特開 2024-137782 太陽光発電・蓄電システム及び発電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137782

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】太陽光発電・蓄電システム及び発電方法

(51)【国際特許分類】

   H02S 10/20 20140101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02S10/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024036316

(22)【出願日】2024-03-08

(31)【優先権主張番号】P 2023047197

(32)【優先日】2023-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】322013937

【氏名又は名称】エナジーウィズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮本 佳樹

(72)【発明者】

【氏名】伊東 純也

(72)【発明者】

【氏名】酒井 啓行

【テーマコード（参考）】

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F251JA13

5F251JA14

5F251JA28

(57)【要約】

【課題】本開示は、太陽電池の下方のスペースを有効活用すると共に太陽光発電システムの蓄電池の寿命を延ばすことが可能な太陽光発電・蓄電システム及び発電方法の提供を目的とする。
【解決手段】太陽光発電・蓄電システム１０複数の太陽電池モジュール２４がフレーム２２により一体化され、架台２６に設置された太陽電池アレイ２０と、鉛直方向上方から見て太陽電池アレイ２０と重なる領域に配置された蓄電池収容箱４０と、蓄電池収容箱４０に収容され、太陽電池アレイ２０から出力される電力を蓄える蓄電池５０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の太陽電池モジュールがフレームにより一体化され、架台に設置された太陽電池アレイと、鉛直方向上方から見て前記太陽電池アレイと重なる領域に配置された蓄電池収容箱と、前記蓄電池収容箱に収容され、前記太陽電池アレイから出力される電力を蓄える蓄電池と、
を備える、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項2】

前記太陽電池アレイは、一方の縁が他方の縁よりも鉛直方向上方となるように傾斜して配置され、
前記蓄電池収容箱は、前記太陽電池アレイにおける前記一方の縁側に点検口を有している、
請求項１に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項3】

前記蓄電池は、鉛蓄電池である、
請求項１に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項4】

前記太陽電池アレイと前記蓄電池収容箱とを連結する連結部材をさらに備える、請求項１に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項5】

前記太陽電池アレイと、前記蓄電池収容箱との最近接距離は、１００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とされている、請求項１に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項6】

前記蓄電池は、１枚の太陽電池モジュールあたり０．０５ｋＷｈ以上の容量を有する、
請求項１に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項7】

前記蓄電池収容箱は、鋼板製である、
請求項１に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項8】

前記蓄電池収容箱の収容容積に対する前記蓄電池の体積の割合は、３０％以上９５％以下である、
請求項１に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項9】

前記蓄電池収容箱は、接合対象と接合される接合部を箱体の外側に有する、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項10】

前記接合部は、前記箱体を鉛直方向下方の固定対象に固定する据付部を含む、
請求項９に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項11】

前記接合部は、前記箱体の側面上側に鉛直方向から見て前記据付部と重なる腕木部を有する、
請求項１０に記載の、太陽光発電・蓄電システム。

【請求項12】

複数の太陽電池モジュールがフレームにより一体化され架台に設置された太陽電池アレイによる発電方法であって、鉛直方向上方から見て前記太陽電池アレイと重なる領域に蓄電池収容箱を配置し、
前記太陽電池アレイから出力される電力を蓄える蓄電池を前記蓄電池収容箱に収容した状態で発電する、発電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、太陽光発電・蓄電システム及び発電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には傾斜させて設置した太陽電池モジュールを有し、太陽電池モジュールの下に植物栽培装置を設置する太陽光発電システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２１４６４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、太陽電池アレイの下方のスペースを有効活用すると共に太陽光発電システムの蓄電池の寿命を延ばすことが可能な太陽光発電・蓄電システム及び発電方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第一態様の太陽光発電・蓄電システムは、複数の太陽電池モジュールがフレームにより一体化され、架台に設置された太陽電池アレイと、鉛直方向上方から見て前記太陽電池アレイと重なる領域に配置された蓄電池収容箱と、前記蓄電池収容箱に収容され、前記太陽電池アレイから出力される電力を蓄える蓄電池と、を備える。

【0006】

この太陽光発電・蓄電システムでは、蓄電池が、鉛直方向上方から見て太陽電池アレイと重なる領域に配置された蓄電池収容箱に収容されている。ここで、太陽光線の光エネルギーの一部は、太陽電池アレイにより電気エネルギーに変換される。また、太陽電池モジュールは、太陽光線の熱エネルギーを吸収し、熱のエネルギーの約半分は空に再放出される。さらに、太陽電池モジュールと蓄電池収容箱の間に風が吹き込むことにより、熱の多くが取り除かれる。太陽電池アレイにより太陽光線が遮られる場合には、太陽光線が遮られた領域の温度上昇は抑制される。

【0007】

したがって、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムによれば、蓄電池収容箱の温度上昇が抑制されるため、蓄電池の温度が上昇することによる蓄電池の劣化が抑制される。

【0008】

また、この太陽光発電・蓄電システムでは、太陽電池アレイが、複数の太陽電池モジュールがフレームにより一体化され、架台に設置されている。このため、太陽電池モジュールが地面又は建築物等に直に設置される場合と比べて、太陽電池アレイの鉛直方向下方にスペースがある。ここで、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムは、蓄電池収容箱及び蓄電池が上方から見て太陽電池アレイと重なる領域に配置される。

【0009】

したがって、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムによれば、太陽電池モジュールアレイの鉛直方向下方のスペースを、蓄電池を配置するスペースとして用いることができる。

【0010】

第二態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記太陽電池アレイは、一方の縁が他方の縁よりも鉛直方向上方となるように傾斜して配置され、前記蓄電池収容箱は、前記太陽電池アレイにおける前記一方の縁側に点検口を有している。

【0011】

この態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、太陽電池アレイは、一方の縁が他方の縁よりも鉛直方向上方となるように傾斜して配置されるため、太陽電池アレイの一方の縁側では、他方の縁側よりも鉛直方向下方のスペースの高さが大きい。また、この態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、蓄電池収容箱の点検口が、太陽電池アレイの一方の縁側にある。

【0012】

したがって、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムによれば、蓄電池収容箱を点検する場合に、点検口にアクセスする作業者が、太陽電池アレイと接触しにくくなる。

【0013】

第三態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様又は第二態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記蓄電池は、鉛蓄電池である。

【0014】

鉛蓄電池は、使用環境温度が２５℃より高いと、寿命が短くなる。温度と寿命の関係は、温度１０℃の上昇で寿命は約半分になる。

【0015】

本開示の技術によれば、蓄電池収容箱の温度上昇が抑制されることにより、空調設備によるエネルギーの消費を抑制することが可能である。特に蓄電池が鉛蓄電池の場合には空調設備を使わず太陽電池アレイの遮熱効果のみにより蓄電池の劣化が運用上問題のない程度まで抑制される。

【0016】

第四態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様から第三態様のいずれか一態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記太陽電池アレイと前記蓄電池収容箱とを連結する連結部材をさらに備える。

【0017】

この態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、連結部材により太陽電池アレイが蓄電池収容箱と連結されている。このため、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムによれば、蓄電池収容箱及び蓄電池が太陽電池アレイに対する重しとなる。このため、太陽電池アレイが強風により架台から外れること、又は太陽電池アレイが強風により架台から外れた場合に太陽電池アレイが飛散することを抑制することができる。

【0018】

第五態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様から第四態様のいずれか一態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記太陽電池アレイと、前記蓄電池収容箱との最近接距離は、１００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とされている。

【0019】

この態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、太陽電池アレイと蓄電池収容箱との最近接距離は、１００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とされているため、太陽電池アレイによる遮熱の効果が大きくなる。このため、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、寿命劣化の抑制が大きくなる。

【0020】

第六態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様から第五態様のいずれか一態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記蓄電池は、１枚の太陽電池モジュールあたり０．０５ｋＷｈ以上の容量を有する。

【0021】

この態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、蓄電池が、１枚の太陽電池モジュールあたり０．０５ｋＷｈ以上の容量を有するため、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、太陽電池の下方のスペースを有効に活用できる。

【0022】

第七態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様から第六態様のいずれか一態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記蓄電池収容箱は、鋼板製である。

【0023】

この態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、蓄電池収容箱は、鋼板製のため、耐火性を有する。このため、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、万が一蓄電池が発火した場合に太陽電池アレイに類焼しない。

【0024】

第八態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様から第七態様のいずれか一態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記蓄電池収容箱の収容容積に対する前記蓄電池の体積の割合は、３０％以上９５％以下である。

【0025】

この態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、蓄電池収容箱の収容容積に対する蓄電池の体積の割合は、３０％以上９５％以下であるため、太陽電池アレイで発電された電流の蓄電池への入力や蓄電池から負荷への電流の出力により発生する熱の蓄積が抑制される。このため、本態様に係る太陽光発電・蓄電システムでは、蓄電池の劣化が抑制できる。

【0026】

第九態様の太陽光発電・蓄電システムは、第一態様から第八態様のいずれか一態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記蓄電池収容箱は、接合対象と接合される接合部を箱体の外側に有する。

【0027】

この太陽光発電・蓄電システムは、蓄電池収容箱が接合対象と接合される接合部を箱体の外側に有している。このため、この太陽光発電・蓄電システムによれば、蓄電池収容箱の箱体の外側に接合部を有していない場合と比べて、蓄電池収容箱を接合対象と固定しやすい。

【0028】

第十態様の太陽光発電・蓄電システムは、第九態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記接合部は、前記箱体を鉛直方向下方の固定対象に固定する据付部を含む。

【0029】

この太陽光発電・蓄電システムは、蓄電池収容箱が鉛直方向下方の固定対象に固定する据付部を有している。このため、この太陽光発電・蓄電システムによれば、蓄電池収容箱が据付部を有していない場合と比べて、蓄電池収容箱の設置作業の効率を向上させることができる。

【0030】

第十一態様の太陽光発電・蓄電システムは、第十態様に記載の太陽光発電・蓄電システムにおいて、前記接合部は、前記箱体の側面上側に鉛直方向から見て前記据付部と重なる腕木部を有する。

【0031】

この太陽光発電・蓄電システムは、据付部と鉛直方向に重なる腕木部を箱体の側面上側に有しているため、固定対象に固定された蓄電池収容箱の上に、さらに他の蓄電池収容箱を重ね、該蓄電池収容箱の据付部と、腕木部とを接合することで組み合わせることができる。したがって、この太陽光発電・蓄電システムによれば、複数個の蓄電池収容箱を組み合わせて配置することができる。

【0032】

第十二態様の発電方法は、複数の太陽電池モジュールがフレームにより一体化され架台に設置された太陽電池アレイによる発電方法であって、鉛直方向上方から見て前記太陽電池アレイと重なる領域に蓄電池収容箱を配置し、前記太陽電池アレイから出力される電力を蓄える蓄電池を前記蓄電池収容箱に収容した状態で発電する。

【0033】

この発電方法では、蓄電池が、鉛直方向上方から見て太陽電池アレイと重なる領域に配置された蓄電池収容箱に収容されている。ここで、太陽光線の光エネルギーの一部は、太陽電池アレイにより電気エネルギーに変換される。また、太陽電池モジュールは太陽の熱エネルギーを吸収し、熱のエネルギーの約半分は空に再放出される。さらに、太陽電池モジュールと蓄電池収容箱の間に風が吹き込むことにより、熱の多くが取り除かれる。このため、太陽電池アレイにより太陽光線が遮られる場合には、太陽光線が遮られた領域の温度上昇は抑制される。

【0034】

したがって、本態様に係る発電方法によれば、蓄電池収容箱の温度上昇が抑制されるため、蓄電池の温度が上昇することによる蓄電池の劣化が抑制される。

【0035】

また、この発電方法では、太陽電池アレイが、複数の太陽電池がフレームにより一体化され、架台に設置されている。このため、太陽電池モジュールが地面又は建築物等に直に設置される場合と比べて、太陽電池アレイの鉛直方向下方にスペースがある。ここで、本態様に係る発電方法は、蓄電池収容箱及び蓄電池が上方から見て太陽電池アレイと重なる領域に配置される。

【0036】

したがって、本態様に係る発電方法によれば、太陽電池アレイの鉛直方向下方のスペースを、蓄電池を配置するスペースとして用いることができる。

【発明の効果】

【0037】

本開示によれば、太陽電池の下方のスペースを有効活用すると共に太陽光発電システムの蓄電池の寿命を延ばすことが可能な太陽光発電・蓄電システム及び発電方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本開示の第一実施形態に係る太陽光発電・蓄電システムの側面図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係る太陽光発電・蓄電システムの上面図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係る太陽光発電・蓄電システムの背面図である。

【図4】本開示の第一実施形態に係る太陽光発電・蓄電システムにおいて、架台、太陽電池アレイ、蓄電池収容箱、及び蓄電池が複数設けられた場合を示す図である。

【図5】本開示の第二実施形態に係る太陽光発電・蓄電システムにおいて、蓄電池収容箱を示す背面図である。

【図6】本開示の第二実施形態に係る太陽光発電・蓄電システムにおいて、蓄電池収容箱を示す側面図である。

【図7】本開示の第二実施形態に係る太陽光発電・蓄電システムにおいて、蓄電池収容箱が、積み重ねられると共に、側方に並べられた様子を示す図である。

【図8】本開示の第二実施形態に係る蓄電池収容箱が、架台、太陽電池アレイと共に組み合わされた様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本開示の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、同一又は等価な構成要素及び部品には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0040】

また、各図に示す矢印Ｈは、鉛直方向であって太陽光発電・蓄電システム１０の上方向を示し、矢印Ｗは、水平方向であって太陽光発電・蓄電システム１０の幅方向を示し、矢印Ｄは、水平方向であって太陽光発電・蓄電システム１０の奥行方向を示す。

【0041】

［第一実施形態］
（構成）
図１から図３に示されるように、本開示に係る太陽光発電・蓄電システム１０は、架台２６に設置された太陽電池アレイ２０と、蓄電池収容箱４０と、蓄電池５０とを備える。

【0042】

太陽電池アレイ２０は、複数の太陽電池モジュール２４と、フレーム２２と、架台２６とを有し、太陽光を受けて発電する太陽電池モジュール２４が、フレーム２２によって一体化された状態で架台２６に設置されている。なお、太陽電池モジュール２４は、太陽電池セルを複数組み合わせて形成された、太陽光発電における最小単位の発電ユニットを指す。また、本実施形態における、「太陽電池アレイ」、「太陽電池モジュール」の語は、一例としてＪＩＳ Ｃ ８９６０：２０１２によって定義される構成を含む。本実施形態では太陽電池アレイ２０における、太陽電池モジュール２４の個数及び配置は、適宜決定されるが、一例として、図２に示されるように、４つの太陽電池モジュール２４が、縦横方向に２つずつ並べられて配置される。なお、本実施形態における太陽電池モジュール２４の大きさは、一例として幅１８００ｍｍ×奥行１１００ｍｍとされている。また、本実施形態に係る太陽電池モジュール２４の出力は、一例として０．４ｋＷとされている。

【0043】

架台２６は、図１に示されるように、複数の柱２８と、枠体３０とを有し、太陽電池アレイ２０が載せられる部材である。枠体３０は、図２及び図３に示されるように、上方から見て略長方形の環状に形成されている。この枠体３０は、図示しない基礎を介して地面Ｇに設置された柱２８によって持ち上げられた状態で固定されており、図１に示されるように、その上面に太陽電池アレイ２０が載せられ、フレーム２２が枠体３０に固定される。なお、以後の説明において、「固定」とは、物と物とが、互いに動かない状態とされたことを指す。

【0044】

また、図１に示されるように架台２６は、太陽光発電・蓄電システム１０における前方（図１における紙面右側、北半球地域においては、南方）が低く、その反対側が高くなるように傾斜して配置されている。言い換えれば、本実施形態における架台２６は、地面Ｇに対して太陽電池アレイ２０の一方（後方）の縁が他方（前方）の縁よりも鉛直方向上方となるように傾斜して配置される。この傾斜の角度については、太陽電池アレイ２０に対して太陽光線ＳＬの入射角度が垂直に近づくように太陽光発電・蓄電システム１０を設置する地域・地形に応じて適宜設定されるが、一例として、水平面に対して３０度とされる。

【0045】

蓄電池収容箱４０は、鉛直方向上方から見て太陽電池アレイ２０と重なる領域に配置されている。蓄電池収容箱４０は、太陽電池アレイ２０と重なればどのような設置方法でもよい。例えば、柱２８に固定してもよい。この実施形態では、蓄電池収容箱４０は、図１から図３に示されるように、太陽電池アレイ２０に対して鉛直方向下方において、地面Ｇに直接あるいは基礎の上に置かれている。また言い換えれば、蓄電池収容箱４０は、図１から図３に示されるように、太陽電池アレイ２０により太陽光線ＳＬが遮られた領域、すなわち太陽電池アレイ２０により形成された陰ＳＨの領域に配置されている。蓄電池収容箱４０が地面Ｇに直接あるいは基礎の上に設置されることにより、蓄電池５０を柱２８に固定するよりも柱の耐荷重に対する制約が少なく、蓄電池５０の容量を大きくすることができる。なお、本実施形態において、太陽光線ＳＬが遮られた領域とは、一例として東京都の夏至の日において太陽光線ＳＬが４時２６分から１９時０１分まで（日の出から日没まで）遮られる地面Ｇ上の領域とする。

【0046】

なお、蓄電池収容箱４０は、後述するように蓄電池５０を収容すると共に、蓄電池５０を他の部材と電気的に接続可能とされ、内部に雨水が浸入しない程度に対候性を有していれば、どのような箱体でもよい。本実施形態では、一例として蓄電池収容箱４０は、側面（図３における左右両側の面）に電線５２が通される通し穴４６が形成され、内部に電線５２と接続される銅バー４４が配置されている。なお、銅バー４４と接続される電線５２が通された通し穴４６は、蓄電池収容箱４０の内部に雨水が浸透しないよう、充填剤によって電線５２の周囲に生じる隙間を塞がれている。

【0047】

また、蓄電池収容箱４０は、一例として、図１に示されるように、太陽光発電・蓄電システム１０における後方（図１における紙面左側、北半球地域においては、北方）に、蓄電池収容箱４０に収容された蓄電池５０の点検のため、作業者Ｍによって開閉される点検口４２が形成されている。また図３では、一例として点検口を閉じる片開きの扉が示されており、点検口４２は、片開きの扉によって、点検時以外の発電時などには閉じられている。

【0048】

なお、太陽電池アレイ２０と、蓄電池収容箱４０との最近接距離は、適宜設定されるが、本実施形態では一例として１００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とされている。より具体的には、太陽電池アレイ２０と、蓄電池収容箱４０との最近接距離は、１００、２００、５００、１０００、２５００、５０００ｍｍが挙げられる。この最近接距離は、蓄電池収容箱４０の温度上昇を抑制することを重要とする場合は、より低い値が適宜設定される。

【0049】

また、蓄電池収容箱４０は、風雨などにより容易に破損しなければ、特に材料を限定されないが、火災予防上の観点から耐火性を有する鋼板製とされている。

【0050】

本開示では蓄電池収容箱４０が空調設備を有していても有していなくてもよい。本実施形態における蓄電池収容箱４０は、空調設備を有していないものとする。言い換えれば、蓄電池収容箱４０は、太陽光発電・蓄電システム１０の稼働時において、内部の温度を空調設備により制御されていない状態とする。太陽電池アレイ２０による遮熱効果により蓄電池収容箱４０による温度上昇の抑制効果が十分であれば、空調設備を有しないことにより、空調に要する電力の消費を抑制することが可能となる。

【0051】

本実施形態では、蓄電池収容箱４０は、一例として太陽電池アレイ２０のフレーム２２と連結部材６０で連結されている。この連結部材６０は、太陽電池アレイ２０のフレーム２２と蓄電池収容箱４０とを連結すれば、鎖等の可撓性部材、型鋼等の剛性部材のいずれの部材を用いて連結してもよく、また、個数及び連結箇所についても適宜設定される。本実施形態では、一例として、連結部材６０は、対候性を有するロープによって連結されている。特に蓄電池５０が鉛蓄電池の場合、リチウムイオン電池に比べ同じ容量でも重量が大きく、太陽電池アレイ２０が強風により飛散することを防ぐ効果が大きい。また、この効果のため、太陽電池アレイ２０を設置する架台２６の高さを高くすることが可能となり、影の影響、積雪時の雪の影響を受けにくくすることができる。

【0052】

蓄電池５０は、蓄電池収容箱４０の内部に収容され、図３に示されるように、銅バー４４によって電線５２と電気的に接続されている。この蓄電池５０は、太陽電池アレイ２０から出力された電力を蓄える（蓄電する）二次電池である。この蓄電池５０は、充電及び放電を繰り返し可能とされていればどのような二次電池でもよいが、太陽光発電・蓄電システム１０が設置される地域において、夏季の気温により故障しない程度の対候性を有している二次電池が望ましい。本実施形態では、蓄電池５０は、一例として、複数のセルが電気的に直列に接続された、鉛蓄電池である。なお、本実施形態における蓄電池５０は、複数の蓄電池５０が直列又は並列に接続されたアレイも含む。なお、本説明において、「直列又は並列に接続」とは、直列に接続される場合のみ、並列に接続される場合のみ、及び直列かつ並列に接続される場合のいずれも含む。

【0053】

なお、蓄電池５０は、太陽電池アレイ２０から出力された電力を蓄えることが可能であれば、容量については特に限定されないが、モジュール毎に０．０５ｋＷｈ以上であればモジュール毎に蓄電池５０を設置すれば短周期の太陽光出力平準化が可能であり好ましい。さらに０．３ｋＷｈ以上であれば長周期の太陽光出力平準化が可能であり好ましい。さらに１．８ｋＷｈ以上であれば下げ代不足対策にも用いることが可能であり好ましい。本実施形態では一例として、４．８ｋＷｈの容量を有する。言い換えれば、蓄電池５０は、太陽電池モジュール２４が１２時間、太陽電池アレイ２０が３時間発電した場合と同等の容量を有している。

【0054】

また、蓄電池５０は、蓄電池収容箱４０に収容可能とされていれば、その大きさについては特に限定されないが、本実施形態では一例として、蓄電池収容箱４０の収容容積に対する蓄電池５０の体積の割合は、３０％以上９５％以下とされている。より具体的には、蓄電池収容箱４０の収容容積に対する蓄電池５０の体積の割合は、３５、５０、６５、８０、９５％が挙げられる。この割合は、蓄電池収容箱４０内における蓄電池５０の放熱性を重要とする場合には、より低い値が、蓄電池収容箱４０内におけるスペースを有効活用することを重要とする場合は、より高い値が適宜設定される。

【0055】

なお、上述の説明及び図１から図３において、架台２６、太陽電池アレイ２０、蓄電池収容箱４０、及び蓄電池５０は、それぞれ一つずつ示されていたが、本実施形態における太陽光発電・蓄電システム１０は、これに限られない。例えば、図４に示されるように、架台２６、太陽電池アレイ２０、蓄電池収容箱４０、及び蓄電池５０は、それぞれが複数設けられていてもよい。図４において、太陽電池アレイ２０は、一例として隣り合う太陽電池アレイ２０と直列又は並列に接続される。また、蓄電池５０は、一例として隣り合う蓄電池５０と直列又は並列に接続される。この場合における、架台２６、太陽電池アレイ２０、蓄電池収容箱４０、及び蓄電池５０の個数は、一例としてそれぞれ６２５個、２０９個、８３６個であり、複数の太陽電池アレイ２０全体の出力は、１０００ｋＷであり、複数の蓄電池全体の容量は、１００３ｋＷｈである。また、太陽電池アレイ２０及び蓄電池５０は、互いに電力変換装置（パワーコンディショナ）を用い接続されていてもよい。

【0056】

続いて、本実施形態における太陽光発電・蓄電システム１０の作用及び効果を説明する。

【0057】

（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池５０が、鉛直方向上方から見て太陽電池アレイ２０と重なる領域に配置された蓄電池収容箱４０に収容されている。ここで、太陽光線ＳＬの光エネルギーの一部は、太陽電池アレイ２０により電気エネルギーに変換される。また、太陽電池モジュール２４は太陽光線ＳＬの熱エネルギーを吸収し、熱のエネルギーの約半分は空に再放出される。さらに、太陽電池モジュール２４と蓄電池収容箱４０の間に風が吹き込むことにより、熱の多くが取り除かれる。このため、太陽電池アレイ２０により太陽光線ＳＬが遮られる場合には、太陽光線ＳＬが遮られた領域の温度上昇は抑制される。

【0058】

したがって、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０によれば、蓄電池収容箱４０の温度上昇が抑制されるため、蓄電池５０の温度が上昇することによる蓄電池５０の劣化が抑制される。

【0059】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、太陽電池アレイ２０が、複数の太陽電池モジュール２４がフレーム２２により一体化され、架台２６に設置されている。このため、太陽電池アレイ２０が地面Ｇ又は建築物等に直に設置される場合と比べて、太陽電池アレイ２０の鉛直方向下方にスペースがある。ここで、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０は、蓄電池収容箱４０及び蓄電池５０が上方から見て太陽電池アレイ２０と重なる陰ＳＨの領域に配置される。

【0060】

したがって、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０によれば、太陽電池モジュール２４の鉛直方向下方のスペースを、蓄電池５０を配置するスペースとして用いることができる。

【0061】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、太陽電池アレイ２０は、後方の縁が前方の縁よりも鉛直方向上方となるように傾斜して配置されるため、太陽電池アレイ２０の後方側では、前方側よりも鉛直方向下方のスペースの高さが大きい。また、この態様に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池収容箱４０の点検口４２が、太陽電池アレイ２０の後方側にある。

【0062】

したがって、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０によれば、蓄電池収容箱４０を点検する場合に、点検口４２にアクセスする作業者Ｍが、太陽電池アレイ２０と接触しにくくなる。

【0063】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池５０が鉛蓄電池とされている。鉛蓄電池は、使用環境温度が２５℃より高いと、寿命が短くなる。温度と寿命の関係は、温度１０℃の上昇で寿命は約半分になる。

【0064】

本開示の技術によれば、蓄電池収容箱４０の温度上昇が抑制されることにより、空調設備によるエネルギーの消費を抑制することが可能である。特に蓄電池５０が鉛蓄電池の場合には空調設備を使わず太陽電池アレイ２０の遮熱効果のみにより蓄電池５０の劣化が運用上問題のない程度まで抑制される。

【0065】

本開示では、蓄電池５０の電池種は特定されず、リチウムイオン電池であってもよい。リチウムイオン電池は種類により温度と寿命の関係は異なるが、例として温度１０℃の上昇で寿命は約半分になる。また、マンガン酸リチウムを正極に用いたリチウムイオン電池では約５０℃以上において劣化が加速する。

【0066】

本開示の技術によれば、蓄電池収容箱４０の温度上昇が抑制されることにより、空調設備によるエネルギーの消費を抑制することが可能である。リチウムイオン電池では、高温において寿命も問題だけでなく異常発熱などの不具合が起こる可能性があり、太陽電池アレイ２０の遮熱効果だけでなく空調設備を使うことが好ましい。

【0067】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、連結部材６０により太陽電池アレイ２０が蓄電池収容箱４０と連結されている。

【0068】

このため、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０によれば、蓄電池収容箱４０及び蓄電池５０が太陽電池アレイ２０に対する重しとなる。このため、太陽電池アレイ２０が強風により架台２６から外れた場合に太陽電池アレイ２０が飛散することを抑制することができる。また、連結部材６０を剛性部材とした場合には、太陽電池アレイ２０が強風により架台２６から外れることを抑制することができる。

【0069】

また、鉛蓄電池は、リチウムイオン電池に比べ同じ容量でも重量が大きいことから、蓄電池５０が鉛蓄電池の場合、太陽電池アレイ２０が強風により飛散することを防ぐ効果を大きくすることができる。したがって、太陽電池アレイ２０を設置する架台２６の高さを高くすることが可能となり、影の影響、積雪時の雪の影響を受けにくくすることができる。

【0070】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池収容箱４０との最近接距離は、１００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とされているため、遮熱の効果が大きくなる太陽電池モジュール２４が風の影響を受けにくい高さとすることが可能となる。このため、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、寿命劣化の抑制が大きくなる。

【0071】

この態様に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池５０が、１枚の太陽電池モジュール２４あたり０．０５ｋＷｈ以上の容量を有するため、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、太陽電池の下方のスペースを有効に活用できる。

【0072】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池収容箱４０は、鋼板製のため、耐火性を有する。このため、本態様に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、万が一蓄電池５０が発火した場合に太陽電池アレイ２０に類焼しない。

【0073】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池収容箱４０の収容容積に対する蓄電池５０の体積の割合は、３０％以上９５％以下であるため、太陽電池アレイ２０で発電された電流の蓄電池５０への入力や蓄電池５０から負荷への電流の出力により発生する熱の蓄積が抑制される。このため、本態様に係る太陽光発電・蓄電システム１０では、蓄電池５０の劣化が抑制できる。

【0074】

また、本実施形態に係る発電方法では、蓄電池５０が、鉛直方向上方から見て太陽電池アレイ２０と重なる領域に配置された蓄電池収容箱４０に収容されている。ここで、太陽光線ＳＬの光エネルギーは、太陽電池アレイ２０により電気エネルギー変換される。また、太陽電池モジュール２４は太陽光線ＳＬの熱エネルギーを吸収し、熱のエネルギーの約半分は空に再放出される。さらに、太陽電池モジュール２４と蓄電池収容箱４０の間に風が吹き込むことにより、熱の多くが取り除かれる。そのため、太陽電池アレイ２０により太陽光線ＳＬが遮られる場合には、太陽光線ＳＬが遮られた領域の温度上昇は抑制される。

【0075】

したがって、本実施形態に係る発電方法によれば、蓄電池収容箱４０の温度上昇が抑制されるため、蓄電池５０の温度が上昇することによる蓄電池５０の劣化が抑制される。

【0076】

また、本実施形態に係る発電方法では、太陽電池アレイ２０が、複数の太陽電池モジュール２４がフレーム２２により一体化され、架台２６に設置されている。このため、太陽電池モジュール２４が地面又は建築物等に直に設置される場合と比べて、太陽電池アレイ２０の鉛直方向下方にスペースがある。ここで、本実施形態に係る発電方法は、蓄電池収容箱４０及び蓄電池５０が上方から見て太陽電池アレイ２０と重なる領域に配置される。

【0077】

したがって、本実施形態に係る発電方法によれば、太陽電池アレイ２０の鉛直方向下方のスペースを、蓄電池５０を配置するスペースとして用いることができる。

【0078】

（変形例）
なお、上述の説明では、太陽電池アレイ２０の後方の縁が前方の縁よりも鉛直方向上方となるように傾斜して配置されていたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０は、これに限らない。例えば、太陽電池アレイ２０は、側方から見て傾斜していない（地面Ｇに対して水平に）配置とされていてもよい。

【0079】

また、上述の説明では、太陽電池アレイ２０と蓄電池収容箱４０とを連結する連結部材６０が設けられていたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０は、これに限らない。すなわち、太陽電池アレイ２０と、蓄電池収容箱４０とは、連結部材６０によって連結されていない形態とされていてもよい。

【0080】

また、上述の説明では、点検口４２は、一例として太陽光発電・蓄電システム１０における後方（図１における紙面左側、北半球地域においては、北方）に形成されていたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０は、これに限らない。すなわち、点検口４２は、太陽光発電・蓄電システム１０における前方（北半球地域においては、南方）、側方（北半球地域においては、東西方）又は鉛直方向上方に形成されていてもよい。

【0081】

また、上述の説明では、太陽電池アレイ２０の個数、蓄電池収容箱４０及び蓄電池５０の個数が同数とされていたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１０は、これに限らない。例えば、１つの太陽電池アレイ２０に対して蓄電池収容箱４０及び蓄電池５０が複数配置されていてもよく、１つの蓄電池収容箱４０に対して蓄電池５０が複数配置されていてもよい。さらに、複数の太陽電池アレイ２０に対し、蓄電池収容箱４０および蓄電池５０が１つ配置されていてもよい。

【0082】

これらの変形例においても、上述の説明と同様に、太陽電池の下方のスペースを有効活用すると共に太陽光発電システムの蓄電池５０の寿命を延ばすことが可能な太陽光発電・蓄電システム１０を得ることができる。

【0083】

続いて、本開示に係る第二実施形態の太陽光発電・蓄電システム１１０について、図５から図８を適宜に参照しながら説明する。

【0084】

［第二実施形態］
（構成）
図５及び図６は、本実施形態における太陽光発電・蓄電システム１１０における蓄電池収容箱１４０を示す図である。本実施形態に係る蓄電池収容箱１４０は、略直方体を成す箱体であり、覆い部材１４１と、据付部１６２と、腕木部１６４と、を有する。

【0085】

蓄電池収容箱１４０は、一例として略直方体の各辺をそれぞれ繋ぐ柱材１４８が組み合わされて形成されている。より具体的には、蓄電池収容箱１４０における各辺、すなわち、幅方向、前後方向及び上下方向に延びる４本の部材が、それぞれ組み合わされることにより形成された柱材１４８が蓄電池収容箱１４０の箱体の形状を支える。なお、柱材１４８における各部材はどのように組み合わされてもよいが、一例として、Ｌ字状の部材（いわゆるＬアングル）が、それぞれ溶接されて形成されている。

【0086】

また、図６に示されるように、蓄電池収容箱１４０のうち、後側の面（図６における右側の面）を除く他の面は、板材１４９によって柱材１４８同士の間が覆われている。これにより、図６に示されるように、蓄電池１５０の配置及び収容が可能とされている。

【0087】

覆い部材１４１は、図５及び図６に示されるように、蓄電池収容箱１４０の後側面をそれぞれ覆う板材１４９であり、柱材１４８にねじ止めによって接合される。なお、以後の説明において「接合」とは、物又は物の部分と他の物又は他の物の部分とを留め合わせることを指す。接合は、固定の一態様と捉えてもよく、一又は複数の接合による固定の手段と捉えてもよい。また、図５及び図６に示されるように、覆い部材１４１は、一例として、蓄電池収容箱１４０に取り付けられた状態で後方に膨らんだ膨出部１４３を有している。膨出部１４３には、図５及び図６に示されるように、蓄電池１５０の端子が入り込んでいる。言い換えれば、本実施形態において、蓄電池１５０の端子は、柱材１４８よりも後方に位置している。

【0088】

なお、本実施形態に係る蓄電池収容箱１４０は、覆い部材１４１を取り外すことにより作業者Ｍが蓄電池１５０を点検することができる。言い換えれば、本実施形態において蓄電池収容箱１４０の点検口１４２は、覆い部材１４１によって閉じられている。

【0089】

据付部１６２は、本実施形態における接合部の一例であり、蓄電池収容箱１４０における箱体の外側に設けられた、蓄電池収容箱１４０を基礎部材８０と接合する構成部である。据付部１６２は、図５及び図６に示されるように、一例として蓄電池収容箱１４０における上下方向の下方において、前後方向（図５における左右方向）の両側に向かって突き出す部材である。より具体的には、据付部１６２は、柱材１４８の下端において、Ｌ字状の部材が、蓄電池収容箱１４０の下端の高さに合わせて、前後方向に向かってそれぞれ突き出すように設けられている。また、据付部１６２には、図６に示されるように、ボルトなどの締結部材を通すための穴が空けられている。なお、据付部１６２は、どのような部材を組み合わせて設けられていてもよいが、一例として、柱材１４８の下端に溶接されている。

【0090】

また、蓄電池収容箱１４０は、蓄電池収容箱１４０と基礎部材８０とは、ボルトなどの締結部材を用いて接合されることによって基礎部材８０と固定される。基礎部材８０としては、一例として地面Ｇに固定されたＨ形鋼等が用いられる。基礎部材８０は、直接地面Ｇに固定されていてもよく、鉄板等の補強部材を介して地面Ｇに固定されていてもよい。また、蓄電池収容箱１４０は、対候性、耐腐食性等の強度が保たれるようであれば、基礎部材８０を介さず直接的に地面Ｇに固定されていてもよい。すなわち、基礎部材８０は、本実施形態における接合対象の一例であり、固定対象の一例でもある。

【0091】

腕木部１６４は、蓄電池収容箱１４０における箱体の外側に設けられた、本実施形態における接合部の一例である。腕木部１６４は、図５及び図６に示されるように、一例として蓄電池収容箱１４０における側面の上側において、前後方向（図５における左右方向）の両側に向かって突き出す部材である。より具体的には、腕木部１６４は、柱材１４８の上端において、Ｌ字状の部材が、蓄電池収容箱１４０の上端の高さに合わせて、前後方向に向かって突き出すように設けられている。また、腕木部１６４には、図６に示されるように、ボルトなどの締結部材を通すための穴が空けられている。なお、腕木部１６４は、どのような部材を組み合わせて設けられていてもよいが、一例として、柱材１４８の上端に溶接されている。

【0092】

また、図６に示されるように、本実施形態における腕木部１６４及び据付部１６２は、鉛直方向から見て据付部１６２と重なる位置に設けられている。

【0093】

また、図６に示されるように、本実施形態において、蓄電池１５０は、左右方向に並んで３個収容されており、銅バー１４４によって電気的に直列に接続されている。また、本実施形態においても、蓄電池１５０は、隣に配置された他の蓄電池収容箱１４０に収容されている蓄電池１５０と電気的に接続されている。

【0094】

なお、図７に示されるように、本実施形態における蓄電池収容箱１４０は、鉛直方向に重ねることが可能とされている。より具体的には、下側の蓄電池収容箱１４０に重ねられた上側の蓄電池収容箱１４０は、据付部１６２が、下側の蓄電池収容箱１４０の腕木部１６４に対して接合される。なお、下側の蓄電池収容箱１４０における腕木部１６４と、上側の蓄電池収容箱１４０における据付部１６２とは、ボルトなどの締結部材を用いて結合される。すなわち、図７における上側の蓄電池収容箱１４０に対して、下側の蓄電池収容箱１４０は、本実施形態における接合対象の一例であり、下側の蓄電池収容箱１４０における腕木部１６４は、上側の蓄電池収容箱１４０における固定対象の一例でもある。

【0095】

また、図７及び図８に示されるように、本実施形態における蓄電池収容箱１４０は、水平方向に並べられた状態で、結合部材１６６を介して接合される。より具体的には、結合部材１６６は、各蓄電池収容箱１４０における据付部１６２と隣り合う蓄電池収容箱１４０における据付部１６２、又は各蓄電池収容箱１４０における腕木部１６４と隣り合う蓄電池収容箱１４０における腕木部１６４とを結合する。

【0096】

なお、結合部材１６６は、隣り合う蓄電池収容箱１４０同士を連結することが可能とされていればどのような部材でもよいが、一例として、両端にねじ止め用の貫通孔を有する棒材が用いられる。また、結合部材１６６は、蓄電池収容箱１４０同士をより多く連結させる観点から水平方向の長さは、好ましくは４００ｍｍ以下、より好ましくは３００ｍｍ以下、さらに好ましくは２００ｍｍ以下、特に好ましくは１５０ｍｍ以下である。

【0097】

なお、その他の構成は、第一実施形態と同様である。すなわち、本実施形態においても、上下方向に重ねられ、幅方向に並べられた蓄電池収容箱１４０は、図８に示されるように、鉛直方向上方から見て太陽電池アレイ２０と重なる領域に配置されている。また、本実施形態においては、第一実施形態における電線５２及び通し穴４６の図示及び説明を省略しているが、第一実施形態と同様に太陽光発電・蓄電システム１１０は、電線５２及び通し穴４６を有している。

【0098】

（作用及び効果）
本実施形態に係るこの太陽光発電・蓄電システム１１０は、蓄電池収容箱１４０が接合対象と接合される据付部１６２及び腕木部１６４を箱体の外側に有している。このため、この太陽光発電・蓄電システム１１０によれば、蓄電池収容箱１４０の箱体の外側に据付部１６２及び腕木部１６４を有していない場合と比べて、蓄電池収容箱１４０を接合対象と固定しやすい。

【0099】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１１０は、蓄電池収容箱１４０を鉛直方向下方の固定対象と固定する据付部１６２を有している。このため、この太陽光発電・蓄電システム１１０によれば、蓄電池収容箱１４０が据付部１６２を有していない場合と比べて、蓄電池収容箱１４０の設置作業の効率を向上させることができる。

【0100】

また、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１１０は、蓄電池収容箱１４０の側面上側に据付部１６２と鉛直方向に重なる腕木部１６４を有しているため、固定対象に固定された蓄電池収容箱１４０の上に、さらに他の蓄電池収容箱１４０を重ね、該蓄電池収容箱１４０の据付部１６２と、腕木部１６４とを接合することで組み合わせることができる。したがって、この太陽光発電・蓄電システム１１０によれば、複数個の蓄電池収容箱１４０を組み合わせて配置することができる。

【0101】

なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

【0102】

（変形例）
なお、本実施形態の説明において、上側の蓄電池収容箱１４０は、下側の蓄電池収容箱１４０とは同じ形状とされていたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１１０は、これに限られない。例えば、上側の蓄電池収容箱１４０を、太陽光パネルの角度に合わせて、前方が低くなるように傾斜した形状とされていてもよい。言い換えれば、本実施形態における太陽光発電・蓄電システム１１０によれば、複数の形状の蓄電池収容箱１４０を組み合わせることができる。

【0103】

また、上述の説明において、据付部１６２及び腕木部１６４は、いずれも蓄電池収容箱１４０における箱体から前方又は後方に向けて延出していたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１１０は、これに限られない。例えば、蓄電池収容箱１４０を側方に並べて設置する例において、隣り合う蓄電池収容箱１４０同士の間隔が、蓄電池収容箱１４０の設置作業において支障がない程度に開いていれば、据付部１６２及び腕木部１６４は、蓄電池収容箱１４０から側方に延出してもよい。

【0104】

また、上述の説明において、腕木部１６４が、据付部１６２と鉛直方向に重なるように設けられていたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１１０は、これに限られない。例えば、蓄電池収容箱１４０を図７に示されるように上下方向に積み重ねない場合には、腕木部１６４と据付部１６２とが鉛直方向に重ならなくてもよい。また、蓄電池収容箱１４０を図７に示されるように上下方向に積み重ねない場合には、蓄電池収容箱１４０は、腕木部１６４を有していなくてもよい。

【0105】

また、上述の説明では、蓄電池収容箱１４０が接合部の一例として鉛直方向下方の固定対象と固定される据付部１６２を有していたが、本実施形態に係る太陽光発電・蓄電システム１１０は、これに限られない。例えば、蓄電池収容箱１４０に対して側方に配置される接合対象と蓄電池収容箱１４０とが接合される場合、接合部は、蓄電池収容箱１４０における箱体の外側にあれば、具体的な位置を限定されない。

【0106】

これらの変形例においても、上述の説明と同様の作用及び効果を得ることができる。また、これらの変形例においても、第一実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

【0107】

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態を説明したが、本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0108】

１０、１１０ 太陽光発電・蓄電システム
２０ 太陽電池アレイ
２２ フレーム
２４ 太陽電池モジュール
２６ 架台
２８ 柱
３０ 枠体
４０、１４０ 蓄電池収容箱
４２、１４２ 点検口
４４ 銅バー
４６ 通し孔
５０、１５０ 蓄電池
５２ 電線
６０、１６０ 連結部材
１４１ 覆い部材
１４３ 膨出部
１４８ 柱材
１４９ 板材
１６２ 据付部（接合部の一例）
１６４ 腕木部（接合部の一例）
１６６ 結合部材
ＳＬ 太陽光線
Ｇ 地面
Ｍ 作業者
ＳＨ 陰

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】