク１１側に送出すべきお湯の温度設定は温度設定部１７によって自由に設定できる構成となっており、例えば夏場では７５℃前後に設定し、冬場は６０℃に設定するなど本発明のソーラーパネル装置の効率の良い稼働が期待できる。
【００３０】
すなわち、前記水温のように比較的高温とされたお湯がエコキュートタンク１１に導入することができ、これによりエコキュート稼働のための電力がかなり省電力されることとなる。
【００３１】
また、符号１８は火災検知部を示す。該火災検知部１８はソーラーパネル１に設置される。そして、該火災検知部１８ではソーラーパネル１において、設定された所定の温度に達したときと所定の煙量の発生とよって火災か否かが検知され、所定の高温度と所定の煙量が検知されたとき、ソーラーパネル１が火災発生と判断されて火災制御部１９にデータが無線あるいは有線ケーブルにて送信される。
【００３２】
火災制御部１９では、前記データの受信があったとき、すみやかに前記水循環流通路６の両端部に設けられた水挿入経路７を開放してソーラーパネル１の表面側に放水できるよう前記水道栓８を開栓する。場合によっては加圧ポンプを稼働して水流を高めてソーラーパネル１の全領域まで放水できるよう構成してある。
【００３３】
しかして、これによってソーラーパネル１の火災を未然に防止できるように構成されている。尚、通常においても、水循環流通路６内での水循環により、ソーラーパネル１の異常加熱、異常発熱を未然に防いでいることは言うまでもない。
【００３４】
図２に制御装置１３の構成を示す。制御装置１３は、主に地上に設置され、ソーラーパネル温度計測計１２、水温計測計１５及び火災検知部１８と無線あるいは有線ケーブルにて受信する受信部２２を有し、また各種の送信信号を送る送信部２３を有している。
また、そのほか各種制御を行う制御部２４、記憶部２５、入力部２６、表示部２７を備えて構成される。
【００３５】
このように、本発明は、ソーラーパネル１の裏側のたとえばアルミ金属盤からなる取付板５に、冷たい水が流れる、水循環流通路６をジグザグにプレス加工された管部材が設けられる。
【００３６】
そして、ソーラーパネル１において太陽光発電をしている間に、蓄積する熱でお湯を沸かし、そのお湯を水循環流通路６から地上に設置したエコキュートタンク１１に循環回収させることができる。
そして、ソーラーパネル１に異常な発熱が生じたときには、それを循環水で改善出来きるものとした。
【００３７】
更に、ソーラーパネル１上に生じた発熱で火災事故が発生しても、ソーラーパネル１の下にジグザグに配置された水循環流通路６があり、その水循環流通路６には多量の水が貯留され、また水道栓８を開栓して大量の水をソーラーパネル１上に噴射でき、これにより火災を未然に防ぐことも出来る。
また、水循環流通路６内の水循環により、ソーラーパネル１の異常加熱を未然に防ぐことも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の概略構成説明図である。
【図２】本発明の制御装置の構成を説明する構成説明図ある。
【図３】制御部の構成を説明する構成説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ソーラーパネル
２    半導体
３    パワーコンディショナー
４    分電盤
５    取付板
６    水循環流通路
７    水挿入経路
８    水道栓
９    お湯連結経路
１０  制御ポンプ
１１  エコキュートタンク
１２  ソーラーパネル温度測定計
１３  制御装置
１４  水道栓開栓制御部
１５  水温計測計
１６  お湯連結経路制御部
１７  温度設定部
１８  火災検知部
１９  火災制御部
２０  水流調整ポンプ
２１  水圧ポンプ
２２  受信部
２３  送信部
２４  制御部
２５  記憶部
２６  入力部
２７  表示部
【図１】
0006895490.tif 000002
【図２】
0006895490.tif 000003
【図３】
0006895490.tif 000004