特許 7161305 水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システム

(51)【国際特許分類】

   B63B 35/00 20200101AFI20221019BHJP

   B63B 35/38 20060101ALI20221019BHJP

【ＦＩ】

B63B35/00 T

B63B35/38 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018072437

(22)【出願日】2018-04-04

(65)【公開番号】P2019182061

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】松山 賢五

(72)【発明者】

【氏名】近藤 彰人

(72)【発明者】

【氏名】四谷 友騎

(72)【発明者】

【氏名】小橋 健太

【審査官】伊藤 秀行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１３１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６６５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１６７７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２２９５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１９３７９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－２２６３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０００６３９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６９２６９７７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｂ ３５／００

Ｂ６３Ｂ ３５／３８

Ｈ０２Ｓ １０／４０

Ｈ０２Ｓ １０／００

Ｈ０１Ｌ ３１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の太陽電池モジュールと、これらの太陽電池モジュールを支持して水面に浮くフロートとを有する水上太陽光発電システムの支持構造であって、
前記フロートには、該フロートを水面の定位置に拘束する係留部材が備えられ、
前記複数の太陽電池モジュールは前記フロート上に傾斜状態で支持されて、かつ各太陽電池モジュールの受光面の傾斜方向が特定方向に揃えられており、
前記係留部材は、前記フロートの辺縁部であって、前記受光面の傾斜方向に対して左右両側となる位置に接続され、前記受光面の傾斜方向に対して交差する方向に配設された第一の係留部材と第二の係留部材とを有し、
前記第一の係留部材と前記第二の係留部材とは前記フロートを挟んで互いに対向して複数配列され、
前記第一の係留部材および前記第二の係留部材は総数ｎの係留杭を備え、各係留杭が支持する荷重をｑとし、前記複数の太陽電池モジュールの受光面に対して垂直に作用する風圧荷重の総和をＷとし、前記太陽電池モジュールの受光面の前記フロートに対する傾斜角度をθ（°）（θ＜９０°）とするとき、
前記第一の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ _１ および第二の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ _２ について、
Ｑ _１ ＋Ｑ _２ ＝ｎｑ＞Ｗｓｉｎθ
の関係式を満たすことを特徴とする水上太陽光発電システムの支持構造。

【請求項2】

請求項１に記載の水上太陽光発電システムの支持構造において、
前記フロートに作用する水平地震力である地震荷重をＫとするとき、前記第一の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ_１について、Ｑ_１＞Ｋの関係式を満たし、
前記第二の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ_２について、Ｑ_２＞Ｋの関係式を満たすことを特徴とする水上太陽光発電システム。

【請求項3】

請求項２に記載の水上太陽光発電システムの支持構造において、
前記第一の係留部材および前記第二の係留部材は、前記地震荷重Ｋを支持する複数の係留杭を備えることを特徴とする水上太陽光発電システムの支持構造。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一つの請求項に記載の水上太陽光発電システムの支持構造において、
前記フロートは、複数のフロート単体が連結されて一体とされた水上構造物であり、各フロート単体に前記太陽電池モジュールが傾斜状態で備えられていることを特徴とする水上太陽光発電システムの支持構造。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一つの請求項に記載の水上太陽光発電システムの支持構造によって、複数の太陽電池モジュールを水上に支持してなる水上太陽光発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電システムを水上に設置するための支持構造および水上に設置されて発電する水上太陽光発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、水上太陽光発電システムとして、太陽光発電設備を湖や池などの水面に設置することが行われている。この種の水上太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールを水面のフロートの上に載せて、太陽電池モジュールを水上に浮かせるように構成されている。通常、一つのフロートに対して一つの太陽電池モジュールが載せられ、複数のフロートが連結されて水上太陽光発電システムが形成されている。

【0003】

一般に、太陽電池モジュールは、その傾斜角度を太陽光の最適入射角に設置することで発電効率が高められる。水上太陽光発電システムにおいても、同様に、太陽電池モジュールを傾斜させて配置することが好ましい。一方で、太陽電池モジュールを陸屋根や地面等の水平面に設置する場合とは異なり、風などで波打ち、上下動する水面において、太陽電池モジュールを備えたフロートを安定的に支持し、強風で吹き上げられたり反転したりしないように繋ぎ止めておくことも求められる。

【0004】

例えば特許文献１には、複数の太陽電池ユニット同士を連結し、隣り合う太陽電池ユニットの互いの揺動を許容した状態で水面に設置するという連結構造が開示されている。また、連結した太陽電池ユニットの外周角部に固定用索を連結し、斜め外方に延びる固定用索の端部をアンカーによって水中に固定することで、太陽電池ユニットの反転を防止する構成とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－２２９５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記特許文献１に開示された連結構造では、碁盤目状索の４つの角部から対角方向外方へ延びる固定用索の端部をアンカーで固定して太陽電池ユニットを係留しているが、４つの角部を係留するだけでは強風時や地震時に耐えられないことが考えられる。特に、フロートの大きさや太陽電池モジュールの設置数によっては、１箇所の係留にかかる負荷が格段に大きくなり、風圧荷重に十分に耐えることができず、強風でフロートが吹き上げられたり反転したりする危険性がある。

【0007】

このように、水上に設置される太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールの受光面に対して垂直方向に風圧荷重が作用することに加え、地震力がフロートに対して水平方向に作用することを考慮に含めなければならない。例えば、図６に模式的に示すように、発電効率を高めるべく南向きで水上に設置された太陽電池モジュール６１への風圧荷重を考慮すると、通常、フロート６２の北側と南側とに多数の係留部材６３が必要となり、これによって南北方向の地震荷重も負担させなければならない。加えて、作用方向が特定されない地震荷重に対応するために、さらにフロート６２の東側と西側にも多数の係留部材６４が必要になるという実情があった。

【0008】

そのため、従来の水上太陽光発電システムでは、フロート６２への係留数が増加して設置作業に手間がかかるとともに、水上太陽光発電システムを設置するために要するコストも増大するという問題点を有していた。

【0009】

本発明は、前記従来の問題点にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、水上における太陽電池モジュールの配置形態にかかわらず安定的な係留と係留数の低減との両方を実現し得る、新たな水上太陽光発電システムの支持構造およびこの支持構造を用いた水上太陽光発電システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、複数の太陽電池モジュールと、これらの太陽電池モジュールを支持して水面に浮くフロートとを有する水上太陽光発電システムの支持構造であって、前記フロートには、該フロートを水面の定位置に拘束する係留部材が備えられ、前記複数の太陽電池モジュールは前記フロート上に傾斜状態で支持されて、かつ各太陽電池モジュールの受光面の傾斜方向が特定方向に揃えられており、前記係留部材は、前記フロートの辺縁部であって、前記受光面の傾斜方向に対して左右両側となる位置に接続されたことを特徴としている。

【0011】

この特定事項により、複数の太陽電池モジュールと、これらの太陽電池モジュールを支持して水面に浮くフロートとを安定的に係留し、水面に拘束することが可能となり、太陽電池モジュールの配置形態にかかわらず、吹き上げられたり反転したりすることを防ぐことができる。また、前記係留部材を少なくとも前記受光面の傾斜方向に対して左右両側となる位置に配置することで対応し得るので、その係留数を低減することが可能となる。

【0012】

また、前記構成の水上太陽光発電システムの支持構造において、前記係留部材は、前記受光面の傾斜方向に対して交差する方向に配設された第一の係留部材と第二の係留部材とを有し、これらの第一の係留部材と第二の係留部材とは前記フロートを挟んで互いに対向して複数配列されていることが好ましい。

【0013】

これにより、前記第一の係留部材および前記第二の係留部材がフロートに対してバランスよく配列され、太陽電池モジュールの受光面に作用する風圧荷重とフロートに作用する地震荷重とを分担させて、太陽電池モジュールを安定的に支持することが可能となる。

【0014】

より具体的に、前記構成の水上太陽光発電システムの支持構造において、前記第一の係留部材および前記第二の係留部材は総数ｎの係留杭を備え、各係留杭が支持する荷重をｑとし、前記複数の太陽電池モジュールの受光面に対して垂直に作用する風圧荷重の総和をＷとし、前記太陽電池モジュールの受光面の前記フロートに対する傾斜角度をθ（°）（θ＜９０°）とするとき、前記第一の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ_１および第二の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ_２について、
Ｑ_１＋Ｑ_２＝ｎｑ＞Ｗｓｉｎθ
の関係式を満たす構成であることが好ましい。

【0015】

これにより、前記第一の係留部材および前記第二の係留部材は、太陽電池モジュールの受光面に作用する風圧荷重の水平成分を複数の係留杭に分担させて、水上の太陽電池モジュールを安定的に支持することが可能となる。

【0016】

また、前記構成の水上太陽光発電システムの支持構造において、前記フロートに作用する水平地震力である地震荷重をＫとするとき、前記第一の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ_１について、Ｑ_１＞Ｋの関係式を満たし、前記第二の係留部材において支持する荷重の総和Ｑ_２について、Ｑ_２＞Ｋの関係式を満たす構成であることが好ましい。

【0017】

これにより、前記第一の係留部材および前記第二の係留部材は地震荷重を分担し、水上の太陽電池モジュールを安定的に支持することが可能となる。

【0018】

また、前記構成の水上太陽光発電システムの支持構造において、前記第一の係留部材および前記第二の係留部材は、前記地震荷重Ｋを支持する複数の係留杭を備えることが好ましい。

【0019】

これにより、前記第一の係留部材および前記第二の係留部材が備える係留杭によって、フロートに作用する地震荷重を負担することが可能となる。

【0020】

また、前記構成の水上太陽光発電システムの支持構造において、前記フロートは、複数のフロート単体が連結されて一体とされた水上構造物であり、各フロート単体に前記太陽電池モジュールが傾斜状態で備えられていることが好ましい。

【0021】

これにより、本太陽光発電システムを適用する池や湖など、設置場所の形状に合わせて多様な配置形態により太陽電池モジュールおよびフロートを設置することができる。

【0022】

前記の目的を達成するため前記いずれかの構成を備える水上太陽光発電システムの支持構造によって、複数の太陽電池モジュールを水上に支持してなる水上太陽光発電システムも本発明の技術的思想の範疇である。

【0023】

これにより、水上に太陽電池モジュールを安定的に設置するとともに低コスト化を可能にした水上太陽光発電システムを提供することが可能となる。

【発明の効果】

【0024】

本発明では、水上における太陽電池モジュールの配置形態にかかわらず安定的な係留と係留数の低減との両方を実現することが可能となり、設置作業の手間を低減するとともに低コスト化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態１に係る水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システムを示す平面図である。

【図2】前記水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システムにおけるフロート単体を示す斜視図である。

【図3】前記水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システムにおけるフロートを拡大して部分的に示す平面図である。

【図4】前記水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システムにおける風圧荷重を説明する模式図であり、図４（ａ）は順風のときの様子、図４（ｂ）は逆風のときの様子を示す。

【図5】本発明の実施形態２に係る水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システムを示す平面図である。

【図6】従来の水上太陽光発電システムの支持構造を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施の形態に係る水上太陽光発電システムの支持構造およびこの支持構造を適用した水上太陽光発電システムについて、図面を参照しつつ説明する。

【0027】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る水上太陽光発電システム１の支持構造および水上太陽光発電システムを示す平面図である。また、図２は実施形態１において適用されるフロート３を構成するフロート単体３１の一例を示す斜視図であり、図３はフロート３の構成を部分的に拡大して平面図である。

【0028】

図示するように、水上太陽光発電システム１は、複数の太陽電池モジュール２と、これらの太陽電池モジュール２を支持して水面に浮くフロート３とを有して構成されている。図１では、水面に浮かんだ状態のフロート３および太陽電池モジュール２を上方から見て模式的に示している。

【0029】

略矩形状のフロート３の上面には、複数の太陽電池モジュール２がマトリクス状に並べられ、フロート３に一体に固定されている。なお、フロート３同士の間にはメンテナンス作業を行う歩行スペースとなる補助フロートが接続されていてもよい。太陽電池モジュール２は、例えば矩形状のものとされ、ガラスやフィルム等からなる受光面保護材と裏面保護材との間に図示しない複数の太陽電池を挟み込んで封止された構造を有している。太陽電池モジュール２に用いられる太陽電池の種類は特に限定されず、例えば、単結晶、多結晶、薄膜等のシリコン系太陽電池、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等の化合物系太陽電池、色素増感、有機薄膜等の有機系太陽電池等が挙げられる。

【0030】

具体的に、図２および図３に示すように、フロート３は、複数のフロート単体３１が相互に連結されて一体に形成されている。図２に示すように、フロート単体３１は、例えば、内部が中空の樹脂成形浮体であり、太陽電池モジュール２が設置された状態で十分な浮力が得られる水上構造物とされている。

【0031】

フロート単体３１には複数の連結部３２が備えられている。各連結部３２は、フロート単体３１の側面から外方へ突出するように設けられている。また、連結部３２には軸孔３３が設けられており、連結部３２同士を連結するための連結軸部材３４が挿通させられる。

【0032】

隣り合うフロート単体３１は、軸孔３３同士が合致するように互いの連結部３２を重ね合わせ、これらの軸孔３３に連結軸部材３４を挿通して連結されている。連結軸部材３４は、例えばボルト状部材とナット状部材とを有して、それらの軸方向がほぼ水平方向となるように連結部３２の軸孔３３に挿通されて螺合されている。連結されたフロート単体３１同士は、連結部３２において連結軸部材３４を回動中心として回動可能となされている。

【0033】

太陽電池モジュール２は、太陽光の受光効率を高めるため、フロート単体３１の上面３５に対して太陽電池モジュール２の受光面２１が傾斜した状態となるようにフロート単体３１に取り付けられている。水上太陽光発電システム１は、太陽電池モジュール２を一体に備えた複数のフロート単体３１を水面に浮かべ、これらのフロート単体３１が相互に連結されて形成されている。

【0034】

このように、本実施形態１に係る水上太陽光発電システム１では、フロート３が、連結された複数のフロート単体３１を備えており、フロート単体３１同士が上下方向に回動可能であることから、水面に生じる波の影響でフロート単体３１が上下変位したとしても、その上下変位を許容し得るように構成されている。また、これによって、フロート単体３１や連結部３２に過剰な負荷がかかるのを防止し、破損の発生を抑制することが可能とされている。

【0035】

各太陽電池モジュール２の受光面２１は、傾斜方向が特定方向に揃えられており、共通の方向に向くように設置されている。図１に示すように、例えば、水上には、矩形状のフロート３の一辺が南北方向に沿うように配置され、該一辺に隣接する他の一辺が東西方向に沿うように配置されている。そして、図２に示すように、フロート３上の複数の太陽電池モジュール２は、各受光面２１が南向きとなるように傾斜方向が揃えられている。

【0036】

このように傾斜方向を特定方向に揃えた太陽電池モジュール２は、フロート３が水面に拘束されることで、受光面２１の向きが一定に保持される。図１に模式的に示すように、フロート３には、フロート３の全体を水面の定位置に拘束するための係留部材５が備えられている。

【0037】

係留部材５は、フロート３の辺縁部であって、受光面２１の傾斜方向である南北方向に対して交差する方向となる、東側辺縁部３ａと西側辺縁部３ｂとに接続されている。この場合、フロート３は南北方向に沿って配置されており、太陽電池モジュール２の南向きの受光面２１に向かって左右両側に係留部材５が配置されている。

【0038】

係留部材５として、フロート３の東側辺縁部３ａには第一の係留部材５１が設けられ、西側辺縁部３ｂには第二の係留部材５２が設けられている。第一の係留部材５１と第二の係留部材５２とは、フロート３を挟んで互いに対向して配列され、受光面２１の傾斜方向（南北方向）に対して交差する方向に配設されている。

【0039】

第一の係留部材５１および第二の係留部材５２は、それぞれ、複数の係留杭５５と、係留杭５５とフロート３とを繋ぐ係留索５６とを備えている。係留杭５５は、アンカー等の柱状体であり、水底、水中の壁面または岸辺の構造物に打ち込まれて定着されている。係留索５６は、ケーブル、ロープ、またはチェーン等の索条体であり、一端がフロート３に連結され、他端が係留杭５５に連結されている。

【0040】

第一の係留部材５１および第二の係留部材５２は、太陽電池モジュール２への風圧荷重を考慮して設置されている。風圧荷重は、太陽電池モジュール２の受光面２１に作用する風圧力による荷重である。風圧荷重を考慮して、第一の係留部材５１および第二の係留部材５２は、総数ｎの係留杭５５とこれに連結されたｎ本の係留索５６とを備えている。

【0041】

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール２の受光面２１は、フロート単体３１の上面３５に対して傾斜角度θ（°）（θ＜９０°）で傾斜させて備えられている。フロート単体３１に対して傾斜状態で設けられた太陽電池モジュール２は、受光面２１の全体が受風面となり、受光面２１に対して垂直方向に風圧荷重が作用するものとなる。図４（ａ）では、受光面２１は南側からの風による順風を受け、受光面２１に正圧の風圧荷重Ｗが作用する。図４（ｂ）では、受光面２１は北側からの風による逆風を受け、太陽電池モジュール２の裏面側に風が入り込み、受光面２１に負圧の風圧荷重Ｗが作用する。

【0042】

このような場合に、各係留杭５５が支持する荷重をｑ（Ｎ）とし、複数の太陽電池モジュール２の受光面２１に対して垂直に作用する風圧荷重をＷ（Ｎ）とする。また、第一の係留部材５１において支持する荷重の総和Ｑ_１（Ｎ）、および第二の係留部材５２において支持する荷重の総和Ｑ_２（Ｎ）とすると、これらの荷重Ｑ_１、Ｑ_２について、次式（１）の関係が成り立つように係留部材５が設けられている。

【0043】

Ｑ_１＋Ｑ_２＝ｎｑ＞Ｗｓｉｎθ …（１）
図１に示す例では、第一の係留部材５１として１２本の係留索５６と係留杭５５とが備えられている。同様に、第二の係留部材５２として１２本の係留索５６と係留杭５５とが備えられている。これにより、第一の係留部材５１および第二の係留部材５２は、総数２４本の係留杭５５とこれにそれぞれ連結された係留索５６とを備えて構成されている。

【0044】

係留部材５は、南北方向に傾斜された受光面２１に作用する風圧荷重Ｗに対し、その水平成分Ｗｓｉｎθを、ｎ本の係留杭５５により支持してフロート３を安定的に拘束することができる。そして、係留部材５として、東側辺縁部３ａの第一の係留部材５１に１／２ｎ本の係留杭５５を配置し、これに対向させて西側辺縁部３ｂの第二の係留部材５２に１／２ｎ本の係留杭５５を配置して、風圧荷重Ｗの水平成分Ｗｓｉｎθを均等に分散させて支持し、水平成分Ｗｓｉｎθを超える荷重に耐え得るように構成されている。

【0045】

この風圧荷重Ｗは、ＪＩＳ Ｃ ８９５５「太陽電池アレイ用支持物の設計用荷重算出方法」に規定される設計用風圧荷重を想定荷重として採用することができる。なお、風圧荷重Ｗは、前記ＪＩＳ Ｃ ８９５５に規定される風圧荷重のほか、水上太陽光発電システム１を設置する国において規定されている各種法令や、設置地域の平均風速などの気象条件および安全率等を考慮して、任意の荷重を設定することができる。

【0046】

これにより、水上太陽光発電システム１は、第一の係留部材５１および第二の係留部材５２により水面にフロート３が安定的に支持されている。また、かかる水上太陽光発電システム１の支持構造によって、複数の太陽電池モジュール２を水面に安定的に拘束した水上太陽光発電システム１を構築することができる。この水上太陽光発電システム１では、図６に示した従来の水上太陽光発電システムに比べて、係留部材５の数を格段に低減することが可能となり、設置作業の手間を低減するとともに低コスト化を図ることが可能となる。

【0047】

なお、フロート単体３１は樹脂成形浮体であるに限定されず、例えば浮体内部が発泡スチロール等の発泡プラスチックで充填されていてもよいし、金属製の中空タンク等であってもよく、水面に浮く構造を有するものであればどのような構成とされてもよい。また、太陽電池モジュール２の配置形態およびフロート３の形状は、図１等に示した形態であるに限られず、設置される池や湖等の形状や環境条件等に合わせてどのような形態とされてもよい。その場合にも、前記支持構造を採用することにより、水上における太陽電池モジュール２を安定的に係留して水面の定位置に拘束することができ、係留数を低減することが可能となる。

【0048】

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係る水上太陽光発電システムの支持構造および水上太陽光発電システムを示す平面図である。この形態において、太陽電池モジュール２、フロート３および係留部材５の基本構成は前記実施形態１と共通することから、その共通する構成については前記実施形態１と共通の参照符号により示し、これらの詳細な説明を省略する。

【0049】

実施形態２に係る水上太陽光発電システム１の支持構造および水上太陽光発電システム１では、風圧荷重に加えて、さらに地震荷重を考慮に含めた場合を示し、複数の係留部材５によって支持された構造を有している。

【0050】

図４（ａ）および図４（ｂ）に示したように、水上太陽光発電システム１において、フロート単体３１上に傾斜状態で設けられた太陽電池モジュール２は、受光面２１の全体が受風面となる。太陽電池モジュール２の受光面２１は、フロート単体３１の上面３５に対して傾斜角度θ（°）（θ＜９０°）で傾斜させて備えられ、風圧荷重Ｗが作用する。

【0051】

一方、地震による影響については、フロート３に作用する水平地震力を地震荷重Ｋ（Ｎ）として考慮する。地震荷重Ｋは、地域的な地震頻度を考慮して決定される層剪断係数の割引係数である地震地域係数を用いて算定することができる。

【0052】

この実施形態２に係る水上太陽光発電システム１においても、係留部材５は、それぞれ、複数の係留杭５５と、係留杭５５とフロート３とを繋ぐ係留索５６とを備えている。そして、水上太陽光発電システム１の支持構造として、まず、前記ＪＩＳ Ｃ ８９５５に基づいて、フロート３上の太陽電池モジュール２の受光面２１に作用する風圧荷重Ｗ、および風圧荷重Ｗの水平成分であるＷｓｉｎθを算定する。

【0053】

図５に示すように、略矩形状のフロート３の一辺が南北方向に沿って配置され、太陽電池モジュール２の受光面２１が南向きである水上太陽光発電システム１を支持することを目的としたとき、南北方向の設計最大荷重は風圧荷重Ｗの水平成分Ｗｓｉｎθとなり、東西方向の設計最大荷重は地震荷重Ｋとなる。

【0054】

そこで、まず、フロート３の南北方向の設計最大荷重について検討する。この場合、風圧荷重Ｗについては、第一の係留部材５１および第二の係留部材５２が、総数ｎの係留杭５５とこれに連結されたｎ本の係留杭５５とを備え、各係留杭５５が支持する荷重をｑ（Ｎ）とし、第一の係留部材５１が支持する荷重の総和Ｑ_１（Ｎ）および第二の係留部材５２が支持する荷重の総和Ｑ_２（Ｎ）について、次式（１）の関係式を満たす構成とされる。

【0055】

Ｑ_１＋Ｑ_２＝ｎｑ＞Ｗｓｉｎθ …（１）
これにより、南北方向の設計最大荷重を、第一の係留部材５１と第二の係留部材５２とに均等に分散させて負担させることができる。また、地震荷重Ｋは、作用方向が特定されない水平地震力であるので、地震荷重Ｋについて、第一の係留部材５１は支持する荷重の総和Ｑ_１が、次式（２）の関係式を満たすことを確認する。

【0056】

Ｑ_１＞Ｋ …（２）
同様に、第二の係留部材５２においても、支持する荷重の総和Ｑ_２が、次式（３）の関係式を満たすことを確認する。

【0057】

Ｑ_２＞Ｋ …（３）
したがって、水上太陽光発電システム１において、フロート３の東側辺縁部３ａに配列される第一の係留部材５１と、西側辺縁部３ｂに配列される第二の係留部材５２とは、独立してそれぞれ算定された前記（１）～（３）式を満たすものであり、係留杭５５および係留索５６の本数が決定される。

【0058】

図５に示す例では、第一の係留部材５１として１９本の係留杭５５とこれらの係留杭５５とフロート３とを繋ぐ係留索５６とが備えられている。また、第二の係留部材５２として、１９本の係留杭５５とこれらの係留杭５５とフロート３とを繋ぐ係留索５６とが同様に備えられている。加えて、荷重ｑ以上の負荷に耐え得る強度を有する係留杭５５および係留索５６が選定されている。

【0059】

次いで、フロート３の東西方向の設計最大荷重となる地震荷重Ｋについて検討する。この場合、南北方向については考慮済みであるので、フロート３の北側辺縁部３ｃに第三の係留部材５３が設けられ、フロート３の南側辺縁部３ｄに第四の係留部材５４が設けられることで、東西方向の地震荷重Ｋに対応することができる。

【0060】

したがって、第三の係留部材５３において支持する荷重の総和Ｑ_３（Ｎ）について、Ｑ_３＞Ｋの関係式を満たすように係留杭５５および係留索５６の本数が決定される。また、第四の係留部材５４において支持する荷重の総和Ｑ_４（Ｎ）について、Ｑ_４＞Ｋの関係式を満たすように係留杭５５および係留索５６の本数が決定される。

【0061】

図５に示す例では、第三の係留部材５３として１０本の係留杭５５とこれらの係留杭５５とフロート３とを繋ぐ係留索５６とが備えられている。また、第四の係留部材５４として、１０本の係留杭５５とこれらの係留杭５５とフロート３とを繋ぐ係留索５６とが同様に備えられている。これにより、フロート３の東西南北の全方位に作用する荷重が係留部材５により支持された構造となされている。

【0062】

その結果、図６に示した従来の水上太陽光発電システムの支持構造に比べて、係留部材５の数を格段に少なくすることが可能となるうえ、フロート３上の多数の太陽電池モジュール２を安定的に係留することが可能となり、設置作業の手間を軽減するとともに低コスト化を図ることが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明は、水上に設置される太陽光発電システムにおいて好適に利用可能である。

【符号の説明】

【0064】

１ 水上太陽光発電システム
２ 太陽電池モジュール
２１ 受光面
３ フロート
３ａ 東側辺縁部
３ｂ 西側辺縁部
３ｃ 北側辺縁部
３ｄ 南側辺縁部
３１ フロート単体
３２ 連結部
３３ 軸孔
３４ 連結軸部材
３５ 上面
５ 係留部材
５１ 第一の係留部材
５２ 第二の係留部材
５３ 第三の係留部材
５４ 第四の係留部材
５５ 係留杭
５６ 係留索

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】