JP2004225280A

JP2004225280A - 緑化太陽電池システム

Info

Publication number: JP2004225280A
Application number: JP2003011696A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Tajima; 常雄田島; Takayoshi Imai; 隆良今井; Toru Kojima; 小嶋　　徹; Teruhiro Sakamoto; 彰宏坂本; Takushi Hashimoto; 卓志橋本; Takuji Nomura; 卓司野村
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd; Tajima Roofing Inc
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd; Tajima Roofing Inc
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】ヒートアイランド現象抑制効果を有する植物群と、二酸化炭素発生抑制効果を有する太陽電池システムとを同一屋根面上に併設するシステムにおいて、植物群の影による太陽電池の受光阻害を防止し、さらに、架台側面方向の風圧力による太陽電池システムの飛散を防止する。
【解決手段】植物群の平均高さを太陽電池の平均高さより低く設定する。また、架台側面への風圧力を低減するために、架台側面に植物群を隣接して配置し、また、架台側面の通風面積の半分以上を植物群、断熱材、保湿性材料で覆う。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートアイランド現象抑制効果を有する植物群と、二酸化炭素発生抑制効果を有する太陽電池とを併設する緑化太陽電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年問題となっている人口密集都市部のヒートアイランド現象を抑制するためビル等の建造物屋上に植物を植え緑化することが昨今行われている。また、化石燃料によらない、すなわち二酸化炭素発生を伴わず環境負荷の低い発電技術として太陽電池が実用化されてきている。この両者を併設する方法として、ビル屋上に植物、壁面に太陽電池を設置する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、勾配屋根の一面に植物、他面に太陽電池を設置する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、植物、太陽電池共に太陽光の受光が効果発現の必須要件であるにもかかわらず、両特許とも少なくともどちらかの受光量が少なくなる設置方法であり、略同一平面上に植物と太陽電池を併設する設置方法が提案されていなかった。これは、双方の影の悪影響を解決しえなかったためと推察される。また、太陽電池システムに作用する風圧力は建物高さが高くなるほど強くなり、例えば、風圧力は、建物の高さが１６ｍ以下の部分は高さの二乗根に比例、１６ｍを超える部分は高さの四乗根に比例する（例えば、非特許文献１参照。）。従って、これは、高層建築における太陽電池システムの固定方法が高価になるためと推察される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３６４１３７公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−２０６３４９公報
【０００５】
【非特許文献１】
「太陽光発電システムの設計と施工（改訂２版）」（編者：太陽光発電懇話会、発行者：株式会社オーム社、発行所：株式会社オーム社、平成１２年２月１０日発行）頁１１５〜頁１１６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの現状を鑑み、植物と太陽電池双方の影の悪影響を解決し、太陽電池システムの安価な固定方法を実現することにより、略同一平面上に植物と太陽電池を併設しうる設置方法を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、同一屋根面上に、架台を設置し該架台上に太陽電池モジュールを固定してなる太陽電池システムと植物群とを併設するシステムにおいて、該架台の少なくとも側面と植物群とが実質的に隣接した緑化太陽電池システムを内容とするものであって、太陽電池モジュールに起因する影が植物群の育成阻害になることを防止し、また植物の防風力によって太陽電池システムに作用する風圧力を低減せしめるものである。
【０００８】
本発明の第２は、植物群の平均高さが太陽電池受光面の平均高さより低く、かつ架台側面の通風可能面積の半分以上を植物群が覆う緑化太陽電池システムを内容とするものであり、植物の防風力によってより確実に太陽電池システムに作用する風圧力を低減せしめるものである。
【０００９】
本発明の第３は、近接する植物群と太陽電池モジュールの間、及び又は太陽電池モジュールの間、及び又は植物群間に断熱材を敷設し、かつ断熱材の屋根面からの高さが太陽電池モジュールより低く、断熱材が該太陽電池システムの通風可能面積の半分以上を覆う緑化太陽電池システムを内容とするものであって、断熱材の防風力によって太陽電池システムに作用する風圧力を低減せしめるものである。
【００１０】
本発明の第４は、近接する植物群と太陽電池モジュールの間、及び又は太陽電池モジュールの間、及び又は植物群間に保湿性材料を敷設し、かつ保湿性材料の屋根面からの高さが太陽電池モジュールより低く、保湿性材料が該太陽電池システムの通風可能面積の半分以上を覆う緑化太陽電池システムを内容とするものであって、保湿性材料の防風力によって太陽電池システムに作用する風圧力を低減せしめるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における屋根とは、ビル、家屋等を含む建築物の屋根を示すが、本発明の効果を最大限に発現せしめるためには傾斜の少ない屋根、すなわち陸屋根が好ましい。
【００１２】
本発明における太陽電池は、有機系、化合物半導体系、シリコン系などが例示でき、また形態別には結晶系、多結晶系、薄膜系などが例示でき、さらにはそれらの複合系、例えば結晶系と薄膜系の複合態様、多結晶系と薄膜系の複合態様も例示できる。本発明においては、太陽電池モジュール受光面の屋根面からの平均高さが植物群の平均高さより高いことを要件とする場合、太陽電池の設置傾斜角が低角度である方がより植物群の高さの選択自由度が増すことから、太陽光が低角度で入射する際にも発電効率が著しく低下しにくい太陽電池を選択することが好ましく、薄膜シリコン系及び薄膜シリコン系と多結晶シリコン複合系とが好ましい態様として例示できる。
【００１３】
本発明における太陽電池システムとは、太陽電池モジュール、配線、太陽電池固定具または固定架台及び配線接続機材、インバーター、コンバーターの全てまたは一部から構成され、発電された電力を長期間有効利用しうる形態を示す。
【００１４】
本発明における架台とは、太陽電池モジュールを固定するための継子部やボルト穴等を有する金属材料やセメント成型物等の剛直体及び架台を屋根に固定するための継子部やボルト穴等を有する金属材料やセメント成型物等の剛直体であり、太陽電池モジュールを固定するために複数個または複数種の材料を用いることも含まれる。一般的には、棒状材料の長手方向に太陽電池モジュールを複数枚固定し１架台に複数の太陽電池モジュールを固定して用いられるが、本発明においては１架台に１モジュールを取付ける方式も含まれる。
【００１５】
本発明における植物群とは、１種類または２種類以上の植物を示す。植物には広葉樹、常緑樹、落葉樹、針葉樹、竹等の樹木及び離弁花類植物、合弁花類植物、単子葉類植物、裸子植物、シダ植物、コケ植物、等が例示できる。本発明では比較的成長高さが低く、手入れが容易な植物が好ましく、特に多肉植物（サボテン）が好ましい態様の一つであり、ユリ科ハオルシア属、ユリ科ガステリア属、リュウゼツラン科アガベ属、メセン科リトップス属などが例示できる。最も好ましい植物としては、常緑多年草であり、特にベンケイソウ科セダム属（学名セダム）が例示でき、さらに詳しくはリトルゼム、フィリオノマンネングサ、玉蓮、玉菜、宝樹、大唐米、ヒントニー、プロリフェラ、銘月、ブレビフォリウム、オーロラ、八千代、カメレオンなどが例示できる。また、植物の発病、色調等を考慮すると複数種の植物を設置することが好ましい。
【００１６】
本発明における断熱材には、発泡体、例えば発泡スチレン、発泡エチレンプロピレン共重合体、発泡ウレタン等の有機物発泡体及びそれらに金属板、紫外線カット塗料、耐光性材料等を付与したもの、発泡セメント、軽石などの無機質発泡体などが例示でき、さらには中空セメント成型物、中空樹脂成型物、断熱ブロック、及び空気を内包するように積上げられた小石層などが例示できる。
【００１７】
本発明における保湿性材料とは、雨水を保持し、高温時に雨水の気化熱によって周囲を実質的に冷却せしめる材料であって、吸水性ポリマー、連通気泡発泡体、空隙を内包するように積層された粉末体などが例示できるが、価格、耐久性の観点から土や砂が好ましい。
【００１８】
本発明における太陽電池モジュールの高さ、植物群の高さについて図を用いて説明する。図１は太陽電池システムと植物群の配置について例示しており、屋根４、太陽電池モジュール１、植物群３で構成されている。図２は太陽電池モジュール１の屋根面からの高さ及び植物群３の高さを示しており、ここで太陽電池モジュール受光面の屋根面からの平均高さｂは、太陽電池モジュールの最低高さをｂ１、最高高さをｂ２とした時、数１で表される。
【００１９】
【数１】

【００２０】
また植物群の屋根面からの平均高さａは、各植物単体の高さの個数加重平均によって規定される高さである。本発明において、太陽電池モジュール受光面の屋根面からの平均高さｂは、植物群の屋根面からの平均高さａより高いことが好ましい。これは、植物群に起因する影が太陽電池モジュールの受光面に発生し、太陽電池モジュールが受光阻害をきたすのを防止するためである。
【００２１】
本発明における架台の側面及び架台側面の通風可能面積について図を用いて説明する。図３は図１中矢印Ａ方向の部分矢視図である。この例の場合、架台側面５は太陽電池列の側面を示す。上述のごとく一般的に架台は、棒状材料を用い構成するので、架台側面５は通風可能状態であり、本発明ではこの面積を通風可能面積と称する。他方、架台側面の一部または全部が板材等で構成され通風不可能な場合には、架台側面面積の一部が通風可能面積となる。図３中に示す通風方向に垂直な方向にも通風は可能ではあるが、架台が棒状材料である場合、架台側面側の通風可能面積のほうが大きく、本発明の着眼する面となる。太陽電池システムは、太陽電池モジュール上面を通過する風により発生する負圧力を定量的に想定し、飛散を防止しうる強度で屋根に固定するよう設計、施工される。しかしながら、架台側面方向の通風によって発生する風圧力は定量的に想定しにくく、より安全率を考慮した強固な即ち高価な太陽電池システムの固定設計、施工となり経済的に問題となる。これを解決する方法として、架台側面を板材で覆い通風可能面積を低減することが例示できるが、以下３点の問題がある。（１）架台重量が増加し、屋根耐荷重上の問題が発生する可能性がある。（２）架台が高価になる。（３）太陽電池モジュールと屋根の間の空気が高温になり、屋内の冷房負荷が増加する。本発明によれば、植物群、断熱材、保湿材を架台側面に隣接配置するか、またはこれらを通風可能面積の半分以上を覆う状態に配置することにより、架台側面方向の通風によって発生する風圧力の問題は解決することが可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
同一屋根面上に太陽電池システムと植物群とを併設する緑化太陽電池複合システムにおいて、植物群の影による太陽電池の発電阻害を防止できる。また架台側面方向の通風によって発生する風圧力の問題は解決し安価な架台を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池システムと植物群との配置を示す平面図
【図２】屋根面からの太陽電池モジュール１の高さ及び植物群３の高さを示す斜視図
【図３】太陽電池システムの矢視図
【符号の説明】
１太陽電池モジュール
２架台
３植物群
４屋根
５架台側面

Claims

同一屋根面上に、架台を設置し該架台上に太陽電池モジュールを固定してなる太陽電池システムと植物群とを併設するシステムにおいて、
該架台の少なくとも側面と植物群とが実質的に隣接してなることを特徴とする緑化太陽電池システム。
該植物群の平均高さが該太陽電池受光面の平均高さより低く、かつ架台側面の通風可能面積の半分以上を植物群が覆うことを特徴とする請求項１に記載の緑化太陽電池システム。
近接する植物群と太陽電池モジュールの間、及び又は太陽電池モジュールの間、及び又は植物群間に断熱材を敷設し、かつ該断熱材の屋根面からの高さが太陽電池モジュールより低く、該断熱材が該太陽電池システムの通風可能面積の半分以上を覆うことを特徴とする緑化太陽電池システム。
近接する植物群と太陽電池モジュールの間、及び又は太陽電池モジュールの間、及び又は植物群間に保湿性材料を敷設し、かつ該保湿性材料の屋根面からの高さが太陽電池モジュールより低く、該保湿性材料が該太陽電池システムの通風可能面積の半分以上を覆うことを特徴とする緑化太陽電池システム。