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公開番号2024102355
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-30
出願番号2024080553
出願日2024-05-16
発明の名称ソーラーシェアリングシステム
出願人個人
代理人
主分類H02S 20/30 20140101AFI20240723BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ソーラーシェアリングの設置条件を傾斜地にまで拡大することと、安価な大形モジュールを採用しても作物に対する日照の均等性を損なわない方法を探すこと。さらにモジュールの大きさに制約されない柔軟性を付加してモジュールの寿命をはるかに越えた長期使用期間を実現する方法を見つけること。
【解決手段】架台に対するモジュール搭載方法を変えて日照の細分化による均等性に変えて日照時間のシェアリングにすることによって均等化を実現し、汎用の大形モジュールをソーラーシェアリングに利用出来る道を開き、かつ設置する地面の傾斜に沿えるよう梁を柱側面の1本の水平ネジ軸で固定して、架台の傾斜対応力を上げるとともに、モジュールの取り付け方法をモジュールの大きさに制約されないように改良して、比較的短いモジュールの更新後も引き続き架台の継続使用を可能にする
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ソーラーシェアリング用の柱の頂部の側面に、４面を持つ柱の必要な方向に梁と柱を連結するコの字状の継手を先入ナットや貫通ボルトを利用して取り付け、この継手を使用して、前記の梁と柱を連結して、土地上に４本の梁で構成した長方形（正方形を含む）のモジュール取り付け枠を形成し、汎用の大形モジュールを利用出来るよう、前記モジュールが持つ組立用の既成のボルト穴を用いずに、大形モジュールの４つの角部を、上下に挟んでモジュール固定部材を用い保持し、時代と共に変わりゆく大形モジュールの大きさに合わせ、縦幅が自在に調整できるように、前記大形モジュールの長手方向に柔軟に移動できる「モジュール設置用の梁」を構造用の梁とは別に最低１本用いて、モジュールの長手方向のサイズの変化に対応するとともに、モジュール上面の地面との傾斜角の５度をモジュール固定部材の機能によって維持できるようにするとともに、梁の上下面で構成される、薄い直方体の中に前記大形モジュールの大部分を沈めて、風荷重を最小限に押さえ要求される地耐力や架台強度を上げずに耐風性能を向上し、また傾斜の確保により雨水による自己清浄機能を維持したことを特長にしたソーラーシェアリングシステム。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記コの字状の継手に設けられた水平軸の穴に、東西南北方向の梁を１本のネジ軸を中心に上下に回動出来るように構成し、南北に傾斜した斜面に幾何学的な矛盾無く斜面の傾斜に沿って汎用の大形モジュール群を形成できるようにする。さらに東西の梁が傾斜した土地に沿った設置も出来るよう、南北の梁とは別のモジュール設置専用の梁を４本の柱で構成される１区画内に請求項１で加えたモジュール設置用の梁をさらに１本加えてモジュールの両側を支えることにより、東西方向の土地の傾斜した斜面に幾何学的な矛盾無く斜面の傾斜に沿って汎用の大形モジュール群を形成できるようにし、架台の倒伏を防止する方杖の上下の継手を土地の傾斜に沿った適切な場所に移動して方杖が機能するよう固定可能にした、前記請求項１に該当するソーラーシェアリングシステム。
【請求項３】
大形モジュールの短辺である南北方向の間隔をつめることによって、後続のモジュールに加わる風圧荷重を減らすと共に、モジュール長辺方向に、東西方向のモジュール無い部分を、大形モジュールの幅以上に設定した、前記請求項１に該当するソーラーシェアリングシステム。
【請求項４】
請求項１に記載したコの字状の継手に代えて、柱や梁に継手が係合できるレール状の係合部を設け、このレールに係合して固定位置の位置を自在に変更できる新たな形式の継手２ｂによって前記請求項1、および請求項２、請求項３の機能を保持したソーラーシェアリングシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はソーラーシェアリングを多くの斜面に展開できるようにするとともに、設置時のコスト削減と架台の使用可能期間を延ばして実質的な更新費用の低減を目的とする。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
太陽光発電普及促進するためには、導入全経費が売電のkWh単価の1万倍が目安になる。例えば、売電単価１1円／ｋＷｈを実施するためには導入経費が約１1万円／ｋＷ以下にすることが一つの目標となる。
太陽光発電は、IC等の材料である半導体級シリコン（純度99.999999999%(11N)以上）の切れ端利用から純度が6N(99.9999%)～7N(99.99999%)程度のソーラーグレードシリコンの量産によって、価格が大きく下がり、いよいよ全ての発電方式に比べて最も安い発電方法と評価されるに至り、「再生可能エネルギーのみからなる社会」の基幹になる発電方法として、今後の発展がますます期待されはじめている。
このような状況の中、今後約２００年で尽きると言われる化石燃料の寿命問題はもとより、地球温暖化による過酷な自然災害を防止するため、その炭酸ガス排出量ゼロを目指し、急速に化石燃料の使用量を縮小することが最重要課題で、より太陽光発電を広範に行う必要がある。
【０００３】
太陽光発電用を行うには大面積の土地が必要で、その用地として、当初は家屋の屋根から始まり、つぎに工業や一次産業の遊休地を利用したメガソーラが各地に出来、その後は日本の買い取り価格が世界の常識からかなり高いことから、安く調達できる外国の資本等によって、里山を伐採し山を崩し造成し、休耕地を埋め立てその用地とされてきた。ここに至って、太陽光発電は「自然を破壊する自然エネルギー」となり、多くの自治体も環境アセスメントに必要性を感じて、規制条例などを検討しているのが実情である。メガソーラを平地に作れば、雑草や蔓草の繁茂によってパネルが埋もれることを防止するために、敷地内を全面舗装したり、防草シートを張ったり、除草剤を高頻度に散布せざるを得ず、山林を太陽光発電敷地として利用するには、森林を伐採して山を崩し土地を造成して自然破壊を行い、設置後も雑草対策や灌木対策を続けざるを得ず、その結果は、野や山に新たな危険な不毛の設備を大増殖することになった。
【０００４】
太陽光発電の発電単価は全ての発電方法に比べ安価になり、原子力や化石燃料による発電の代替として人類永遠のエネルギー取得手段になったが、それを実現するためには「自然を破壊せずに共存し自然景観を損ねないこと」を重視した新たな環境を破壊しない太陽光発電システムを実現しなければならない。その中でその欠点を克服する方法として、農地の営農形発電や公園、牧草地、屋上などに支柱を立てて太陽光発電モジュールを空中に設置して空中で太陽光発電を行い、下部の土地を本来の用途に維持しながら発電するという、いわゆる「ソーラーシェアリング」の考え方が広く社会の支持を得て、普及し始めている。しかしながら太陽光発電の売電価格は低く抑えられ、また全体的に発電量が増したときには発電の抑制さえ要求され初めている。今後さらに再エネ社会を築いていくためには、発電単価をさらに下げて蓄電装置を含んだ発電単価をも競争力のある価格にしていく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許７０５１０６９号
特開２０２０－０３６３９９
ＮＥＤＯ営農型太陽光発電システムの設計・施工ガイドライン 2023 年版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
地上数ｍ上に太陽光発電のモジュール（パネル）を設置するソーラーシェアリングシステムにおいて、近年の地球温暖化による巨大台風等の襲来時の暴風に対するために、架台に重量鉄骨を用いコンクリートの頑丈な基礎を用いたり、モジュールを単純に水平に固定したりするような力任せの対策をするのでなく、風荷重を極力減らして架台に要求される強度を最小限にする方法として、モジュールを緩やかに傾斜して架台の上部でなく架台の内側に設置して半分ほど沈める案が特許文献1の方法によって提示されている。しかし、ソーラーシェアリングに適した細身のモジュールの生産量は相対的に少なく、入手値段が高いことをもあり、導入コストを一層低限することが普及の課題として残っている。
【０００７】
特許文献２では耐風性能を向上するためモジュールを、南北を軸に回動出来る構造にして、発電量の増加によって設置時コストの上昇を相殺することにしたが、部品数が多くなり設置時の煩雑さも増し、部品の金型代の増大や管理費用高となり普及するに至っていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特許文献1に示される効能を維持しながらソーラーシェアリング設置する土地の傾斜に対し傾斜に合わせて設置できる架台構造にして需要を増やすことや、大形の安価な汎用のモジュールを使用しても作物への光量を均等化出来るようにして、大形モジュールの使用を正当なものになるような改良を行い、ソーラーシェアリングの残されたコスト問題を解決する。
【０００９】
さらに約２５年と言われるモジュールの使用期限がきたとき、今までのように架台を含むシステム全体を更新する必要性を無くし、その更新時点の新たなモジュールにも対応使用できるよう、あらかじめ架台のモジュール取り付け方法をフレキシブルな構造を採用し、比較的短いモジュールの寿命を超えて、架台自体の寿命が尽きるまで使用していけるようにすることで、実質的なシステム単価を減じることを可能にする。
【発明の効果】
【００１０】
ソーラーシェアリングの導入コストをｋＷあたり１１万円に低減できれば、システムの年間の発電量を少なめに１０００ｋＷｈに設定しても発電設備費は１１万円、発電量は２５年間で１０００×２５＝２５０００ｋＷｈとなるので、単純なコスト計算として１１００００÷２５０００＝４．４円／ｋＷｈということになる。このように圧倒的に安い発電単価をソーラーシェアリングで実現できる可能性が高い。ここに再エネ利用の手段として、最も設置が簡易で、安全で、更新しやすく安価で、また自然破壊の少ないエネルギー源としてのソーラーシェアリングの評価が確立する。傾斜した土地にも対応すれば、ソーラーシェアリングは水田、畑地に加え土地に傾斜がある果樹園、茶園、牧場などの農地に加え、農家の邸内、庭園や公園はもとより、強すぎる日照による乾燥激しい不毛の原野に設置すれば、大量の電力を得ながら不毛の原野の緑化も進められて、地球環境を改善しながら再エネ割合１００％の世界が早期に実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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