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雪国野立てソーラー

ほんとうに雪国に合う「野立て」とは?

 2013年夏、弊社の太陽光発電実証実験設備が稼働を始めました。

 積雪の問題から、長らく「太陽光発電は無理」と言われてきた福島。しかしパネルの性能向上で発電量が上がったことや、補助金や固定価格買取制度により、屋根への設置は普及が進んできました。
 しかし、空き地に太陽光発電パネルを並べる、いわゆる「野立て」に関してはまだ課題が多く、簡単には取り組むことが出来ないのが現状です。

「野立て」の課題

・積雪
 パネルに雪が積もる。滑り落ちても、地面に積もり続ければパネルが埋まり、発電できなくなる。
 埋もれさせないためには地上2m以上の架台を設置しなければならないが、高さのある架台を支えるためにコンクリートで基礎工事をすると、費用がかさむ。

・風による被害
 風でパネルが飛ばないように、頑丈な土台を作らなくてはならず、費用がかさむ。

大掛かりな基礎が必要なのか?

コンクリート基礎にすると…
・コストが高くなる
・工期が長くなる
・発電した電気の買い取り期間は20年間で、20年以降も買い取ってもらえるかは不明。
 もし買い取りが20年で終わってしまえば、「40年~50年保つ」ような大掛かりな基礎は無駄になる。

 初期費用が嵩めば、費用回収に時間がかかります。
 もし20年間が過ぎた後も、電気を買い取ってもらえるのであれば、その時に補強や作りなおしをすればいいのではないか…と、弊社は考えます。
 また、もし買い取り期間が終わり、パネルを撤去して更地に戻したいと考えた場合、コンクリートで作られた基礎は撤去するのに費用も手間も大変かかります。


 ・設置も撤去も容易
 ・高さがあるので積雪に埋もれない
 ・風にも強い
 ・費用も抑えられる

単管架台に工夫する

 私たちはそう考えました。

単管基礎の工夫

単管 (たんかん) とは「単管パイプ」 の略称です。建築現場で作業をするための足場用資材としてよく見かけます。
 「メガソーラー」で検索すると各地の大規模発電施設の画像が次々現れます。大きなコンクリートブロックを鉄骨に履かせたような架台や、架台そのものがコンクリートのがっしりした直方体になっていたりとかなり頑丈に作られているのが判ります。
 それと比べますと、単管はいささか頼りなく見えるのは否定できません。
 しかし、ドイツをはじめとする太陽光発電を大規模に推進してきたヨーロッパの国々では、単管での設置が普及しています。

 単管でどのように架台を作るのか、どのような実験をするのかを以下で詳しくご説明します。

雪国野立てソーラー 設置パタ-ン一覧

 雪国野立てソーラーは、一基ずつ角度や設置方法を変え、全部で9パターン設置しました。

実験で判ること

 表にまとめると次のようになります。

基礎はシンプルに

 まずどのパターンも基礎となっているのは単管パイプです。地中1mまで差し込まれた単管杭で、地面に固定しています。
 野立ての場合、コンクリートで架台の基礎を頑丈に作る場合もあります。が、今回の実証実験ではコンクリート基礎工事は行っていません。
 それは、「単管パイプ打ち込みだけでも耐えられるのではないか」という仮説を検証するためです。

 コンクリート基礎にした場合の弊害についてはご説明しました。
 「そうは言っても、基礎工事のない安い架台でパネルが飛ばされたら元も子もない」、それはもちろんです。
 ですが、単管パイプだけの架台は本当にそれほど信頼出来ないものなのか?本当に強風で飛ぶのか?
 それを身をもって確かめてみなくては、お客様に「単管のみで大丈夫です」とも、「基礎工事は必要です」とも言えません。

 そしてもし、この実験により「雪国でも、コンクリート基礎なしで野立てソーラーができる」と実証できれば、福島の太陽光発電はもっとスムーズに普及していくのではないか。
 そう願っての実証実験です。

パターンの違い 1.重りの有無

 上図の一覧表で、「+重り」はコンクリートを詰めた缶が、「コンテナ」は鉄道コンテナが、パネルの架台に組み込まれています。
 単管パイプの架台だけでは風の影響が心配、しかしコンクリート基礎ほど大掛かりでなく…。ではどの程度の「重り」が必要になるのかという実験です。

パターンの違い 2.パネルの隙間の有無

 次に「パネル間の隙間」です。

 まず写真でおわかり頂けますように、普通屋根の上では横長に設置されているパネルを、縦長になるように設置しています。
 なぜかといいいますと、屋根上のように横長に設置するとパネルの長辺部分に付いている金具の関係で、上段と下段の間に必ず隙間が出来てしまいます。
 その隙間に雪が入り込んで凍りますと、落雪の妨げになります。それは絶対に避けたいことなのです。

 パネルは縦長に設置、と決まったところで、隙間の有無を考えます。
 パネル間の隙間があるものとないもの、違いは「風への抵抗」と 「雪のひっかかり」です。
 「隙間なし」で設置した1の方は、パネルの正面や背後から風が吹いてきた時に、風が抜ける隙がありません。パネル全体がまともに風を受けるので、倒れる可能性があります。
 「隙間あり」の2は風が抜けるため、風に対してはこちらのほうが強度があるはずです。

 ではなぜ、わざわざ風に弱い「隙間なし」を作ったのか。
 それは、隙間がある場合、雪の塊が隙間にひっかかり、スムーズな雪の落下を妨げるのではないか…という懸念があるからです。
 雪があまり降らない地域であれば、風抜けを優先し、「隙間あり」で統一して設置したほうが望ましいはずです。しかし雪国では、雪の影響を考慮しなければなりません。雪のない地域での設置条件をそのまま取り入れていいものか?
 風の影響と合わせて雪の影響も検証するために、隙間の有無を設定しました。

パターンの違い 3.パネルの角度

 発電に適したパネルの角度は通常30度です。ですが今回のソーラーコンテナの設置は45度をメインにしています。落雪を考慮すると、30度では落雪効果が低いようです。
 比較のために30度、40度、50度でも設置しました。落雪・発電効果にどの程度差があるのか確かめたいと思います。
 また0度の設置は、陸屋根のお客様へ今後データ提供することを目的にしています。

ページ公開…2013年11月

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