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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-24
(54)【発明の名称】フローティングソーラーシステム
(51)【国際特許分類】
B63B 35/00 20200101AFI20221017BHJP
H02S 20/10 20140101ALI20221017BHJP
B63B 35/38 20060101ALI20221017BHJP
【ＦＩ】
B63B35/00 T
H02S20/10 Z
B63B35/38 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022512744
(86)(22)【出願日】2020-08-21
(85)【翻訳文提出日】2022-03-29
(86)【国際出願番号】 US2020070446
(87)【国際公開番号】W WO2021035259
(87)【国際公開日】2021-02-25
(31)【優先権主張番号】62/890,389
(32)【優先日】2019-08-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/006,616
(32)【優先日】2020-04-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/705,069
(32)【優先日】2020-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/039,972
(32)【優先日】2020-06-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522070097
【氏名又は名称】フロタイクス，エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110001656
【氏名又は名称】弁理士法人谷川国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フォレスト， ケネス ロイ
(57)【要約】
フローティングソーラーシステムであって、複数のロッドケーブルを備えるグリッドを備え、ロッドケーブルの少なくともいくつかが、繊維強化ポリマーを含み、グリッドが、フローティングソーラーシステムのための支持構造を提供する。フローティングソーラーシステムは、浮力を提供するために、複数のソーラーフロート（２３０）をさらに含み、各ソーラーフロート（２３０）が、グリッドに結合され、複数のソーラーフロート（２３０）が、構造支持体を提供しない。フローティングソーラーシステムは、複数のソーラーパネル（２５０）を支持するように設計され、各ソーラーパネル（２５０）は、対応するソーラーフロート（２３０）に結合され、ソーラーパネル（２５０）は、対応するソーラーフロート（２３０）のためのシェードを提供する。
【選択図】図２Ａ
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フローティングソーラーシステムであって、複数のロッドケーブルを備えるグリッドであって、前記ロッドケーブルの少なくともいくつかが、繊維強化ポリマーを含み、前記グリッドが、支持構造を提供する、グリッドと、
浮力を提供するための複数のソーラーフロートであって、各ソーラーフロートが、前記グリッドに結合され、前記複数のソーラーフロートが、構造支持体を提供しない、複数のソーラーフロートと、
前記複数のソーラーフロートに取り付けられた複数のフレームであって、前記フレームが、ソーラーパネルを支持するように設計され、各ソーラーフロートが、２つのフレームを含み、前記ソーラーパネルが、前記対応するソーラーフロートのためのシェードを提供するように設計されている、複数のフレームと、を備える、フローティングソーラーシステム。
【請求項2】
前記グリッドが、第１の方向に延在している複数の繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）ロッドと、
前記第１の方向に対して垂直な第２の方向の第２の複数の繊維強化ポリマーロッドと、
前記第１の方向の前記ＦＲＰロッドおよび前記第２の方向の前記ＦＲＰロッドの交差部のクランプと、を備える、請求項１に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項3】
前記グリッドおよび前記クランプによって支持されるように設計された取り外し可能な通路であって、前記フローティングソーラーシステムを修理するために一時的に配置され、かつ必要でないときに取り外されるように構成された、取り外し可能な通路をさらに備える、請求項２に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項4】
前記ソーラーフロートが、頂部および底部を有するプラスチック体と、
前記グリッドの２本の平行なロッドケーブルを嵌合させる、前記ソーラーフロートの前記頂部の第１組の２本の溝と、
ソーラーパネルのフレームを嵌合させる、前記ソーラーフロートの前記底部の第２組の２本の溝と、
前記フレームを前記第１組の２本の溝の両側の前記グリッドに取り付けるためのクランプと、をさらに備える、請求項１に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項5】
方位追尾ソーラーシステムを支持するためのソーラーフロートをさらに備え、前記ソーラーフロートが、浮力を提供するための外側フレームであって、複数の地点で前記グリッドに結合された、外側フレームと、
中央フロートであって、前記中央フロートがソーラーパネルを支持するように前記外側フレーム内に回転可能に位置付けられ、かつ回転して太陽光線に追従するように構成されている、中央フロートと、をさらに備える、請求項１に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項6】
前記外側フレームが、外側フロートを備える、請求項５に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項7】
前記中央フロートおよび前記外側フレームが、軸受面を提供するために、互いに低摩擦係数を有する材料から作製されている、請求項６に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項8】
前記複数のソーラーパネルが両面ソーラーパネルを備える場合に、前記システムが、前記両面ソーラーパネルに光を反射するために、前記グリッドに固定された白色材料のアルベド面をさらに備える、請求項１に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項9】
前記グリッドのための強化ケーブルであって、前記ロッドケーブルのサブセットと並列なスチールケーブルを含む、強化ケーブルをさらに備える、請求項１に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項10】
前記グリッドに結合された複数の昇降フロートと、複数のソーラーパネルを支持するための複数のフレームであって、各フレームが、昇降フロートに結合されている、複数のフレームと、
複数のソーラーパネルであって、低い仰角を有するように、前記昇降フロートおよび前記複数のソーラーフロートの２つのフレームによって支持される、複数のソーラーパネルと、をさらに備える、請求項１に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項11】
前記昇降フロートが、キャップ付きの潅水管を備える、請求項１０に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項12】
ソーラーパネルが、昇降フロートの前記フレームとソーラーフロートの前記フレームとの間に延在するように、前記昇降フロートおよび前記ソーラーフロートを交互させる配置をさらに備える、請求項１０に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項13】
前記昇降フロートによって水位よりも上に懸架された前記ソーラーフロートおよび通路フロートをさらに備える、請求項１０に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項14】
前記昇降フロートが潅水管である場合、安定したバラストを提供するために、前記潅水管に沿って延在している前記昇降フロートに水が充填される、より小さい直径の管をさらに備える、請求項１０に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項15】
前記ソーラーパネルを受容するために、前記フレームの端部にモジュールクランプをさらに備え、前記モジュールクランプを前記ソーラーパネルに締め付けることがまた、前記クランプを前記フレームに狭圧し、前記モジュールクランプが、単一のボルトを利用して、前記モジュールをクランプし、かつ前記フレームを狭圧する、請求項１に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項16】
フローティングソーラーシステムであって、第１の方向の複数のロッドケーブルと、
前記第１の方向に対して垂直な第２の方向の第２の複数のロッドケーブルと、
複数の交差点で前記第２の複数のロッドケーブルに結合されて、規則的なグリッドを形成する、前記第１の複数のロッドケーブルと、
浮力を提供するための複数のソーラーフロートであって、各ソーラーフロートが、前記グリッドの２つの平行なロッドケーブルに結合され、前記複数のソーラーフロートが、構造支持体を提供しない、複数のソーラーフロートと、
複数のソーラーパネルを支持するように設計された複数のフレームであって、各ソーラーフロートが、ソーラーパネルを支持するためにそれに結合された２つのフレームを有し、前記ソーラーパネルが、前記対応するソーラーフロートのためのシェードを提供する、複数のフレームと、を備える、フローティングソーラーシステム。
【請求項17】
前記ロッドケーブルが、繊維強化ポリマーロッド、繊維強化ポリマー鉄筋、およびスチールケーブル、のうちの１つ以上を含む、請求項１６に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項18】
前記ロッドケーブルが、ロッドケーブルが嵌合する溝を各々が有する２枚のディスクおよび前記２枚のディスクを結合しているＵボルトを備えるクランプを使用して互いに結合される、請求項１６に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項19】
前記ロッドケーブルが、ねじ山付きであり、前記ねじ山が、ロッドケーブルの互いに対する確実な取り付けを可能にする、請求項１６に記載のフローティングソーラーシステム。
【請求項20】
フローティングソーラーシステムであって、第１の方向の複数のロッドケーブルと、
前記第１の方向に対して垂直な第２の方向の第２の複数のロッドケーブルと、
複数の交差点で前記第２の複数のロッドケーブルに結合されて、規則的なグリッドを形成する、前記第１の複数のロッドケーブルと、
浮力を提供するための複数のソーラーフロートであって、各ソーラーフロートが、前記グリッドの２つの平行なロッドケーブルに結合され、前記複数のソーラーフロートが、構造支持体を提供せず、前記ソーラーフロートが、前記ロッドケーブルが嵌合される頂部溝を有する、複数のソーラーフロートと、
前記複数のソーラーフロートの各々に結合されたソーラーパネルを支持するように設計された、２つのＵ字形フレームであって、前記Ｕ字形フレームが、その端部にソーラーモジュールクランプを有し、前記ソーラーモジュールクランプが、単一のボルトを使用して、前記ソーラーパネルおよび前記Ｕ字形フレームをクランプし、前記Ｕ字形フレームが、前記ソーラーフロートの底部の溝に嵌合し、かつ前記ソーラーフロートの前記頂部溝の前記ロッドケーブルにクランプされる、２つのＵ字形フレームと、を備える、フローティングソーラーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年６月９日に出願された米国仮出願第６２／７０５，０６９号、２０１９年８月２２日に出願された同第６２／８９０，３８９号、２０２０年４月７日に出願された同第６３／００６，６１６号、２０２０年６月１６日に出願された同第６３／０３９，９７２号に対する優先権を主張するものであり、これらはそれぞれ、参照によりその全体が組み込まれる。
本出願は、２０２０年６月９日に出願された米国仮出願第６２／７０５，０６９号、２０１９年８月２２日に出願された同第６２／８９０，３８９号、２０２０年４月７日に出願された同第６３／００６，６１６号、２０２０年６月１６日に出願された同第６３／０３９，９７２号に対する優先権を主張するものであり、これらはそれぞれ、参照によりその全体が組み込まれる。
【0002】
本発明は、ソーラーパワーに関し、より具体的には、水上に設置されるフローティングソーラーの装着またはラッキングシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
ソーラーパネルは、発電のための主要なグローバルソースになってきており、設置されているソーラー製品の大部分は、陸地または建築物に構築されている。しかしながら、土地が利用できない、またはソーラー開発には土地のコストが高過ぎる場合、水上に設置されるソーラーパネル－すなわちフローティングソーラー－が、より一般的に現れるようになってきた。加えて、ソーラーパネルは、高温になると効率が低下する。
【0004】
これらの課題に対処する１つの方法は、ソーラーパネルを水上に配置することである。現在では、例えば、人工貯水池が、二通りに使える資源としての役割を果たし得る。現在のフローティングソーラー技術は、浮揚および構造の両方の目的でプラスチックを使用する。プラスチックは、浮揚のための優れた材料であるが、構造の目的で使用する場合は、コスト、強度、および耐久性に関して、他の材料のように効率的ではない。太陽光発電所は、一般に、汚れ（塵の堆積）を受け、定期的にパネルを洗浄しなければ性能が低下する。多くの水域は、隣接する土地よりも低いコストで太陽光発電に賃貸され得る。
【0005】
フローティングソーラーシステムは、典型的には、水域の陸上または底部に固定される。ソーラーアレイフレームワークまたはラッキングシステムに加えて、アンカーシステムの荷重力はまた、蓄積された風荷重力も担持しなければならない。しかしながら、その後に固定しなければならないアレイサイズまたはアレイセクションには荷重制限が存在する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
本発明は、限定ではなく例として、添付の図面の図に示され、図面において、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【0007】
【図1A】フローティングソーラーアレイの一部分の１つの実施形態の斜視図および上面図である。
【図1B】同上。
【図1C】フローティングソーラーアレイのグリッド部分の２つの実施形態の斜視図を例示する。
【図1D】同上。
【図2A】フローティングソーラーアレイの一部分の１つの実施形態の斜視図および上面図である。
【図2B】同上。
【図3A】ソーラーアレイグリッドシステムの一部分を取り付けるためのコネクタの実施形態を例示する。
【図3B】同上。
【図3C】同上。
【図3D】コネクタの位置付けを示す、ソーラーアレイグリッドの一部分を例示する。
【図4A】ソーラーアレイグリッドシステムに装着されるフレームの実施形態を例示する。
【図4B】同上。
【図4C】同上。
【図5A】ソーラーアレイグリッドに取り付けられたソーラーフロートの一実施形態を例示する。
【図5B】同上。
【図6A】ソーラーアレイグリッドに取り付けられた取り外し可能な通路フロートの一実施形態を例示する。
【図6B】同上。
【図7A】ソーラーアレイグリッドに取り付けられた通路フロートの実施形態を例示する。
【図7B】同上。
【図7C】ソーラーフロートおよび通路フロートを含むグリッド、ならびにソーラーアレイグリッドに沿って進行するカスタムメンテナンス車両の一実施形態を例示する。
【図8A】ソーラーアレイグリッドに取り付けられたソーラーフロートの別の実施形態の実施形態を例示する。
【図8B】同上。
【図8C】同上。
【図9A】フローティング光起電（ＦＰＶ）アレイの一実施形態の上面図および一部分の側面図を例示する。
【図9B】同上。
【図9C】同上。
【図10A】両面ＦＰＶアレイの一実施形態の斜視図および上面図を例示する。
【図10B】同上。
【図10C】同上。
【図11A】追尾式ＦＰＶシステムの一実施形態を例示する。
【図11B】同上。
【図12】追尾式ＦＰＶシステムの底面図を例示する。
【図13A】一組の追尾式ＦＰＶ要素の一実施形態を例示する。
【図13B】同上。
【図14A】追尾式ＦＰＶシステムの別の実施形態を例示する。
【図14B】同上。
【図14C】追尾式ＦＰＶ要素の別の実施形態を例示する。
【図15A】ソーラーパネルのための異なる支持構造を使用するＦＰＶアレイの別の実施形態を例示する。
【図15B】同上。
【図15C】同上。
【図16A】ソーラーパネルのための異なる支持構造を使用するＦＰＶアレイの別の一実施形態を例示する。
【図16B】同上。
【図17】巻き取られたグリッドシステムの一実施形態を例示する。
【図18A】ＦＲＰロッドの実施形態を例示する。
【図18B】同上。
【図18C】同上。
【図18D】同上。
【図19A】ＦＲＰ構造部材の実施形態を例示する。
【図19B】同上。
【図19C】同上。
【図20】ＦＲＰカップリングの一実施形態を例示する。
【図21B】同上。
【図21C】同上。
【図21D】同上。
【図22B】同上。
【図22C】同上。
【図22D】同上。
【図22E】同上。
【図23A】ＦＲＰコネクタの実施形態を例示する。
【図23B】同上。
【図23C】同上。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本システムは、グリッドに相互接続する、繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）ロッド、スチールケーブル、またはスチールケーブルおよびＦＲＰの組み合わせの格子ネットワークからなる。この構造グリッドは、フローティングソーラーアレイに相互接続するソーラーフロートおよびソーラーパネルを支持する。ソーラーパネルおよびソーラーフロートのための支持要素は、ＦＲＰ、スチール、および／またはアルミニウムで作製され得る。グリッドはまた、アンカーシステムにも取り付ける。このソーラーアレイは、典型的には、広い水域上に設置され、次いで、適所にアンカーされる。
【0009】
フローティングソーラーラッキングシステムは、一実施形態では、フローティングソーラーシステムの構造支持体として繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）を利用する。一実施形態では、フローティングソーラーシステムは、そのようなフローティングソーラー設置用の一次支持構造としてＦＲＰを使用する。本出願は、フローティング光起電（ＦＰＶ）アレイ、ソーラーアレイ、およびフローティングソーラーシステムを交換可能に使用する。「ラッキング」という用語は、本出願において使用されるとき、ソーラーフロートおよび通路フロートを支持するグリッドを指す。
【0010】
繊維強化ポリマーまたは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）複合材料は、繊維で強化されたポリマーマトリックスで作製される。繊維は、通常、ガラス（ガラス繊維の場合）、炭素（炭素繊維強化ポリマーの場合）、アラミド、またはバサルトである。ポリマーは、通常、エポキシ、ビニルエステル、もしくはポリエステル熱硬化性プラスチック、またはフェノールホルムアルデヒド樹脂である。
【0011】
そのような材料をフローティングソーラーアレイ内で使用することは、アンカーする頻度を低減させる。さらに、より強いソーラーラッキングシステムを構築することは、より強い風の状況での、したがって、より急なモジュール傾斜角での配備を可能にし、これは、発電量を増大させ、その結果、製品の信頼性をより高くする。
【0012】
結果として生じるフローティングソーラーの装着またはラッキングシステムは、一般に、より手頃で、構造的により強固で、より長く存続するように耐久性がより高く、世界的なプラスチックの生産を低減させるようにより「グリーン」であり、かつ発電時により効率的である。繊維強化ポリマーをフローティングソーラーの構造ラッキングシステムに利用することは、技術的な進歩であり、いくつかの利点を提供する。
【0013】
ＦＰＶの開発において使用される、適切に設計されたグリッド構造は、フローティングソーラー業界に関する技術的な進歩である。フローティングソーラーグリッドのフレームワークは、風および波の荷重の大幅な増大に耐えて、増加した製品の耐久性、より高いエネルギー収率、より低いコスト、より少ないアンカリングアタッチメント、ならびにより少ない炭素製造範囲を可能にする。一実施形態では、システムは、再利用プラスチックを使用し得るが、一実施形態では、再利用プラスチックは、構造的完全性に依存していない。
【0014】
ＦＲＰ鉄筋は、主にコンクリート産業において使用される大量生産材料として容易に入手可能である。ＦＲＰ鉄筋は、同程度のサイズでスチール鉄筋の約４倍も強固であり、かつスチールの半分の重量である。ＦＲＰは、スチール鉄筋よりもわずかに高価であるが、ソーラーパネルの支持用途などでＦＲＰがスチール管を置き換えるために形成される場合は、スチールと非常に拮抗する。引抜成形のＦＲＰガラス鉄筋またはロッドは、非常に効率的に製造され、かつ最も多い生産量のＦＲＰであり、主にハイウェイの橋梁および建築物に使用される。ガラス鉄筋またはＧＦＲＰ－一実施形態では、ＦＲＰフレームワークに使用される好適な種類のＦＲＰ－は、主に従来の土木建築では、２０２４年の米国市場において１２億５千万ドルの推定使用額を有する。ＦＲＰ鉄筋の市場有効性および経済的な実行可能性は、それをフローティングソーラープロジェクトのための魅力的な材料にする。
【0015】
一実施形態では、現在のソーラーアレイシステムは、ロッドケーブルのアレイまたは格子ネットワークからなり、これらは、グリッドに相互接続する繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）ロッド、ＦＲＰ鉄筋、またはスチールケーブルで作製される。この構造グリッドは、フローティングソーラーアレイに相互接続するソーラーパネルの支持体を提供するソーラーフロートを支持する。ＦＲＰグリッドはまた、アンカーシステムにも取り付ける。このソーラーアレイは、典型的には、水域上に設置され、次いで、適所にアンカーされる。
【0016】
基本設計
図１Ａおよび図１Ｂは、フローティングソーラーアレイの一実施形態を例示する。簡単にするために、ソーラーフロートおよびＦＲＰグリッドで作製されたソーラーパネルおよびラッキング構造は、単一のユニット１１０として例示されている。一実施形態では、係留またはアンカーフロートは、ソーラーアレイ１２０を取り囲み、次いでソーラーアレイを取り付けて安定させるために使用される係留ケーブル１３０に接続される。一実施形態では、係留ケーブル１３０は、海岸線１４０に沿って地上アンカーに取り付けられる。一実施形態では、係留ケーブル１３０は、アンカーフロート１２０から延在している一対の係留ケーブルがコネクタを有するように配置される。一実施形態では、コネクタは、アンカーシンブルである。そのコネクタは、一実施形態では、２つの方向において他のケーブルに結合される。次にそれらのケーブルが、２つの方向において後続のケーブルに結合される。一実施形態では、３～１０本で一組のケーブルがともに結合される。このようにして、限定された数のアンカーによって高度に安定した取り付けが行われ得る。アンカーは、当技術分野で知られている様々な方法で、取り付けられ得る。
図１Ａおよび図１Ｂは、フローティングソーラーアレイの一実施形態を例示する。簡単にするために、ソーラーフロートおよびＦＲＰグリッドで作製されたソーラーパネルおよびラッキング構造は、単一のユニット１１０として例示されている。一実施形態では、係留またはアンカーフロートは、ソーラーアレイ１２０を取り囲み、次いでソーラーアレイを取り付けて安定させるために使用される係留ケーブル１３０に接続される。一実施形態では、係留ケーブル１３０は、海岸線１４０に沿って地上アンカーに取り付けられる。一実施形態では、係留ケーブル１３０は、アンカーフロート１２０から延在している一対の係留ケーブルがコネクタを有するように配置される。一実施形態では、コネクタは、アンカーシンブルである。そのコネクタは、一実施形態では、２つの方向において他のケーブルに結合される。次にそれらのケーブルが、２つの方向において後続のケーブルに結合される。一実施形態では、３～１０本で一組のケーブルがともに結合される。このようにして、限定された数のアンカーによって高度に安定した取り付けが行われ得る。アンカーは、当技術分野で知られている様々な方法で、取り付けられ得る。
【0017】
ソーラーアレイの配置は、それが配置されるように設計された池または他の水域の構成に基づいて、正方形もしくは長方形、または別の形状であり得る。電気導管レースウェイは、当技術分野で知られているように、フロートから陸上まで発生した電気を搬送するために、通路フロートに固定される。
【0018】
図１Ｃは、コネクタクランプを有するＦＲＰロッド、ＦＲＰ鉄筋、および／またはスチールケーブルのグリッドシステムの一実施形態を例示する。集合的に、グリッドシステムを形成している材料は、ロッドケーブルと称され得る。一実施形態では、ＦＲＰロッドまたはスチールケーブルは、平坦面に敷設されて、ディスククランプまたは他のクランプとともに接続される。ＦＲＰロッドまたはスチールケーブルおよびクランプは、二次元平面として延在させることができ、かつ貯水池または他の水域上の数エーカーの水を覆い得るグリッドを形成する。この二次元グリッドは、フローティングソーラー構成要素を装着するためのアーマチュアまたはラッキング構造を形成する。一実施形態では、どのロッドまたはケーブルも、鉄筋の端部が終端するまで、後続の鉄筋ロッドに軸方向に接続される。一般に、ＦＲＰまたはスチールケーブルは、波動に対処するために柔軟性を提供するが、より大規模な設置の場合、そのような接続は、水波の荷重による応力の緩和を提供するために、中間にヒンジ結合要素を有し得る。次いで、終端接続部が、張力付与状態で軸方向にアンカーされる。一実施形態では、ロッドまたはケーブルの間隔は、ソーラーフロートおよびソーラーパネルの寸法に基づく。一実施形態では、示されるように、一方向に等間隔のケーブル、および他方向に一対のケーブルを有する。下で示されるように、一実施形態では、ソーラーフロートおよび通路フロートは、ロッドケーブルの交差部に位置付けられる。一実施形態では、ロッドケーブル間の間隔は、１フィート～１０フィートの範囲であり得る。
【0019】
図１Ｄは、ＦＲＰ鉄筋および鋼鉄製ロッドの組み合わせを利用する強化グリッドの一実施形態を例示する。一実施形態では、３／４インチのスチールケーブルおよび１／２インチのＦＲＰロッドが混合構造を形成する。より強いスチールケーブルは、ＦＲＰ対ＦＲＰのクランプよりも広い長さ間隔で、グリッドのＦＲＰロッド部分にクランプされる。より強いスチールケーブルは、より弱いＦＲＰセクションのための応力緩和を提供する。例示されるように、強化は、一方向にだけ示されているが、当業者は、補強スチールケーブルが、両方向において使用され得ること、または交互するＦＲＰバーが強化されるように交互され得ること、またはグリッドのいくつかの部分が異なる構造で強化されることを理解するであろう。
【0020】
一般に、本出願で説明されるグリッド、支持フレーム、および他の要素は、ＦＲＰ、スチール、または組み合わせで作製され得る。クランプおよび他の取り付け機構は、ＦＲＰ、スチール、またはプラスチックで作製され得る。「ＦＲＰロッド」という用語が使用されるが、別途具体的に示されていない限り、そのような要素は、スチールまたは類似の製品と置き換えられ得ることが理解されるべきである。本出願は、フローティングソーラーアレイのためのより強くかつより長持ちするフレームワークを提供するために、特定の材料に依存するのではなく、構造支持体グリッドの使用に依存している。以下で考察では、「ロッドケーブル」、「ロッド」、「ケーブル」、および「鉄筋」という用語は、グリッドの要素に関して交換可能に使用され得る。当業者は、グリッドが、ＦＲＰロッド、スチールケーブル、ＦＲＰ鉄筋、またはロッド、ケーブル、および鉄筋の組み合わせによって作製され得ることを理解するであろう。別途指定されない限り、ＦＲＰとして示される任意の要素は、スチールによって置き換えられ得る。
【0021】
図２Ａは、小型フローティング光起電（ＦＰＶ）またはフローティングソーラーシステムアレイの一実施形態の三軸測斜視図を例示する。アレイは、以下の構成要素、すなわち、アンカー取り付け点２１０の端部のアンカーシンブル、主に繊維強化ポリマー鉄筋またはロッド（ＦＲＰ）２２０で作製されたアレイ、ロッドに取り付けられたソーラーフロート２３０、通路フロート２４０、フレームを介してソーラーフロート２３０に固定されたソーラーパネル２５０、およびアレイ２６０の通路フロートに隣接して延びている電気導管レースウェイ、からなる。図示されていないが、各ソーラーパネルは、ソーラーパネルによって発生した電気を伝達するために、電気導管レースウェイに結合されている。
【0022】
図２Ｂは、ＦＰＶアレイの同じ実施形態の側面図を例示する。この実施形態では、ソーラーパネルの角度は、固定されている。一実施形態では、通路フロート２４０は、アレイに取り外し可能に取り付けられる。この例示は、２つのソーラーパネルだけしか示していないが、標準的なフローティングソーラーアレイは、典型的には、数千個のソーラーパネルを含む。しかしながら、アレイのサイズは、１／２ダースのソーラーパネルを有する小型のシステムから、２５万個以上のソーラーパネルを使用し得る実用規模のメガワット施設まで様々であり得る。
【0023】
一実施形態では、フローティングソーラーシステムは、他の先行技術のシステムとは異なり、任意の種類またはサイズのソーラーパネルに対応することができる。これは、フロート間のＦＲＰグリッド間隔を、交差するＦＲＰの「Ｘ」交差配置に従って変更することができるからである。パネル間の間隔がフロートの寸法によって決定され、該寸法がブロー成形の幾何学形状に固定されるので、先行技術の設計は、パネル間の間隔を制限していた。説明されるフローティングソーラーシステムは、モジュール式であるように、かつ５ｋＷ～１００ＭＷ以上のプロジェクトサイズに対応するように設計されている。
【0024】
一実施形態では、フローティングソーラーシステムのフローティング部分のプラスチック成形は、ブロー成形される。プラスチックフロートが相互接続を形成する先行技術とは異なり、先行技術とは異なりＦＲＰ鉄筋またはロッドがアレイをともに相互接続するので、該フロートを大型にする必要がないか、または隣接するフロートに相互接続するために十分長くする必要がないので、本ソーラーフロートは、先行技術のフロートよりも小さく、低価格である。
【0025】
一実施形態では、フロートは、浮揚性を提供し、プラスチックで作製される。一実施形態では、プラスチックは、高密度ポリエチレンであり得る。一実施形態では、プラスチックは、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）であり得る。一実施形態では、プラスチックは、再生ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、または他のプラスチックであり得る。グリッドは、ＦＲＰで作製される。必要な場合には、構造的圧縮のための補剛ストラットとして、アルミニウム、スチール、または他の剛性材料が使用され得る。
【0026】
加えて、一実施形態では、アレイから通路を取り外すことは、修理要員の追加重量を支持する必要性を取り除く。アレイへのアクセスが必要な場合、修理要員は、必要に応じてポータブル通路を展開する。しかしながら、列間の間隔は、大部分の時間、通路によって塞がれない。「必要に応じて」通路を展開することによって、大型のアレイは、先行技術のフローティングソーラーの大型のアレイ設計よりも使用するプラスチックが４０％少なくなる。必要に応じて通路を展開することの代替案は、ＦＲＰを「レール」として使用する車輪付車両を使用して、車両が、アレイを横断して、車輪でまたはトレッド上を、することを可能にすることである。
【0027】
フローティングソーラーは、地上設置型ソーラーに勝るいくつかの効果があり、以下が挙げられる。
○蒸発および水中の藻類成長の低減（どちらも最大で８０％の低減）
○水の冷却効果によるより高いパネルの冷却。効率を最大で５～１５％向上する
○利用の少ないまたは利用されていない資産となっていた表面の使用
○その使用現場のより近くでエネルギーを発生させる能力（汚水処理池を含む多くの池は、地上設置型のソーラーアレイに利用可能な土地に乏しい都市地域に近い）。
○蒸発および水中の藻類成長の低減（どちらも最大で８０％の低減）
○水の冷却効果によるより高いパネルの冷却。効率を最大で５～１５％向上する
○利用の少ないまたは利用されていない資産となっていた表面の使用
○その使用現場のより近くでエネルギーを発生させる能力（汚水処理池を含む多くの池は、地上設置型のソーラーアレイに利用可能な土地に乏しい都市地域に近い）。
【0028】
一実施形態では、ＦＲＰグリッドは、多数のフロートおよびソーラーパネルを支持する。繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）グリッドは、異なる種類の繊維、すなわち、他の繊維の中でも、ガラス繊維、またはガラス（ＧＦＲＰ）、またはバサルト繊維（ＢＦＲＰ）、または炭素繊維ＦＲＰ、で作製することができる。一実施形態では、これらのソーラーパネルグリッドは、ねじ山付きＦＲＰ鉄筋にねじ込まれるステンレススチールまたは亜鉛めっき金属のねじ山付きカップリングによってともに取り付けることができる。ＦＲＰソーラーアレイは、以前はアンカーすることが必要であった従来のフローティングソーラーアレイよりもはるかに大きくなり得る。これは、ＦＲＰフローティングソーラー構造が、蓄積された風および波の荷重のはるかに大きい力に耐えることができるからである。ＦＲＰは、プラスチックより大幅に高い最大引張強度を有する。蓄積された横風荷重は、先行技術とは異なり、ＦＲＰを通して、かつプラスチックフロートを通さずに伝達される。ＦＲＰに印加される最大の引張または横荷重力は、先行技術のプラスチック相互接続部品よりも大幅に高くなり得る。本発明の主な利点の１つは、ＦＲＰが、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）よりも大幅に高い引張強度を有することである。ＨＤＰＥは、フローティングソーラー業界で使用される構造材料である（先行技術）。一例として、バサルトＦＲＰの最大引張強度は４．１５～４．８０ＧＰａであり、一方で、ＨＤＰＥの最大引張強度は、０．０３７ＧＰａである。－したがって、ＦＲＰベースのフレームワークは、引張強度において、ＨＤＰＥよりも１００倍以上の強さがある。
【0029】
図３Ａは、一実施形態では繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）ロッドまたは鉄筋３４０である、アレイの要素の接続アタッチメントの一実施形態を例示する。一実施形態では、２枚のディスク３１０および３２０がともに結合されて３３０、２本のＦＲＰロッドの横断部または交差部をクランプする。一実施形態では、各ディスク３１０および３２０は、直径が１～５インチで、厚さが１／２～３インチである。一実施形態では、ディスク３１０および３２０のサイズは、ロッド３４０の直径によって画定される。一実施形態では、ディスクは、Ｕボルト３３０を使用してともに固定される。一実施形態では、次いで、一体型Ｕボルト３３０および２つのねじ山付きナットが、ロッドおよび２枚のディスクをともにクランプする。Ｕボルト３３０を使用することによって、ボルトを締め付けるために１本のレンチだけしか必要としない。一実施形態では、底部ディスク３２０は、Ｕボルト３３０のための溝を有し得る。
【0030】
各ディスクは、ＦＲＰロッドの周りに嵌合するその面を横断する溝が成形されている。したがって、２枚のディスクが取り付けられると、２本のロッドが互いに対して垂直に取り付けられる。一実施形態では、ロッドがディスク内を摺動することができないように、ロッド３４０は、ねじ山付きであるか、またはリングを有する。
【0031】
鉄筋ロッドの交差接続のための代替の取り付け方法が図３Ｂ～図３Ｃに示されている。図３Ｂのクランプは、収容する特定のサイズの鉄筋に嵌合するように設計されており、それにより、２つのクランプ３５０および３６０－一実施形態では、金属、ＦＲＰ、またはプラスチックで作製される－が、ボルトまたはねじを使用してともにクランプされると、鉄筋は、摺動することまたは位置を変えることができない。そのような移動は、強風または高波の間に発生し得る。図３Ｃのクランプは、ダブルサドルケーブルクランプ３７０である。このクランプのサドル付き表面は、ＦＲＰに対して表面圧力を提供し、したがって、応力を緩和する。サドルがない場合、ケーブルクランプは、ＦＲＰロッドに傷をつけ得るか、潰し得るか、または損傷を与え得るライン圧力を提供する。
【0032】
一実施形態では、ＦＲＰ鉄筋またはロッドは、ねじ山付きである。一実施形態では、図３Ｂのクランプの場合、ロッドをともにさらに係止するために、ＦＲＰロッドが互いに接触しているインターロックねじ山が使用され得る。一実施形態では、クランプは、ロッドをともにさらに係止するために、ロッドのねじ山に対応するリッジングを有し得る。
【0033】
フローティングソーラーシステムアレイの蓄積された風力は、大部分が、ディスクまたはクランプへの側面荷重ではなく軸方向の次元において鉄筋を通る横張力荷重として伝達される。
【0034】
図３Ｄは、複数のロッドが平坦面に敷設されて、ディスククランプによってともに接続されたアレイの一実施形態の例示である。ディスククランプは、図３Ａに示されている。ロッドおよびクランプは、二次元平面として延在させることができ、かつ貯水池または他の水域上の数エーカーの水を覆い得るグリッドを形成する。この二次元グリッドは、フローティングソーラー構成要素を装着するためのアーマチュアまたはラッキング構造を形成する。あらゆるロッドは、ロッドの端部が終端するまで、後続のロッドに軸方向に接続される。一実施形態では、ロッドは、強化ポリマー（ＦＲＰ）で作製される。別の実施形態では、いくつかのロッドがＦＲＰで作製され、一方で、他のロッドが異なる材料で作製される。一般に、ＦＲＰは、波動に対処するための柔軟性を提供する。
【0035】
より大きい貯水池により大型のフローティングソーラーシステムアレイを配置するために、大径のＦＲＰロッドが、より小径のロッドと併せて設置され得る。すなわち、ロッドまたはグリッドへの最大荷重は、－累積的な風荷重のため－アレイの周辺部の周りよりもアレイの中央の方が小さくなる。例えば、異なるサイズのＦＲＰロッドをより効率的に使用するには、直径３／４インチのロッドが、海岸線に沿って伸びているアレイの周辺部を占める。次いで、これらのロッドは、アレイの中央貯水池セクションを占める９／１６インチのロッドに軸方向（端部対端部）に接続または結合する。これは、より大きく拡張的なアレイの累積的な風力に対処するための追加の構造支持体としての役割を果たす。プレハブ式ＦＲＰマットまたはセクショナルグリッドは、現場外で製造され、次いで、大型スプールで設置場所へ輸送され得る。次いで、スプール上のこれらのマットが大きいセクショナルグリッドに広げられて、適所にアンカーされる。
【0036】
一実施形態では、曲げたＦＲＰ鉄筋フレームをプラスチックＨＤＰＥフロートの周りに巻き付ける。これは、パネルをフロートから離れて上昇させ、ソーラーパネルの周りの空気循環を高め、その電気効率を高める。ＦＲＰフレームは塩水を通さないので、フローティングソーラーシステムは、塩水環境で使用することができる。
【0037】
ＦＲＰグリッドラッキングの強度は、ＨＤＰＥアーマチュアラッキングフローティングシステム（先行技術）と比較して、より大きい累積荷重を可能にする。フローティングソーラーシステムアレイは、陸上アンカーだけを使用する場合、先行技術のプラスチックＨＤＰＥアーマチュアラッキングシステムよりもはるかに大きくなり得る。ＨＤＰＥは、ＦＲＰよりも弱いもしくは低い「特定の強度」または降伏引張強度を有し、したがって、アレイを固定するために、リニアフット当たりより多くの係留支持を必要とするので、ＨＤＰＥアーマチュアラッキングシステムは、任意の大型システムアレイの場合に水中アンカーを必要とする可能性がより高くなる。水域が広くなり過ぎる場合は、どちらのシステムも水中アンカーに逆戻りすることが必要になるが、ＨＤＰＥアーマチュアシステムは、ＦＲＰシステムがそうなる前に、水中アンカーに逆戻りする。さらに、水中アンカリングは、通常、海岸線にアンカーするよりも高価なアンカー設計上の選択である。
【0038】
フロートが、－先行技術の場合のように－構造支持体を提供することに依存していない場合、プラスチックの唯一の目的（浮揚）が高い引張強度を必要としないので、より弱いプラスチック、すなわち、確認可能なプラスチック組成物を浮揚に使用することができる。バージンプラスチック樹脂ペレットから作製されるプラスチックと比較して、再生または再利用プラスチックの組成を確認することは困難である。典型的には、バージン樹脂ペレットは、最も高い引張強度特性を有するものと指定することができるが、再生プラスチックは、そのように断言されない。したがって、ＦＲＰラッキングシステムは、先行技術と比較して、より高い割合の再生プラスチックをフロートに使用することができる。
【0039】
水中アンカーは、陸上アンカーと比較して、貯水池ライナ、費用、水置換に関する潜在的な課題、点検およびメンテナンスに関する困難さを含む、多数の不利な点を有する。加えて、アンカーブロックまたは他の水中アンカーシステムは、浚渫の障害になり得る。アンカーブロックは、貯水池を排出して、フローティングシステムがアンカーブロックに引っ掛かった場合に、追加の問題をもたらす。ＦＲＰラッキングシステムは、ＨＤＰＥラッキングシステムよりも強いので、ＦＲＰソーラーシステムとの水中アンカリングがより少なくなる。
【0040】
両面パネルによって捕捉される反射光を増加させるために、ラッキングフレームを水面からより高く上昇させた場合、より多くの持ち上げる力がフローティングソーラーアレイに作用する可能性がある。この持ち上がりに対処するために、－一実施形態では、両面または片面いずれかのラッキングシステムのフロートに－フロートのポートを通して水を充填することができる。この追加のフロート重量は、設計環境ごとに計算して、強風時にフロートが過度に持ち上がることを防止する。
【0041】
一実施形態では、より大規模な設置の場合、そのような接続は、水波の荷重による応力の緩和を提供するために、中間にヒンジ結合要素を有し得る。次いで、終端接続部が、張力付与状態で軸方向にアンカーされる。いくつかの実施形態では、グリッドおよびグリッド接続点の一部分は、ＦＲＰではなく、スチールケーブルを利用し得る。
【0042】
図４Ａは、グリッドに固定された２つのＵ字形状のソーラーパネル支持体フレーム４２０の一実施形態を例示する。一実施形態では、フレーム４２０は、ストラップクランプ４３０を使用してグリッドに取り付けられる。一実施形態では、クランプは、亜鉛めっきスチールである。これらの２つのクランプは、２つの異なるサイズのロッド、Ｕ字形状のフレーム４２０、およびロッド４５０に嵌合するように設計され得る。ストラップクランプは、十分な強さがあり、かつ十分密に鉄筋に嵌合されて、三次元フレームワークを剛性にする。フレーム４２０の端部には、ソーラーパネル（図示せず）をＵフレーム４２０にクランプする、４つのソーラーモジュールクランプ４４０がある。クランプの２つの端部がともに着座したときに、鉄筋の直径よりもわずかに小さい孔径を有するクランプを形成するので、この種類のクランプをモジュールに締め付けることはまた、クランプを鉄筋フレームにも狭圧する。一実施形態では、ソーラーモジュールクランプ４４０は、１つのボルトおよびナットだけを使用して、フレーム、クランプ、およびモジュールを固定する。Ｕフレームおよびグリッドが同じサイズのＦＲＰ鉄筋を使用する場合、１つのサイズのクランプだけしか必要とせず、ストラップクランプ４３０は、グリッド接続要素４１０と同じ部品である。
【0043】
図４Ｂは、例示的なＵ字形状のフレーム４２０の寸法図面の一実施形態を例示する。一実施形態では、Ｕ字形状のフレームは、ＦＲＰで作製される。しかしながら、該フレームは、スチールまたはアルミニウムでも作製することもできる。同様に、グリッド４５０は、ＦＲＰ、スチールロッド、スチールケーブル、または材料の組み合わせで作製することができる。
【0044】
【0045】
図５Ａは、プラスチックフロート５１０を封入する、ストラップクランプを有するフレームの一実施形態である。一実施形態では、フロート５１０は、ぴったりした手袋が自分の手を収容するように、Ｕフレームの幾何学形状を収容するための底部および側部の成形溝を有する。フロート５１０の剛性およびそのＵフレームへの密な嵌合取り付けは、フレームおよびフロートの組立体をさらに安定させる。一実施形態では、フロート５１０はまた、グリッドがその中に嵌まる、その頂部に沿って延びている類似の溝も有する。
【0046】
一実施形態では、ソーラーフロートは、先行技術のフロートよりも小さい。これは、ソーラーパネルが、下部からより多くの対流および気流を受けて、パネルを冷却し、それらの効率を向上させることを可能にする。加えて、一実施形態では、ソーラーパネルは、先行技術よりも急な角度で太陽に対して角度付けされる。典型的には、ＦＲＰソーラーアレイの角度は、水面から２５度である。ＦＲＰグリッドの追加の強度は、増加した傾斜角による増加した風荷重を可能にする。先行技術の傾斜角は、典型的には、１２度である。モジュールの傾斜角がより大きく、またはより急になるにつれて、アレイの前面面積が増加し、したがって、風荷重が増加する。典型的には、先行技術のプラスチック構造設計は、アレイの荷重がより大きくなり、プラスチックの許容可能な構造限度を超えるかまたはアンカー配置の増加を必要とするので、ソーラーパネルのそのような高い傾斜角を可能にすることができない。
【0047】
フローティングソーラーシステムは、一実施形態では、フロートに高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を利用し、約９５～１００％の時間、ソーラーパネルによって日陰で覆われるようにサイズ決定される。フローティングソーラーシステムは、浮揚のためにプラスチック（ＨＤＰＥ）を利用し、一実施形態が示すように、個々のフロートは、単一のソーラーパネルを構造的に支持するために使用される。すなわち、隣接するソーラーパネルの風荷重は、隣接するフロートを通して伝達されない。
【0048】
ウイングクランプ５２０または金属タブ５３０は、Ｕボルトにボルト締めして、（図３Ａの要素３３０に示すように）ロッドを互いに取り付ける。ウイングクランプ５３０は、通路厚板を鉄筋グリッドに固定する。一実施形態では、通路は、取り外し可能な通路フロートであり、ソーラーパネルを修理するときに配置することができるが、必要でないときには取り外すことができる。
【0049】
通路フロート５４０をグリッドに固定するためのシステムの別の実施形態は、金属またはプラスチックストラップ５２０である。これらの通路ストラップは、図７Ａおよび図７Ｂに再度例示されている。通路フロートが永続的に固定される場合は、金属製のストラップが望ましいが、通路フロートが一時的なアクセスにだけ使用される場合は、プラスチック製の再ラッチ可能なプラスチックタイラップを使用することができる。通路フロートは、メンテナンスの目的でソーラーパネルにアクセスするために使用されるが、いくつかの先行技術の通路とは異なり、ＦＰＶシステムの構造構成要素ではない。したがって、大型のＦＰＶアレイを構築するために必要とされる通路フロートがはるかに少なくなり、相当な設置コスト削減をもたらす。
【0050】
図５Ｂは、フレームに取り付けられたソーラーパネル５５０、および通路５４０の追加を含む、ＦＲＰラッキングシステムの完成したユニットの一実施形態である。ＦＲＰの周りに成形するためのソーラーフロートの溝または成形切り欠きに類似して、通路もまた、ＦＲＰグリッドのための切り欠きを有するように構成されている。通路の切り欠きは、通路フロート５４０の下に縦横に延びている。通路フロート５４０はまた、グリッドのディスククランプに、または他のグリッドアタッチメントに嵌合させるための切り欠き孔も有する。図５Ｂはまた、どのようにＦＲＰ鉄筋が空き端係留アタッチメント５６０によって終端されるかの一実施形態も例示する。この一組の要素、フレーム、フロート、ソーラーパネル、およびグリッド構造を何度も繰り返して、大型のソーラーアレイを形成する。
【0051】
図６Ａ～図６Ｂは、通路フロートのグリッドへの取り付けの別の実施形態を例示する。この取り付け機構は、ばねクリップ６１０である。クリップ６１０をグリッドおよび通路フロートの周りにクランプ６２０を巻き付けて、金属クリップの２つの端部をコネクタの２つのスロットに係止する。一実施形態では、クリップの端部を水平方向に曲げて、クランプの２つの孔６３０に係止する。一実施形態では、１つの通路フロートを固定するために４つのクリップが使用される。図から分かるように、通路は、一実施形態では、底部に溝を有し、該溝をグリッドのロッドの上に静置する。このようにして、通路は、各方向に２本ずつの４本のロッドに分配されるその重量（およびそれを使用する人の重量）によって安定する。
【0052】
図７Ａ～図７Ｂは、鉄筋グリッドに通路を固定するためにスチールまたはプラスチック製のタイラップストラップが使用された場合に取り付けられた通路の一実施形態の例示である。角度付きスロットは、２本のケーブルの交差部におけるクランプのためのアクセス窓である。一実施形態では、クランプの上に嵌合する通路を通るドーナツ孔が存在する。これらのドーナツ孔は、通路のための壁支持体を提供して、通路を補強する。
【0053】
図７Ｃは、アレイとして構成されたフローティングソーラーシステムの一実施形態を例示する。通路厚板７２０は、南北範囲（示される通路の広い方）または東西範囲（示される通路の狭い方、ソーラーパネルの列の間）のいずれかに配置される。
【0054】
東西通路の使用に対する代替案は、通路を使用することなく、ラッキングシステムに沿って進行することができるカスタムメンテナンス車両７３０を使用することである。一実施形態では、カスタムメンテナンス車両７３０は、修理工具に加えて修理要員を輸送し得る。カスタムメンテナンス車両７３０は、一実施形態では、レールに嵌合させて、クランプの上を移動させることができるレールタイヤ構成を使用して、レールに沿って進行する。一実施形態では、カスタムメンテナンス車両７３０は、自律型サービス車両であり得る。一実施形態では、ラックに沿って進行する自律型車両もまた、ソーラーパネルを洗浄するために使用され得る。
【0055】
図８Ａ～図８Ｃは、ソーラーフロートの別の構成の実施形態である。グリッドは、上で述ベたようにクランプによって組み立てられるが、この実施形態は、ソーラーパネル支持体フレームおよびフロート８２０をともに一体型として組み合わせている。一実施形態では、ソーラーフロート８２０は、亜鉛めっきＪフック８１０によってグリッドに取り付ける。一体型フロート載置システムを使用する利点は、その簡潔さおよび低いコストである。しかしながら、ソーラーパネルを支持するために別々のフレームを使用することは、パネルの電気効率を最適化するためのモジュール傾斜角のバリエーションをより容易に提供する効果がある。
【0056】
図９Ａは、グリッド、フレーム、ソーラーフロート、ソーラーパネルモジュール、および通路厚板フローティングソーラーシステムの一実施形態の上面図である。上面視点から、ソーラーモジュール９２０は、説明される部品の多くを覆っているので、この図では、ソーラーパネルモジュール、通路９１０、およびグリッドだけが視認可能である。これはまた、プラスチックソーラーフロートがソーラーモジュール９２０によって覆われているので、概して日光に晒されないことも意味する。これは、ＵＶ光による摩耗および亀裂を低減させて、ソーラーフロートの寿命を延ばす。
【0057】
図９Ｃは、グリッドによってともに接続されたソーラーアレイを形成するようにともに構成されたソーラーモジュールおよび通路フロートのアレイの一実施形態の上面図である。この図では、通路が隣接して接続されて、ソーラーパネルを取り囲んでいる。いくつかの実施形態では、ソーラーパネル行または列の間にも通路が存在し得る。一実施形態では、通路によって取り囲まれる一組のソーラーパネルは、フローティングソーラーアレイである。一組のそのようなアレイは、フローティングソーラーシステム全体を形成する。この図では、例示的な寸法が提供されている。一実施形態では、個々のフローティングソーラーアレイは、隣接するソーラーアレイに結合されて、ソーラーシステム全体を形成する。一実施形態では、それらは、鉄筋カップリングを介して結合される。
【0058】
図９Ｂは、鉄筋カップリングの一実施形態の上面図である。アレイが組み立てられると（図９Ｃ）、それが隣接する同じアレイに接合されて、アレイをより大型にする。鉄筋の端部をともに接合するために、２つの隣接するグリッド９４０の鉄筋端部は、カプラ９３０と結合される。図２０は、使用され得る鉄筋カプラの一実施形態を例示する。
両面ソーラーパネル
両面ソーラーパネル
【0059】
一実施形態では、説明されるフローティングソーラーシステムは、ソーラーパネルの両面から日光を採光する利点を有する、両面ソーラーパネルを使用することができる。典型的には、両面設置は、アルベド電位を最大にするために、より急な傾斜角および「地上」平面からのより高いモジュール距離が必要である。しかしながら、ＦＲＰグリッドシステムを使用するフローティングソーラーシステムは、より高い傾斜角および上昇させたソーラーパネルの高さと関連するより高い風荷重に対応するだけの十分な強さがある。ＦＲＰグリッドは、白色材料のアルベド面がグリッドに固定される場合に、取り付け点の連続平面も提供する。白色プラスチック、ファブリック、または金属のこのアルベド面は、ＦＲＰ鉄筋グリッドにクリップ留めまたは結合する。一実施形態では、アルベド面は、Ｊフックおよびねじ山付きナットを使用して、グリッドに取り付ける。
【0060】
一実施形態では、上昇させた両面ソーラーモジュールが存在する。両面モジュールは、地上から約１メートルの高さまで上昇させたときに、裏側の反射光（電位エネルギー）を捕捉する際に最も効率的である。プラスチックフローティングソーラー構造は、（より多くの構造支持体を加えなければ）上昇させたパネルのさらなる風荷重に耐えるほど十分に強くないのでこれを可能にしないが、ＦＲＰ構造フレームワークは、この追加の風荷重に耐えることができる。
【0061】
図１０Ａは、アルベド面１０１０を有する両面ソーラーパネル１０４０アレイ構造の一実施形態の例示である。アルベド面１０１０は、グリッド１０３０に取り付けられた反射材料である。アルベド面１０１０は、白色のファブリック、プラスチック、または金属で作製され得る。一実施形態では、アルベド面のプラスチックまたは金属プレートは、鉄筋の上にグリッドプロファイルを形成するように輪郭形成される。一実施形態では、プレートは、いくつかの剪断構造支持体をグリッドに提供して、アルベド面をグリッド構造に固定するためのより密な嵌合を可能にする。鉄筋の周りにプレートを輪郭形成することはまた、－一実施形態では、Ｊフック、ワッシャ、およびナット１０２０を使用して（図１０Ｂ）－これらのシートを強化し、締結具のための取り付け機構を提供する。
【0062】
図１０Ｂはまた、２つのＵ－ＦＲＰフレームの間の交差筋交い部品１０６０の一実施形態も例示する。交差筋交いは、一実施形態では、２本のフレームの間にＸ字形状で延在している。一実施形態では、２つの交差筋交い要素は、それらが接触する中央で互いに固定され得る。両面パネルは、アルベド面の上に十分なクリアランスを必要とするので、Ｕフレームは、それらの拡張された高さのため、追加の交差筋交いまたは横支持体を有し得る。交差筋交いは、第１のフレームの正面部分から、隣接するフレームの裏側部分に取り付けて、角度付き交差筋交い要素を提供し得る。
【0063】
ソーラーパネルを（示されるように）上昇させた場合に力が増加する、風によるアレイの持ち上げは、水バラストをソーラーフロートに加えることによってさらに軽減することができる。一実施形態では、ソーラーフロート１０５０は、特に両面用途のために作製されており、すなわち、より長いフロートの設置面積が、アルベド面の効率を高める。ソーラーフロートを長くすることは、アルベド面の反射を５％未満しか増加させないので、さらなる両面エネルギーの増加は、１％の増加であると推定される。しかしながら、フロートの追加の浮力は、アルベド面１０１０の追加の重量増加に有利に対応する。一実施形態では、アルベドシート１０１０の追加重量は、パネル１つ当たり１０～３０ポンドである。
【0064】
図１０Ｃは、両面ソーラーアレイの実施形態の上面図である。通路フロートは、アルベド面の一部分に含まれ得るか、またはそれらと置換され得るので、この実施形態では示されない。アルベド面のプラスチックプレートが通路として使用される場合、追加の重量を支持するために、追加のＦＲＰグリッドロッドが設計に組み込まれ得る。このような材料および設計上の選択は、現場ごとに変化する。多くの異なる環境的制約が関与し得るので、アンカリングおよびアレイの荷重要件は、現場固有である。
【0065】
方位追尾システム
一実施形態では、フローティングソーラーシステムは、方位追尾システムを提供し、太陽に追従するようにソーラーパネルの方向を変化させることができる。追尾ソーラーシステムは、固定傾斜システムよりも平均で２５％多い電気容量またはＫＷＨを収集する。すべての該追尾システムの中核をなすのは、リンケージロッドによって垂直軸上を回転する、ソーラーパネルのための回転支持体である。一実施形態では、リンケージロッドは、波動および可変水位を補償するために、ヒンジ結合される。リンケージロッドは、モータおよび制御システムを介して、南天の太陽の位置と関連付けてロッドを押し引きするモータシステムに接続する。
一実施形態では、フローティングソーラーシステムは、方位追尾システムを提供し、太陽に追従するようにソーラーパネルの方向を変化させることができる。追尾ソーラーシステムは、固定傾斜システムよりも平均で２５％多い電気容量またはＫＷＨを収集する。すべての該追尾システムの中核をなすのは、リンケージロッドによって垂直軸上を回転する、ソーラーパネルのための回転支持体である。一実施形態では、リンケージロッドは、波動および可変水位を補償するために、ヒンジ結合される。リンケージロッドは、モータおよび制御システムを介して、南天の太陽の位置と関連付けてロッドを押し引きするモータシステムに接続する。
【0066】
方位追尾フローティングソーラーシステムの一実施形態では、ソーラーパネルは、一日を通して東から西へと回転する。示されていないが、フロートに取り付けてフロートを回転させるロッドリンケージは、ソーラーパネルの行に沿って多数の他のフロートに接続されるので、多数のソーラーパネルのすべてを同時に回転させることを想定している。ロッドリンケージは、定義されたコンピュータプログラムに従って動作する歯車モータおよびモータコントローラに接続される。
【0067】
一実施形態では、方位追尾フローティングソーラーシステムは、自由に回転し、かつソーラーパネルを支持するソーラーフロートと、グリッドに取り付けられてソーラーフロートを自由に回転させるための支持体を提供する固定された外側部分と、を含む。一実施形態では、外側部分もまたフロートであり、追加の浮力を提供する。しかしながら、外側部分は、スリーブまたは他の非浮力要素であり得る。。
【0068】
図１１Ａは、方位追尾システムのためのソーラーフロートの一実施形態である。中央フロート１１２０は、別の外側支持フロート１１３０の内側にある。
【0069】
一実施形態では、外側フロート１１３０は長方形であり、中央フロート１１２０は円筒形である。長方形のフロート１１３０は、円筒形フロート１１２０のための軸受スリーブとして作用する。一実施形態では、ディスククランプ１１１０は、ロッドを互いに締結するために使用され、ディスククランプ１１１０は、外側フロートの隅部を交差鉄筋に固定する。一実施形態では、Ｕボルトおよび２つのナットが各隅部において使用される。２つのプラスチックフロート１１２０および１１３０は、一実施形態では、それらの摩擦係数が低い状態を維持して２つの良好な軸受面を提供するように、プラスチックの組成が異なる。外側フロート１１３０は、ＦＲＰグリッドに固定されて、アレイ構造の重量を支持する。円筒形フロート１１２０は、ソーラーモジュールおよびその支持フレームの重量を支持することだけを必要とする。円筒形フロートに水を加えて、風による持ち上げに耐えるバラストを提供することができる。加えられた水はまた、フロートの中心線が長方形のフロートの中心線内に存在するように、浮力の補償も提供する。長方形のフロートは、円筒形フロートのためのスリーブ軸受として作用する。
【0070】
一実施形態では、ロッドリンケージ１１４０は、円筒形フロート１１２０の中心に接続する。通路に並列に延びているロッドリンケージの一部分が東から西の方向に移動すると、円筒形フロート１１２０が長方形のフロート１１３０内を東または西へ回転する。Ｕフレームおよびソーラーパネルは、固定傾斜構成において上で説明したものに類似する様態で円筒形フロートに接続されるが、ここでは円筒形フロート１１２０が回転するので、ソーラーパネルは、円筒形フロート１１２０とともに回転する。一実施形態では、Ｕフレームは、－ソーラーパネルを除いて－いかなる締結具も伴うことなくフロートに係止する。Ｕフレームの端部は、組み立て時にばねで開かれ、ばねで元の場所に戻って、フロートをフレームの基部に係止する。フレームとフロートとの間のわずかな角度付き「ドラフト」は、この組み立ての係止を提供する。一実施形態では、フロート１１２０をその中心１１５０で回転させるリンケージ１１４０もまた、行内の隣接するフロートに取り付けて、制御部をモータ（図示せず）に接続する。一実施形態では、モータは、マイクロプロセッサによって制御されて、太陽の位置に従ってリンケージを作動させる。次いで、リンケージが、フロートを、したがってソーラーパネルを同時にヨーイングさせる。一実施形態では、単一のモータがソーラーパネルの行を制御することができる。
【0071】
図１１Ｂは、以前の図面（図１１Ａ）から西に移動させて、ソーラーパネルを西に４５度回転させたリンケージロッドを示す、同じ方位フローティングソーラー追尾システムの一実施形態である。ロッドリンケージ１１４０は、一実施形態では、リンケージの自由な移動を可能にする、枢軸点またはヒンジ継手１１６０を備える。これは、水波が生じたときに、フロートの仰角を変化させることにより調整することを可能にする。一実施形態では、別のそのような継手は、円筒形フロート１１５０の頂部に位置付けられる。この継手は、外側フロート１１３０とは独立にシリンダフロート１１２０を水中で上昇および下降させることを可能にする。
【0072】
一実施形態では、両面カバーがグリッドに加えられ得、両面ソーラーパネルが使用される。追尾システムに両面パネルを加えることによって、固定傾斜システムと比較して、増加する発電量を、３５％を超えて増大させることができる。フロート構造およびアルベド面は、できる限り多くの光を両面パネルの裏側に反射させるように白色に着色されている。
【0073】
図１２は、水位の下の視点から見た、方位フローティングソーラー追尾システムの一実施形態である。一実施形態では、回転中央フロート１２２０は、外側スリーブフロート１２３０よりも深く、スリーブフロートの底部を越えて延在している。中央フロートの追加の深さは、外側スリーブフロート１２３０が風および波によって垂直方向に独立して移動したときに、軸受面を増加させて、中央フロート１２２０を、したがってソーラーパネルを正しい位置に保つことによって、外側フロートとの十分な表面接触を維持することを支援する。加えて、一実施形態では、中央フロート１２２０は、持ち上がることを防止するために水バラストによって加重されるので、その容積は、しかるべくサイズ決定される。
【0074】
図１３Ａは、外側のスリーブフロート１３２０の間に装着されたアルベド面１３１０を備えた方位フローティングソーラー追尾アレイの一実施形態である。アルベド面は、両面ソーラーパネルの裏側に光を反射する。
【0075】
図１３Ｂは、図１３Ａの同じ実施形態の上面図である。ソーラーパネル１３３０は、西に４５度回転させている。一実施形態では、明るく着色した通路フロート１３４０およびアルベド面１３１０は、水の表面を５０～９８％覆って、反射光の面積を最大にする。一実施形態では、通路フロートおよびアルベド面は、水の表面の少なくとも９０％を覆う。
【0076】
図１４Ａは、スリーブ軸受を収容するための押し出し加工されたカラー１４１０を使用した、方位追尾ＦＰＶラッキングシステムの一実施形態であり、図１４Ｂは、拡大図を示す。この実施形態は、単一のフロートを使用した、より長く、より細いスリーブ軸受システムである。一実施形態では、鉄筋フレームは、－エポキシまたはコンクリート化合物を使用して－ＨＤＰＥ管スリーブ内に封入される。一実施形態では、軸受面を最大にし、軸受摩擦を低減させ、かつ軸受の強度および耐摩耗性を高めるために、黒色のＨＤＰＥ管スリーブの外側にＵＨＭＷプラスチックライナが配置される。次いで、確実かつ剛性な軸受構造を提供するために、押し出しアルミニウムカラーをＵＨＭＷ軸受スリーブの周りに巻き付ける。次いで、長方形の押し出しアルミニウムスリーブを鉄筋部材にボルト留めする。
【0077】
カラー１４１０は、一実施形態では、アルミニウムで作製される。カラー１４１０は、鉄筋クランプ１４４０によって鉄筋グリッドに締結される。ソーラーパネルフレーム管１４２０は、管１４５０内に固定される。管１４５０は、一実施形態では、高密度ポリエチレンＨＤＰＥ管である。一実施形態では、フレーム管１４２０は、注入エポキシまたはセメント封入１４６０を使用して取り付けられる。一実施形態では、別々の軸受ライナ１４７０は、ＨＤＰＥ管とアルミニウムカラースリーブとの間に必要な軸受層を提供する。軸受ライナ１４７０は、一実施形態では、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ）である。ソーラーパネルは、カラー１４１０の下に取り付けられたソーラーフロートによって支持される。ソーラーフロートは、比較的小さい円筒形フロートとして示されているが、そのサイズおよび形状は、変更され得る。その目的は、ソーラーパネルの全重量がグリッドにかからないように、いくらかのリフト量を提供することである。ソーラーパネルの方向は、上で説明したように、追尾リンケージ１４３０を使用して変化させることができる。
【0078】
図１４Ｃは、方位追尾ＦＰＶラッキングシステムの一実施形態であり、ソーラーパネルフレーム１４８０が回転フロート１４８５に結合されており、グリッドに固定された金属フレームワーク１４９０が回転フロートのための軸受スリーブを提供する。
低傾斜角アレイ
低傾斜角アレイ
【0079】
図１５Ａは、低傾斜角フローティング光起電アレイの一実施形態である。アレイ全体は、昇降フロート１５５０によって上昇させて支持する。一実施形態では、昇降フロートは、潅水管であり、したがって、アレイは、潅水管１５５０の高さだけ上昇する。
【0080】
一実施形態では、ＦＲＰ固定傾斜ラッキングシステムを懸架するために、大径の潅水管が使用される。ソーラーパネルを水上により高く上昇させることが望ましい高波環境では、昇降フロートを使用することができる。昇降フロートを実装する１つの単純で安価な方法は、黒色の潅水ＨＤＰＥ管を利用することである。典型的には、潅水管は、ブロー成形フロートよりも厚い壁を有し、溶接することができるが、ブロー成形フロートは、通常、より低価格である。ＦＲＰロッドは、直径が十分に大きい場合、１つの行の間隔よりも長く架け渡すのに十分な強さである。この様式では、ソーラーパネルの行全体が、隣接する行の昇降フロート１５５０によって懸架され得る。ソーラーパネルの下にフロートを使用することなく、ＦＲＰグリッドを補剛し、かつそのような距離を架け渡すために、大径引抜ＦＲＰ鉄筋、引抜ＦＲＰ長方形管、または引抜ＦＲＰ長方形バーが、その位置で使用され得る。同様に、グリッドを補剛することは、任意の１つの次元に使用される鉄筋の頻度を増加させることによって達成することができる。
【0081】
一実施形態では、潅水業界で容易に見出される大径ＨＤＰＥ管が昇降フロート１５５０として使用される。管の両端部は、熱溶接で閉じて、長いポンツーン管を形成することができる。この管は、フローティングアレイ構造に浮力および高さを加えるための経済的な方法としての役割を果たす。波がソーラーパネルの上で砕け得る海洋環境では、この設計は、ソーラーモジュールに追加のバリアおよび仰角を加える。別の実施形態では、昇降フロート１５５０は、長方形または別の形状であり得る。
【0082】
ソーラーパネルは、フロートの周りに巻き付けるフレームを介して、昇降フロート１５５０に結合され得る。プレートおよび／または小型のフロートを管の上に加えることで、ＦＲＰフレームワークに追加の高さおよび三次元構造を提供する。モジュールの傾斜角は、激しく長期間の風によって生じる応力を低減させるために、以前に示されたものほど高くない（典型的には０～１５度合い）。
【0083】
一実施形態では、昇降フロート１５５０は、直径８インチ～３６インチの管で、１００フィートの長さに溶接され、壁厚が１／４インチ～１／２インチである、潅水管である。一実施形態では、潅水管は、直径２．５フィートである。潅水管は、－ＨＤＰＥ管が標準的な業界の慣行として溶接されるように－プラスチック溶接されたプレートによって閉じられる。代替的に、同様の高さおよび安定性を提供するために、別の種類の昇降フロート１５５０が使用され得る。
【0084】
一実施形態では、取付Ｕフレーム付ロッド１５１０が、大径管１５５０の周りにあり、それをＦＲＰグリッドに締結する。一実施形態では、取付Ｕフレーム付ロッド１５１０は、ストラップクランプ１５２５を使用してグリッドに結合される。支持Ｕフレーム１５２０は、取付Ｕフレーム付ロッド１５１０にストラップ留めする。一実施形態では、支持Ｕフレーム１５２０および取付Ｕフレーム付ロッド１５１０は、第２の種類のクランピングストラップ１５３５を使用して取り付けられる。
【0085】
一実施形態では、単一の潅水管セクション１５１０は、通路とともに４つのソーラーパネルを支持するための十分な浮力がある。通路１５４０およびソーラーフロート１５３０は、水の上に上昇する。鉄筋グリッド１５７０は、典型的には、直径１．２５インチであり、潅水フロートの間に装着されたソーラーパネルの重量を支持するための十分な剛性がある。指定されたソーラーパネルの重量が、一実施形態では１２インチである許容可能な撓みの範囲を超えて、架け渡された鉄筋１５７０を曲げる場合、ソーラーフロート１５３０は、一次潅水フロート１５５０の１／２の直径の潅水管と置き換えられる。代替的に、ソーラーフロート１５３０は、浮力を加えるために－グリッドの下の－高さが延長される。一実施形態では、より小径の管１５６０が、潅水管の一部または全長に延びる潅水管１５５０の内側に存在する。このより小径の管は、強風および持ち上がりの場合に、水が充填されて、安定したバラストソースをラッキングシステムに提供する。
【0086】
ソーラーパネル１５８０は、昇降フロート１５５０の支持Ｕフレーム１５２０、およびソーラーフロート１５３０または二次昇降フロートの上に取り付けられた支持Ｕフレーム１５９０の上に位置付けられる。一実施形態では、２つの隣接する潅水管１５５０およびそれらの間に位置付けられたソーラーフロート１５３０は、図１５Ｃに示されるように、比較的平坦な凸状位置で１２個のソーラーパネルを支持する。激しい強風および波の荷重環境では、このフローティングソーラーシステムには、それらの増加した構造的完全性のため、２平方メートル以下のより小さくサイズ決定されたソーラーパネルが必要である。
【0087】
図１６Ａは、どちらも、水の上の仰角を増加させるために、ソーラーパネルを支持するためのＵフレームを上昇させかつ支持する、２つのプレート１６２０の一実施形態を例示する。加えられた強度のための構造肋材または径方向湾曲部とともに形成された湾曲プレート１６２０は、改良型ソーラーフロート１６１０の中へ摺動する。改良型ソーラーフロート１６１０は、潅水管の曲率に一致させるように成形された基部を有する。ソーラーパネルは、図１６Ｂに示されるように、このフレームワークに装着される。これらのパネルの傾斜角は低いままであるが、それらの水位の上側の高さは、高いまま－強風および波の状態に好ましい構成－である。
【0088】
組み立ておよび結合要素
図１７は、巻き取られたグリッド１７１０の一実施形態図面である。一実施形態では、グリッドは、現場外で組み立てられ、コンパクト化された形態で作業場に運搬され、送達されたときに巻き出される１７２０。実験結果は、１／２インチのＦＲＰ鉄筋グリッドが、直径７フィートの円形に巻き取られることを示している。一実施形態では、グリッドを巻き取るために、モータ付きスプーリングシステムが使用される。予め組み立てられたグリッドは、より費用効果的であり、次いで、その場所でグリッドを組み立てる。マットまたはグリッドの一実施形態は、工場でコネクタクランプとともに製造されて、大径ロールのＦＲＰ１７１０としてソーラー現場へ輸送される。現場に送達されると、グリッドを巻き出して１７２０、フロートを取り付けて展開する。こうして構成要素を予め組み立てることは、ソーラー設置の構築段階中のコストを節約する。
図１７は、巻き取られたグリッド１７１０の一実施形態図面である。一実施形態では、グリッドは、現場外で組み立てられ、コンパクト化された形態で作業場に運搬され、送達されたときに巻き出される１７２０。実験結果は、１／２インチのＦＲＰ鉄筋グリッドが、直径７フィートの円形に巻き取られることを示している。一実施形態では、グリッドを巻き取るために、モータ付きスプーリングシステムが使用される。予め組み立てられたグリッドは、より費用効果的であり、次いで、その場所でグリッドを組み立てる。マットまたはグリッドの一実施形態は、工場でコネクタクランプとともに製造されて、大径ロールのＦＲＰ１７１０としてソーラー現場へ輸送される。現場に送達されると、グリッドを巻き出して１７２０、フロートを取り付けて展開する。こうして構成要素を予め組み立てることは、ソーラー設置の構築段階中のコストを節約する。
【0089】
図１８Ａ～図１８Ｄは、引抜成形されたＦＲＰロッドの成形セクションの実施形態を例示する。ＦＲＰの製造におけるポリマー硬化過程中に、工場は、成形部品を変形させて、ロッド１８１０の平坦化セクションを生じさせることができる。この変形は、取付ＦＲＰ部品１８２０の交差点とすることができる。この変形は、任意の形状または深さ１８３０とすることができる。これらの変形は、ロッドに、他のロッドとの取り付けを支援する平坦面を加えることができる。正確に測定された間隔でロッドに変形を加えることで、取り付け時に、隣接した部品の位置を決める。隣接したＦＲＰ部品の配置をインデックスするための別の方法は、「ホグリング」またはリングステープル１８４０を使用することである。ホグリング１８４０は、空気圧ステープルガンによって適用される、業界標準のリング接続である。
【0090】
図１９Ａ～図１９Ｃは、ＦＲＰの引抜成形構造Ｉビームの様々な実施形態を例示する。ＦＲＰ複合材料を製造する引抜成形過程は、複数の形状およびサイズの構成を可能にする。しかしながら、ＦＲＰ鉄筋またはロッドは、その構造能力を考慮した場合に－特に引張構造荷重の下で－、生産に対して最も費用効果的な形状の１つである。それでもなお、ＦＲＰの代替の形状およびサイズは、異なる設計条件の下で、グリッドまたは他のフレームワーク構造により良好に適し得る。示されている実施例は、Ｉビーム構造部材（図１９Ａ）、長方形管ＦＲＰ構造部材（図１９Ｂ）の一実施形態、および円形管ＦＲＰ構造部材（図１９Ｃ）の一実施形態を含む。
【0091】
図２０は、ＦＲＰ鉄筋カップリングの一実施形態を例示する。このカップリングの使用は、図９Ａ～図９Ｃに関して上で説明している。製造業者からの鉄筋２０１０にねじ山を付ける場合、ねじ山プロファイルは、スプリットカップリング２０２０のための理想的な把持面を提供する。スプリットまたはクラムシェルカップリング半部２０２０は、鉄筋に対する嵌合ねじ山プロファイルを有するので、鉄筋にクランプされると、複数のねじ山の力によって鉄筋を密に保持する。単一の３／８インチのボルト２０３０は、スプリットカップリング半部が外方に分離しないように保ち、それによって、表面間の確実な係合を維持するための十分なクランプ力を提供する。カップリングの複数のねじ山は、ボルトではなく２本の鉄筋への張力荷重に抵抗する。クラムシェル半部に沿った歯、より高いバックボーン、より重い壁厚、および追加の周辺クランプボルトは、このクランプの作業引張荷重を増加させるための追加の方法である。
【0092】
図２１Ａ～図２１Ｄは、ＦＲＰねじ山付きカップリングコネクタの４つの実施形態を例示する。ねじ山とともに製造されたＦＲＰ鉄筋が、好適な実施形態である。図２１Ａは、カップリングのねじ山および鉄筋のねじ山が合致するようにねじ山を有する鉄筋とともに使用することができる、ねじ込みカップリングを例示する。図２１Ａのカップリングは、一実施形態では、－２本のねじ山付き管をねじ山付きカップリングにねじ込む、剛性金属管カップリングに非常に類似する－２本のロッドをカップリングの片側にねじ込むように両端部にねじ山を有するスチールカップリングである。これが設置されると、配管パイプのシナリオと同様に、２本の鉄筋を結合解除することができなくなる。ＦＲＰ鉄筋の長さは、このように端部対端部で結合される。カップリングは、各側に異なるサイズを有し得、ともに異なるサイズの鉄筋長さをともに組み合わせることを可能にする。図２１Ｂは、ＦＲＰクランプカップリングコネクタの一実施形態を例示する。これらのクランプコネクタの２つ以上が、鉄筋長さをともにクランプまたはラップするために使用される。鉄筋を封入する２つのサドルは、応力緩和を提供し、かつ相当なクランプ力の下で鉄筋の表面に損傷を与えない。図２１Ｃは、溶接されたアイリングを有するＦＲＰねじ山付きカップリングコネクタの一実施形態を例示する。このコネクタは、一方の端部にねじ山を有し、他方の端部に円形の「アイ」端部を有する。これらの２つのアイカプラは、アイ端部で噛み合い、通しボルトが、２つのアイカプラをともに締結する。図２１Ｄは、ＦＲＰ圧着カップリングコネクタの一実施形態を例示する。ＦＲＰロッドは、互いに並列に配置されて、圧着工具が、金属コネクタを鉄筋の周りに圧着する。圧着カップリングは、一実施形態では、ステンレスまたは亜鉛めっきスチールから作製される。
【0093】
図２２Ａ～図２２Ｅは、ＦＲＰまたはスチールケーブル交差クランプコネクタの５つの実施形態を例示する。図２２Ａは、クランプ力を提供して接続するための２つのマシンボルトを有するコネクタの一実施形態を例示する。図２２Ｂは、ＦＲＰプレス嵌めコネクタの一実施形態を例示する。これは、プラスチックの射出成形部品であり、鉄筋部品に制限されたクランプ圧力を提供する。図２２Ｃは、ＦＲＰ交差接続アタッチメントの一実施形態を例示する。打ち抜き金属または成形プラスチックで作製されて、ボルトは、クランプ力を提供して、２つのプレートをともに押圧する。図２２Ｄは、ＦＲＰ交差ストラップ接続アタッチメントの一実施形態を例示する。図２２Ｅは、ＦＲＰバーストラップ交差接続アタッチメントの一実施形態を例示する。鉄筋の接点がともにクランプされたときの変形を防止するために、成形プラスチックのインサートが鉄筋の２つの部品の間に配置され得る。グリッドを形成するロッドを結合するために、およびフレームなどの他の部品をグリッドに結合するために、他の種類のコネクタが使用され得る。
【0094】
図２３Ａは、ＦＲＰ終端接続の一実施形態を例示する。空き端またはビッググリップ２３１０の接続は、ＦＲＰ鉄筋２３２０に巻き付けられる、予備成形されたワイヤである。図２３Ｂは、空き端コネクタの一実施形態を例示する。空き端コネクタは、支線ワイヤを終端するために電柱および支線タワー業界で使用される、業界標準の接続装置である。空き端は、しばしば、熱間浸漬亜鉛めっきスチールで作製され、付随するシンブル２３３０とともに使用される。図２３Ｃは、鉄筋端部をともに接合するためのＦＲＰまたはスチール鉄筋カップリングの別の形態である、予備成形ワイヤの実施形態を例示する。一実施形態では、これらのコネクタは、亜鉛めっきスチールで作製され、また、電力業界において電柱を支持するための下方支線を配置するときの、スチールケーブルのための共通のコネクタである。一実施形態では、空き端はまた、ワイヤの端部をケーブルまたはロッドの周りに圧着するための端部クリップも備える。
【0095】
説明されるフローティングソーラーシステムは、「フローティングソーラー」業界内の多数の問題を解決する。フローティングソーラーは、新興技術であり、地上装着ソーラーシステムを設置する、同じ市場の全体を通して設置される。構造強度のためにプラスチックを使用する代わりに、フローティングソーラーシステムは、一実施形態では、繊維強化ポリマー、繊維強化プラスチック、またはＦＲＰもしくはスチールケーブル、または金属管を使用する。２０年の可能な設計寿命の代わりに、フローティングソーラーシステムは、使用される材料のため、４０年の設計寿命を有する。一実施形態では、材料としては、プラスチック、ＦＲＰ、およびステンレス鋼、または亜鉛メッキスチールが挙げられる。一実施形態では、プラスチックは、耐ＵＶ性があり、太陽光にほとんどまたはまったく当たらないように設計されており、ＦＲＰグリッドは、すべての構造的な風力および波力を吸収し、また、フローティングソーラーシステムの有効寿命を延ばす。一実施形態では、プラスチックは、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）である。一実施形態では、説明されるフローティングソーラーシステムは、金属製締結具以外の金属製構成要素を有しない。一実施形態では、これらの締結具は、ステンレス鋼または亜鉛めっきスチールで作製される。このように、説明されるすべてのラック構成要素が塩水適合性であるので、フローティングソーラーシステムは、塩水環境に展開することができる。
【0096】
本設計のいくつかの実施形態の利点
一実施形態では、説明されるフローティングソーラーシステムは、多数の利点を提供し、既存のシステムに関する問題を解決する。フローティングソーラーシステムの一部であり得る特徴のいくつか、および関連する利点が以下に列記される。システムは、一実施形態では、ブロー成形高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）フロートを含む。一実施形態では、
ａ．ブロー成形による形成が、構造的に堅固であり、製造が安価であり、かつフロートを高速に生産することができる。
ｂ．フロートは、再生プラスチックで作製され、最高で１００％の再生プラスチックを使用することができる。構造支持体についてそれらのフロートに依存するシステムは、任意の再生プラスチックを使用する場合、それらの危険性を高める。
ｃ．フロートは、フロートおよびＦＲＰ鉄筋マットグリッドを封入するＨＤＰＥフレームに対応するためのくぼみを有する。
ｄ．フロートの設置面積をＰＶパネルよりも小さくすることができる。フロートが、ＰＶのキャノピの下に隠れる－ＵＶ劣化を防止する、直射日光が、プラスチックソーラーパネルフロートに当たらない。フロートに当たる日光が、あまり屈折しない。
ｅ．より高い傾斜角およびパネルとフロートとの間の増加した間隔のため、ラッキングシステムの全体にわたる気流の対流を最大にし、先行技術を上回ってパネルの冷却およびＰＶ効率を高める。
ｆ．藻、浮水植物などが落ちる。
ｇ．フロートが「引き揚げられる」場合、泥または貯水池底部から放出する。
ｈ．ＨＤＰＥ大径潅水管、またはそれが、沖合の海洋環境においてグリッドプラットフォームを昇降させるための費用効果的な方法である。ＨＤＰＥ潅水管は、溶接することでき、十分な壁厚を有し、かつＵＶおよび塩水を通さない。これらの管は、ソーラーパネルを支持するための十分な浮力を有する。
ｉ．一実施形態では、フロートは、バラストを提供して強風状態下でのラッキングシステムの浮き上がりを防止するための給水ポートを備える。
ｊ．一実施形態では、フロートは、「最新技術の」ＵＶスタビライザで作製される。
ｋ．フローティングソーラーシステムのグリッドシステムは、通路のための取り付け手段を提供する。
ｌ．一実施形態では、歩いてアクセスするために、金属、プラスチック、または木の厚板がＦＲＰグリッドに直接取り付けられる。
ｍ．これらの厚板は、通路厚板をＦＲＰグリッドに固定する、取り付けクリップを有する。
ｎ．厚板は、カップリングの上に架け渡して、グリッドの移動の抑制を加え得る。
ｏ．カートまたは車輪付車両を、ＦＲＰ鉄筋レールの上をケーブルおよびモータシステムによって案内および／またはけん引することができる。例えば、カートに取り付けられた小型モータ付きウインチが、列に並列しておりかつそれらの間に延びている小型ケーブルにクリップ留めされ得る。これは、カートおよび乗り手を、モータおよびケーブルガイドアシストによって支援および指向されるパネルの間にある「島」の間隔をナビゲートすることを可能にする。
ｐ．一実施形態では、通路は、メンテナンスが必要とされる場合に「必要に応じて」ソーラーパネル列の間に配置される。これは、現在アクセスされているフローティングソーラーシステムの一部分だけしか通路を有しないので、完成したシステムの重量を低減させる。次いで、これらの通路厚板は、使用しない場合に取り外して別の場所に配置することができる。一実施形態では、通路厚板は、南北通路に沿った永続的な固定だけである。これらは、典型的には、直列に接続されたソーラーモジュールストリングの始点および終点に配置される。
一実施形態では、説明されるフローティングソーラーシステムは、多数の利点を提供し、既存のシステムに関する問題を解決する。フローティングソーラーシステムの一部であり得る特徴のいくつか、および関連する利点が以下に列記される。システムは、一実施形態では、ブロー成形高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）フロートを含む。一実施形態では、
ａ．ブロー成形による形成が、構造的に堅固であり、製造が安価であり、かつフロートを高速に生産することができる。
ｂ．フロートは、再生プラスチックで作製され、最高で１００％の再生プラスチックを使用することができる。構造支持体についてそれらのフロートに依存するシステムは、任意の再生プラスチックを使用する場合、それらの危険性を高める。
ｃ．フロートは、フロートおよびＦＲＰ鉄筋マットグリッドを封入するＨＤＰＥフレームに対応するためのくぼみを有する。
ｄ．フロートの設置面積をＰＶパネルよりも小さくすることができる。フロートが、ＰＶのキャノピの下に隠れる－ＵＶ劣化を防止する、直射日光が、プラスチックソーラーパネルフロートに当たらない。フロートに当たる日光が、あまり屈折しない。
ｅ．より高い傾斜角およびパネルとフロートとの間の増加した間隔のため、ラッキングシステムの全体にわたる気流の対流を最大にし、先行技術を上回ってパネルの冷却およびＰＶ効率を高める。
ｆ．藻、浮水植物などが落ちる。
ｇ．フロートが「引き揚げられる」場合、泥または貯水池底部から放出する。
ｈ．ＨＤＰＥ大径潅水管、またはそれが、沖合の海洋環境においてグリッドプラットフォームを昇降させるための費用効果的な方法である。ＨＤＰＥ潅水管は、溶接することでき、十分な壁厚を有し、かつＵＶおよび塩水を通さない。これらの管は、ソーラーパネルを支持するための十分な浮力を有する。
ｉ．一実施形態では、フロートは、バラストを提供して強風状態下でのラッキングシステムの浮き上がりを防止するための給水ポートを備える。
ｊ．一実施形態では、フロートは、「最新技術の」ＵＶスタビライザで作製される。
ｋ．フローティングソーラーシステムのグリッドシステムは、通路のための取り付け手段を提供する。
ｌ．一実施形態では、歩いてアクセスするために、金属、プラスチック、または木の厚板がＦＲＰグリッドに直接取り付けられる。
ｍ．これらの厚板は、通路厚板をＦＲＰグリッドに固定する、取り付けクリップを有する。
ｎ．厚板は、カップリングの上に架け渡して、グリッドの移動の抑制を加え得る。
ｏ．カートまたは車輪付車両を、ＦＲＰ鉄筋レールの上をケーブルおよびモータシステムによって案内および／またはけん引することができる。例えば、カートに取り付けられた小型モータ付きウインチが、列に並列しておりかつそれらの間に延びている小型ケーブルにクリップ留めされ得る。これは、カートおよび乗り手を、モータおよびケーブルガイドアシストによって支援および指向されるパネルの間にある「島」の間隔をナビゲートすることを可能にする。
ｐ．一実施形態では、通路は、メンテナンスが必要とされる場合に「必要に応じて」ソーラーパネル列の間に配置される。これは、現在アクセスされているフローティングソーラーシステムの一部分だけしか通路を有しないので、完成したシステムの重量を低減させる。次いで、これらの通路厚板は、使用しない場合に取り外して別の場所に配置することができる。一実施形態では、通路厚板は、南北通路に沿った永続的な固定だけである。これらは、典型的には、直列に接続されたソーラーモジュールストリングの始点および終点に配置される。
【0097】
本発明の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の参照記号が類似の要素を示し、本発明を実施する特定の実施形態を例示として示す添付の図面を参照する。これらの実施形態の説明は、当業者が本発明を実施することを可能にするのに十分に詳細である。当業者には、他の実施形態を利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、電気的、機能的および他の変更を行うことができることが理解される。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図22D】
【図22E】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【国際調査報告】