JP2012238766A - 円筒型太陽電池の設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来では設置面とはされていなかった場所をその設置に利用することで、設置コストを大幅に低減できる設置方法を提供すること。
【解決手段】複数の円筒型太陽電池からなる太陽光発電装置において前記複数の円筒型太陽電池の設置方法であって、前記複数の円筒型太陽電池を、平面内に略平行に配列保持し、太陽光の照射を必要とする場所の上方に設置し、前記太陽光が前記各円筒型太陽電池間から当該場所を照射できるよう当該各円筒型太陽電池の配列間隔を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、円筒型太陽電池の設置方法に関するものである。

太陽光利用システムにおいては、一般に、太陽電池を平面内に多数隙間無く配置して平面状となした太陽光発電パネルが普及している（特許文献１、２参照）。

この太陽光発電パネルは、周知のように、パネル表面への太陽光の直射による発電のみであり、パネル裏面への反射による発電はできず、また、太陽光発電パネルが設置される場所は、太陽光発電パネルで覆われて太陽光が照射されないから、太陽光の照射が必要な場所には設置できないなど、設置場所は限定され、その自由度は低い。

これに対して、米国のソリンドラ社により開発された円筒型太陽電池では、３６０度全周面が太陽光の照射で発電でき、かつ、相互に間隔を空けて配置できるため、設置場所が太陽光の照射が必要な場所であるかどうかは問われず、太陽光発電パネルと比較してその設置場所の自由度は高い。

特許文献１は屋根上での太陽光発電パネルの利用形態を示す文献であり、特許文献２は農地での太陽光発電パネルの利用形態を示す文献である。

特開２０１１―００１８００号公報 特開２００３―２２４２８８号公報

そこで、本発明は、３６０度全周面が太陽光の照射で発電でき、かつ、相互に間隔を空けて配置できるという円筒型太陽電池の特徴を活用し、円筒型太陽電池の設置の自由度をより高めた設置方法を提供するものである。

本発明による設置方法は、複数の円筒型太陽電池を設置場所上方に互いに略平行且つ一定間隔を空けて配置するステップと、被要求発電電力と共に、設置場所における太陽光の要求照射量または設置場所における太陽光の要求遮断量に応じて前記複数の円筒型太陽電池の配列数および／または配列間隔を調整するステップと、前記複数の円筒型太陽電池の発電電力を所定の電気設備に供給するステップとを具備することを特徴とする。

前記設置場所は、農地または栽培ハウスまたは日除け場所であることが好ましい。

前記被要求発電電力には、例えば、設置場所が水田であれば、その水田への給水ポンプの作動に要求される電力とか、栽培ハウスであれば、その栽培ハウス内の空調設備とか給水設備等の作動に要求される電力などがある。

設置場所における太陽光の要求照射量には、設置場所が例えば水田である場合、水稲の生育に必要とする太陽光の照射量があり、また、設置場所における太陽光の要求遮断量には、設置場所が公園等の日除けをする場所である場合、日除けに必要とする太陽光の遮断量がある。

設置場所が太陽光の照射量が多く要求される設置場所である場合、円筒型太陽電池の配列間隔を広くし、設置場所が太陽光の遮断量が多く要求される設置場所である場合、円筒型太陽電池の配列間隔を狭くするとよい。

好ましくは、前記設置方法は、複数の円筒型太陽電池を農地の上方で該農地から所定高さの位置に互いに略平行で且つ一定間隔を空けて配置するステップと、前記複数の円筒型太陽電池の配列数と配列間隔とを調整して、各円筒型太陽電池間を前記農地に向けて通過する太陽光の通過量と、前記複数の円筒型太陽電池の発電電力とを制御するステップと、前記複数の円筒型太陽電池の発電電力を前記農地の耕作に用いる電気設備に供給するステップとを具備する。

好ましくは、前記設置方法は、複数の円筒型太陽電池を栽培ハウスの内部上方または栽培ハウスの外部上方に配置するステップと、前記複数の円筒型太陽電池の配列数と配列間隔とを調整して、各円筒型太陽電池間を通過する太陽光の通過量と、前記複数の円筒型太陽電池の発電電力とを制御するステップと、前記複数の円筒型太陽電池の発電電力を前記栽培ハウス内の電気設備に供給するステップとを具備する。

好ましくは、前記設置方法は、複数の円筒型太陽電池を日除け場所の上方所定高さの位置に互いに平行且つ所定間隔を空けて配置するステップと、前記複数の円筒型太陽電池により前記日除け場所において必要とする日陰が発生するよう前記間隔と配列数とを調整するステップと、前記複数の円筒型太陽電池が発電した電力を、当該日除け場所を管理する電気設備の電力源として、利用するステップと、を具備する。

前記日除け場所としては校庭、園庭、公園等で、例えばベンチが置かれたり、ブランコが設置されたりして、例えば夏の暑い日差しを避けたい場所がある。

本発明によれば、設置場所を例えば水田や畑地等の農地や栽培ハウスとし、その場所に円筒型太陽電池を設置しても、各円筒型太陽電池の配列間隔を太陽光が各円筒型太陽電池間から当該農地を照射できるよう調整することにより、その農地や栽培ハウスで栽培される農作物に必要な太陽光を照射させることができると共に、円筒型太陽電池の配列数を調整して栽培ハウスで用いる電気設備に必要な電力を供給することができる。したがって、本発明では、太陽光発電パネルの場合に必要としていた農地以外に太陽光発電パネルの設置場所の確保を必要としなくなり、設置の自由度が高くなる。加えて、本発明によれば、そうした農地以外に円筒型太陽電池の設置場所を確保することが不要であるから、そうした設置場所を必要としていた従来の平面型太陽光発電パネルよりも、設置コストを低減することができる。

さらに、本発明によれば、設置場所が、校庭、園庭、公園等で、例えばベンチが置かれたり、ブランコが設置されたりするなどして、日除け場所とされている場合に、各円筒型太陽電池を日除け場所に所要の日陰が発生するよう利用することができると共に、それら各円筒型太陽電池を日除け場所を管理する電気設備の電力源として利用することができる。

図１（ａ）は円筒型太陽電池の側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線の断面図、図１（ｃ）は円筒型太陽電池に対する太陽光の照射の説明に用いる図である。 図２（ａ）は太陽光発電装置の概略斜視図、図２（ｂ）は太陽光発電装置の拡大横側面図である。 図３は実施形態の設置方法により円筒型太陽電池を設置した太陽光利用システムを示す図である。 図４は実施形態の設置方法により円筒型太陽電池を設置した別の太陽光利用システムを示す図である。 図５は実施形態の設置方法により円筒型太陽電池を設置したさらに別の太陽光利用システムを示す図である。 図６は実施形態の設置方法により円筒型太陽電池を設置したさらに別の太陽光利用システムを示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る円筒型太陽電池の設置方法を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、円筒型太陽電池を説明する。図１（ａ）は、円筒型太陽電池の側面、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。この円筒型太陽電池１は、軸方向に延びる円筒型の内管２と、これと同心で且つ軸方向に延びる円筒型の外管３との二重管構造であり、内管２の外周面に発電層として銅、インジウム、ガリウム、セレンの４つの元素からなる化合物半導体膜（ＣＩＧＳ膜）４を形成し、この化合物半導体膜４の外面と外管３の内面との間に集光促進層５を形成して、円筒型に形成されたものである。外管３の両端は金属キャップ６で密閉されている。両端には電極７が突出しており、両端の電極３間に直流電力を出力するようになっている。この円筒型太陽電池１は、外周が円筒型で全周３６０度太陽光照射で発電可能であるために、図１（ｃ）で示すように、直射光だけでなく、散乱光、反射光も、発電のために利用することができ、発電効率が高い。

図２を参照して、図１で説明した円筒型太陽電池を複数備えて構成される太陽光発電装置を説明する。図２（ａ）は太陽光発電装置の概略斜視図、図２（ｂ）は太陽光発電装置の拡大横側面図である。

これらの図を参照して、太陽光発電装置１０は、複数の円筒型太陽電池１１を含み、これら複数の円筒型太陽電池１１は、対向する一対のＬ型の枠体１２により、平面内で互いに略平行に配列保持されている。枠体１２は、垂直枠部１２ａと、水平枠部１２ｂとでＬ型になっている。図示例では、枠体１２は説明の都合で対向する一対で示すが、この枠体１２と直交する方向で対向する一対の枠体を含め、全体で四辺形状にして円筒型太陽電池を配列保持してもよい。

枠体１２には脚部１３が等間隔に複数取り付けられている。脚部１３の個数や形態等は、円筒型太陽電池の配列個数や重量等に応じて決めることができる。

対向する一対の枠体１２の垂直枠部１２ａの内側面には電力取出電極１２ｂが設けられている。電力取出電極１２ｂは、円筒型太陽電池１１の配列方向に沿って帯状に設けられている。電力取出電極１２ｂは、円筒型太陽電池１１の両端から突出する電極１１ａに接触する。この接触により円筒型太陽電池１１の出力電力は、電力取出電極２５ｂに取り出される。各円筒型太陽電池１１は、それぞれの両端電極１１ａが、電力取出電極１２ｂに共通接触することで、互いに並列接続される。各枠体１２には、電力ケーブル１４が取り付けられている。電力ケーブル１４は、一端側が電力取出電極１２ｂに図示略の構造により接続されている。

枠体１２の水平枠部１２ｂの底面には、円筒型太陽電池１１の設置部（図示略）が複数形成されている。この設置部は円筒型太陽電池１１の配列間隔に合わせて形成されている。この設置部全てに円筒型太陽電池を配置したり、１つ置き、あるいは２つ置きに各設置部に円筒型太陽電池を配置したりして、円筒型太陽電池の配列個数を選択してもよい。

太陽光発電装置１０は、設置環境に合わせて、枠体１２の前記設置部への円筒型太陽電池１１の配列個数を設定したり、円筒型太陽電池１１の配列間隔を調整したり、あるいは脚部１３の脚長を調整して円筒型太陽電池の設置高さを調整できることが好ましい。脚長調整が可能な脚部１３としては、図示しないが、例えば、外筒内に内筒を摺動可能に挿入し、これら両筒を連結ボルトで固定連結できるようにしても構成することができる。太陽光発電装置１０は、水平面に対して最大３０度程度の傾きで傾きを調整できるようにして、円筒型太陽電池１１の配列面全体を太陽光に向けられるようにしてもよい。

次に、図３を参照して、円筒型太陽電池の設置方法を、この設置方法を用いた太陽光利用システムに基づき説明する。この太陽光利用システム１５は、太陽光発電装置１６の出力を、電力ケーブル１７を経由して、制御器１８に供給する。そして、太陽光発電装置１６を設置する場所は水田１９の上方である。太陽光発電装置１６における複数の円筒型太陽電池１１は、該水田１９から所定高さの位置において互いに平行で且つ一定間隔を空けて配置されている。

制御器１８は、太陽光発電装置１６における各円筒型太陽電池１１が発電する出力に基づいて、給水ポンプ２０を作動し、送水管２１から水田１９に給水制御する。水田１９には図示略の水位センサが配置されており、制御器１８は、水田１９の水位を示す水位センサの出力に基づき、水位が一定以下に低いと給水ポンプ２０を作動して給水し、水位が一定以上に高いと給水ポンプ２０の作動を停止する。

このような太陽光利用システム１５において、太陽光発電装置１６は、枠体１６ａと、この枠体１６ａに配列された複数の円筒型太陽電池１６ｂと、脚部１６ｃとを有する。

そして、本実施の形態の設置方法では、複数の円筒型太陽電池１６ｂを枠体１６ａに配列して、水田１９の上方において上記したように所定高さの位置に略水平に設置するとともに、水稲２３の生育に必要とする太陽光２２が複数の円筒型太陽電池１６ｂ間から水田１９を照射できる配列間隔で、且つ、給水ポンプ２０等の電気設備の作動に必要とする電力を発電できる配列個数で、各円筒型太陽電池１６ｂの設置を調整する。

図３では円筒型太陽電池１６ｂは水平面内に配列されているが、水平面に対して所望の傾斜角度、例えば最大３０度で傾斜して設置してもよい。例えば、円筒型太陽電池１６ｂを水平面に対し南向き最大３０度で傾斜させて設置できることが好ましい。この設置方法として、例えば南側で対向する一対の脚部１６ｃの脚長さを反対側で対向する一対の脚部１６ｃのそれより相対的に短くして前記傾斜角度を調整するとよい。

図３では円筒型太陽電池１６ｂは、水田１９の上方全体を覆うごとく設置しているが、必要とする電力や水田１９の面積などに応じて水田１９の上方一部を覆うように配置してもよい。

円筒型太陽電池１６ｂの配列間隔の調整に関して、例えば、一対の枠体１６ａの垂直枠部に形成されている電力取出電極に各円筒型太陽電池１６ｂの両端電極に接触させつつ、枠体１６ａの水平枠部上を、円筒型太陽電池１６ｂを、上記調整する配列間隔に合わせて摺動させ、所要の位置で固定することで、各円筒型太陽電池１６ｂの配列間隔を調整するようにしてもよく、また、円筒型太陽電池１６ｂの配列個数を増減することで配列間隔を調整するようにしてもよい。

この調整により、太陽光２２は、円筒型太陽電池１６ｂの配置間の隙間から水田１９を照射することができ、水田１９で水稲２３の生育栽培ができる。また、脚部１６ｃを高さ方向に伸縮可能にして円筒型太陽電池１６ｂの配置高さを調整できるようにしてもよい。

この実施形態による設置方法では、水田や畑地等、太陽光の照射が必要な場所の上方に複数の円筒型太陽電池１６ｂを配列し、各円筒型太陽電池１６ｂ間から前記場所に太陽光を少なくとも必要とする量だけ照射できるよう、各円筒型太陽電池１６ｂの配列間隔を調整可能にしたので、前記場所上方に円筒型太陽電池１６ｂが配置されていても、そうした場所に太陽光を照射できると共に、平板形状の太陽光発電パネルとは異なって、前記場所以外に、円筒型太陽電池１６ｂの設置場所を確保する必要がなくなり、設置コストを格段に低減することができるようになった。

この実施形態では農地は水田であったが、水田に限定されるものではなく、水田も含め農地の全てに適用することができる。

図４を参照して上記太陽光発電装置を利用した別の太陽光利用システムを説明する。この太陽光利用システムでは、栽培ハウスに適用している。図４に示す太陽光利用システム２４は、栽培ハウス２５内に、太陽光発電装置２６と、複数の栽培槽２７と、栽培槽２７に給水する給水設備２８と、栽培ハウス２５内の温湿度を制御する空調設備２９と、これら給水設備２８と空調設備２９とを制御する制御器３０と、を備える。

制御器３０は、栽培槽２７内の図示略の水位や温度や湿度のセンサからの出力に基づき、給水設備２８と空調設備２９とを制御し、栽培槽27内の農作物の管理をする。農作物は特に限定しないが、例えば水稲でよい。水田が例えば海水で浸された場合、水田は海水中の塩分により水稲栽培ができなくなる、いわゆる塩害となる。図４の実施形態の太陽光利用システムは、栽培槽２７で水稲栽培することができるので、水田が塩害の被害を受けるなどして、水田の水稲栽培から栽培槽２７での水稲栽培に切り替える場合などには、特に有効なシステムである。栽培槽２７では水耕栽培もすることができる。もちろん、栽培槽２７での水稲栽培の場合、栽培ハウス２５は不要である。

この太陽光利用システム２４においては、太陽光発電装置２６は、枠体２６ａと、この枠体２６ａに配列された複数の円筒型太陽電池２６ｂと、を有する。脚部は図示を略するが、例え栽培ハウス25内の図示略の柱などを代用してもよい。そして、円筒型太陽電池２６ｂは、太陽光の照射を必要とする栽培槽２７の上方に設置されているが、太陽光３１は、円筒型太陽電池２６ｂの配置間の隙間から栽培槽２７を照射することができ、栽培ハウス25内で各種農作物の栽培ができる。

この実施形態による設置方法では、栽培ハウス２５の栽培槽２７の上方に複数の円筒型太陽電池２６ｂを配列し、各円筒型太陽電池２６ｂ間から栽培槽２７に太陽光を照射できるよう、これら円筒型太陽電池２６ｂの配列間隔を調整するようにしたので、栽培槽２７に太陽光を照射できると共に、栽培槽２７での栽培の邪魔をすることなく栽培ハウス２５内に円筒型太陽電池２６ｂの設置場所を確保できるので、その設置コストを低減することができるようになった。

実施形態の設置方法は、農地や栽培ハウスに適用したが、円筒型太陽電池が設置される場所であれば、その設置形態は何でもよい。

図５を参照して上記太陽光発電装置を利用したさらに別の太陽光利用システムを説明する。この太陽光利用システム３２では、図４のそれと同様に栽培ハウスに適用している。図５に示す太陽光利用システム３２は、太陽光発電装置３４を栽培ハウス３３外で且つ該ハウス３３の直上に、設置している。太陽光発電装置３４は、枠体３４ａと、この枠体３４ａに配列された複数の円筒型太陽電池３４ｂと、を有する。脚部は図示を略する。なお、３５は栽培槽、３６は給水設備、３７は空調設備、３８は制御器である。この太陽光利用システム３２では、太陽光発電装置３４を栽培ハウス３３外に配置したので、栽培ハウス３３内スペースを広く活用することができる。

図６を参照して上記太陽光発電装置を利用したさらに別の太陽光利用システムを説明すると、この太陽光発電装置４１は学校の校庭、保育所や幼稚園の園庭、公園、等で日除けに利用する場所４０に設置する。この太陽光発電装置４１は、枠体４１ａに略平行に一定数の円筒型太陽電池４１ｂを配列して１セットの太陽電池モジュールとし、これを場所４０の大きさに合わせて必要セット数、組み付けたものである。この太陽光発電装置４１には、枠体４１ａに複数の脚部４１ｃを取り付けて休憩用ベンチ４２等が配備された場所４０に設置される。この太陽光発電装置４１は、学校の校庭、保育所や幼稚園の園庭等の日除け場所４０に設置し、学校、保育所、幼稚園等の図示略の電気設備が必要とする電力を賄うことができるようになっている。

太陽光発電装置４１における複数の円筒型太陽電池４１ｂの配列間隔を広狭に調整できるようにすることで、それら円筒型太陽電池４１ｂによりその場所４０で日陰ができる面積つまり太陽光が遮断される量を調整し、上記場所４０が公園である場合、複数の円筒型太陽電池４１ｂでその場所４０に日陰ができ、その場所４０に設置したベンチ４２に座って休憩したりすることができるようにしてもよい。そして、これら太陽光発電装置４１が発電した電力は、それら場所の近傍に設置した夜間照明灯４３の電力に利用するため、その管理設備４４で太陽光発電装置４１の発電電力を昼間に逐電し、その逐電した電力を、夜間、夜間照明灯４３で利用できるようにしてもよい。

１５ 太陽光利用システム
１６ 太陽光発電装置
１６ａ 枠体
１６ｂ 円筒型太陽電池
１６ｃ 脚部
１７ 電力ケーブル
１８ 制御器
１９ 水田
２０ 給水ポンプ
２１ 送水管
２２ 太陽光

Claims (1)

1. 複数の円筒型太陽電池を設置場所上方に互いに略平行且つ一定間隔を空けて配置するステップと、
   被要求発電電力と共に、設置場所における太陽光の要求照射量または設置場所における太陽光の要求遮断量に応じて前記複数の円筒型太陽電池の配列数および／または配列間隔を調整するステップと、
   前記複数の円筒型太陽電池の発電電力を所定の電気設備に供給するステップと、
   を具備することを特徴とする円筒型太陽電池の設置方法。

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