JP6842743B2

JP6842743B2 - ソーラーシェアリングシステム

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Publication number: JP6842743B2
Application number: JP2020065456A
Authority: JP
Inventors: 隆司垣本
Original assignee: 隆司垣本
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2040-04-01
Also published as: JP2020184987A

Description

本発明は、農地に太陽光を採光して陽性植物の生育を可能とするとともに、発電を行うことができるソーラーシェアリングシステムに関するものである。

近年、農地の上にヤグラなどの支柱を建て、その上にソーラーパネルを設けて太陽光発電しながら営農を継続する、いわゆるソーラーシェアリングシステムが提唱されている。このソーラーシェアリングシステムにおいては、農業を継続しながら太陽光発電を行うことが可能であるため、太陽光発電のために耕作地を放棄したり離農したりする必要はなく、継続的な営農が可能である。一方、このようなソーラーシェアリングシステムでは、ソーラーパネルを農地の上に設置するため、太陽光による日照が制限され、日当たりを好む陽性植物や半陽性植物の生育を阻害することになる。

特許文献１には、ソーラーパネル内に複数の透光部を設けて、太陽光発電を行うとともに、農地への日照を考慮した構成が記載されている。
また、特許文献２には、太陽電池の裏側にＬＥＤを取り付けて植物に光をあてて植物を生育させる構成が記載されている。

特許文献１：特開２０１８−０８２１３３号公報
特許文献２：特開２０１８−０９３８５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、透光部を通して太陽光が農地に差し込むもののソーラーパネルの太陽電池部分による影がなくなるわけではなく、また日射が弱まるため採光が不十分であるという問題点があった。
また、特許文献２に記載のものは、ＬＥＤにより農地に光を照射できるものの、太陽光による植物の生育と比べると、生育した植物を食したときの味に違いがでる恐れがあるとともに、ＬＥＤ設備やＬＥＤ照射のためのエネルギーが必要となり高コストであるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決して、太陽光発電を行いながら、農地全体に太陽光の採光を可能とする安価なソーラーシェアリングシステムを実現することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、農地におけるソーラーシェアリングシステムであって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、
複数の反射板を一列に並べた反射板列と、
複数の前記反射板の傾斜角を調整可能な制御部と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置し、
前記制御部は、前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更可能で、
低仰角の太陽光を葉面上方から照射することが可能であり、
前記農地における植物の生育状態をモニタリングするモニタリング機器を備え、
前記制御部は、当該モニタリング機器によりモニタリングした植物の生育状態に基づいて、前記反射板の傾斜角を調整して成長遅れ領域への日照時間を増やすことを特徴とするソーラーシェアリングシステムを提供するものである。

この構成により、太陽光発電を行いながら、農地の広い範囲に太陽光の採光を可能とし、従来あった日射ムラを低減する安価なソーラーシェアリングシステムを実現することができる。

この構成により、農地全体にまんべんなく太陽光を照射することができる。また、成長遅れ領域への日照時間を増やすことができる。

前記反射板は、第１反射面と前記第１反射面の裏面に設けられた第２反射面とを備え、前記第１反射面及び前記第２反射面は凸面形状を有している構成としてもよい。
この構成により、東西方向にソーラーシェアリングシステムを配置した場合であっても効率よく太陽光を農地へ採光することができる。

前記制御部は、前記ソーラーパネルの傾斜角と前記反射板の傾斜角との差が９０°となるように制御する構成としてもよい。
この構成により、最も効率よく発電できるとともに、農地に効率よく採光ことができる。

前記制御部は、夜間及び強風時に全ての前記ソーラーパネルと全ての前記反射板とを水平になるように各傾斜角を０°に制御する構成としてもよい。
この構成により、突然の天候の急変にも対応してソーラーシェアリングシステムの破損を防止することができる。

前記農地又は前記農地周辺に潅水用蛇口を設け、前記反射板に向けて放水し反射した水が農地に潅水可能である構成としてもよい。
地面近くに潅水用蛇口を設けることにより、当該潅水用蛇口から水を反射板に放水し、反射板で反射した水を農地に潅水することができる。
また、当該ソーラーシェアリングシステムの上部に潅水用蛇口を設けることにより、農地に潅水できるとともに、ソーラーパネルを洗浄することができる。
また、日照り続きの天候時や、例えば、夜明け後の日照とともに光合成が始まるため、夜明け前に潅水する構成としても良い。その際、反射板の角度を制御することで農地全体に潅水することができる。

前記農地又は前記農地周辺の地面近くに光源を設け、前記反射板に向けて光を照射し反射した光が農地に照射可能である構成としてもよい。
この構成により、葉裏にも光を照射できるとともに、当該光源から揺動する反射板に反射させた反射光で夜間であっても農地全体に光を照射できる。また、赤色又は黄色の光とすることで、防虫効果が期待できる。

また、上記課題を解決するために本発明は、農地におけるソーラーシェアリングシステムであって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、
複数の反射板を一列に並べた反射板列と、
複数の前記反射板の傾斜角を調整可能な制御部と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に第１方向に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置した第１システムと、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に第２方向に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置した第２システムと、を有し、
前記第１方向と前記第２方向とは、互いに交差する方向であり、
前記制御部は、前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更可能で、
低仰角の太陽光を葉面上方から照射することが可能であり、
前記農地における植物の生育状態をモニタリングするモニタリング機器を備え、
前記制御部は、当該モニタリング機器によりモニタリングした植物の生育状態に基づいて、前記反射板の傾斜角を調整して成長遅れ領域への日照時間を増やすことを特徴とするソーラーシェアリングシステムを提供するものである。
この構成により、昼間の太陽光発電に加えて朝夕の太陽光発電を行いながら、安価に農地の広い範囲に太陽光の採光を可能とすることができる。

また、上記課題を解決するために本発明は、農地におけるソーラーシェアリングシステムにおける採光方法であって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、複数の反射板を一列に並べた反射板列と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置し、
前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更制御し、
低仰角の太陽光を葉面上方から照射することが可能であり、
前記農地における植物の生育状態をモニタリングし、
モニタリングした植物の生育状態に基づいて、前記反射板の傾斜角を調整して成長遅れ領域への日照時間を増やすことを特徴とするソーラーシェアリングシステムにおける採光方法を提供するものである。

この構成により、太陽光発電を行いながら、安価に農地の広い範囲に太陽光の採光を可能とすることができる。

本発明のソーラーシェアリングシステムにより、太陽光発電を行いながら、農地全体に太陽光の採光を可能とする安価なソーラーシェアリングシステムを実現することができる。

本発明の実施例１におけるソーラーシェアリングシステムを説明する図である。本発明の実施例１における反射板を説明する図である。本発明の実施例１におけるソーラーシェアリングシステムにおける制御部の構成を説明する図である。本発明の実施例１における反射板の揺動を説明する側面図である。本発明の実施例２における反射板を説明する図である。本発明の実施例２における反射板による太陽光の反射を説明する側面図である。本発明の実施例３におけるソーラーシェアリングシステムを説明する側面図である。従来のソーラーシェアリングシステムを説明する図である。本発明の実施例４におけるソーラーシェアリングシステムを説明する図である。本発明の実施例５におけるソーラーシェアリングシステムを説明する図である。本発明の実施例７におけるソーラーシェアリングシステムを説明する図である。

本発明の実施例１について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１におけるソーラーシェアリングシステムを説明する図である。図２は、本発明の実施例１における反射板を説明する図である。図３は、本発明の実施例１におけるソーラーシェアリングシステムにおける制御部の構成を説明する図である。図４は、本発明の実施例１における反射板の揺動を説明する側面図である。

本発明の実施例１におけるソーラーシェアリングシステム５１を図１に示す。農地３には、日当たりを好む陽性植物が栽培されている。その農地３の上に高さが２．５ｍ程度（耕運機が通行できる高さであり、２．５ｍ以上の高さであってもよい）のヤグラ４を組み、ヤグラ４の天井部分に反射板１をｙ方向に一列に並べた反射板列６と、ソーラーパネル２をｙ方向に一列に並べたソーラーパネル列５が取付けられている。それらは、反射板列６、ソーラーパネル列５、反射板列６、ソーラーパネル列５となるように、反射板列６及びソーラーパネル列５を平行に、且つ、反射板列６及びソーラーパネル列５と略直交する方向（ｘ方向）に交互に設けている。このとき、北半球においては、ｘ方向が南方向になるようにソーラーシェアリングシステム５１が設けられ、複数の反射板１は主に南からの太陽光Ｓを農地３へと反射しソーラーパネル２によって影になる領域に採光することができる。ソーラーパネル２は太陽光発電で得たエネルギーを後述する反射板１の揺動や傾斜角の変更駆動に用いることができる。

実施例１においては、複数の反射板１と複数のソーラーパネル２とを南方向（図１のｘ方向）に交互に設けている。つまり、主に太陽光Ｓの日照方向となる南方向に沿って交互に反射板１とソーラーパネル２とを設けることにより、ソーラーパネル２による影の影響を少なくして農地３の広い範囲に採光することができる。

なお、実施例１においては、並べているが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、反射板列６、反射板列６、ソーラーパネル列５、ソーラーパネル列５、反射板列６、反射板列６、ソーラーパネル列５、ソーラーパネル列５となるように、反射板列６及びソーラーパネル列５を複数毎に並べてもよい。つまり１以上の反射板列６及びソーラーパネル列５を略平行に、且つ、交互に並べればよい。

従来は、図８に示すように、ｙ方向に複数のソーラーパネル２を並べたソーラーパネル列５をｘ方向にびっしりと配置している場合が多く、発電は充分に可能であるが農地３に影ができ、採光が不十分であった。このためシイタケなどの陰性植物は生育するが、トマト、スイカ等の陽性植物やブルーベリー等の半陽性植物の生育が阻害されていた。また、採光を考慮してソーラーパネル列５の間に隙間を設けて配置すると、採光は改善されるが発電量が減少し、農地もしくは温室など施設園芸での設備のための電力を消費する構成の場合、買電が必要となる問題があった。これに対して、本発明の実施例１におけるソーラーシェアリングシステム５１は、発電を行いながら、反射板１によりソーラーパネル２によって影ができる農地３に採光できる。

次に、実施例１における反射板１について、図２を参照して詳しく説明する。反射板１は、第１反射面３１が支柱３３にボルトにより取付けられ、第１反射面３１で太陽光Ｓを反射させて農地３に照射する。第１反射面３１は、縦６０ｃｍ×横４５ｃｍのステンレスを凸面形状に構成してより広い範囲に採光が可能である。支柱３３には複数の反射板１が取付けられて反射板列６として、ヤグラ４に回動自在に支持されている。そして、一列の反射板列６における左端の反射板１に駆動杆３４が設けられ、右端の反射板１に駆動杆３５が設けられている。そして、駆動杆３４、駆動杆３５を圧縮又は伸長させることにより支柱３３を回動させて、後述するように一列の反射板列６における第１反射面３１を一定角度範囲の揺動角εにおいて揺動させることができる。これにより一の傾斜角θ（図１参照）において太陽光Ｓを広い範囲に照射できる。また、駆動杆３４、駆動杆３５を圧縮又は伸長させることにより一列の反射板列６における第１反射面３１の傾斜角θを太陽の仰角に連動して追尾するように変更することができる。駆動杆３４、駆動杆３５は、エアーシリンダからなり、後述する制御部２０により駆動させることができる。また、第１反射面３１の裏側には、傾斜計３６が設けられ、揺動角ε（図４参照）や傾斜角θの計測を行う。

反射板１の揺動や傾斜等を行う制御部２０について、図３を参照して説明する。ソーラーパネル２で発電された電力はパワーコンディショナー２１でＤＣ−ＤＣ変換等を行って図示しない蓄電池に蓄積されるとともに、発電量を逐一コンピュータ２４に入力する。風速計２２は、ヤグラ４の天井に近い場所に設けられ、計測した風速をコンピュータ２４に逐一入力する。万一、風速が所定値以上となると反射板１及びソーラーパネル２を水平になるいように制御して風による破損を防止する。

反射板１の第１反射面３１に取付けられた傾斜計３６は重力加速度を計測することにより水平面からの角度をコンピュータ２４に逐一入力する。コンピュータ２４は指示した揺動角や傾斜角通りになっているか、また機器に異常がないかを常に監視する。そして、コンピュータ２４は、図示しないインターネットに接続されており、暦や日時から太陽の仰角や位置を算出し、ソーラーパネル駆動部２５に対してソーラーパネル２の傾斜角φ（図１参照）を出力する。またコンピュータ２４は、反射板駆動部２６に対して反射板１の揺動角εや傾斜角θを出力する。これによって、反射板駆動部２６は、駆動杆３４、３５を駆動させ、反射板１における支柱３３を回動させて第１反射面３１を揺動させるとともに、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角θを変更する。また、コンピュータ２４が反射板１やソーラーパネル２の異常を検知すると管理者のスマホ等に通知する

図４を参照して、反射板１及びソーラーパネル２の動作について説明する。実施例１においては、ソーラーシェアリングシステム５１が南北に配置され、反射板１の第１反射面３１及びソーラーパネル２が南方向（ｘ方向）を向くように配置されている。そして、太陽光Ｓに対して垂直になるように全てのソーラーパネル２を連動して傾斜角φにソーラーパネル駆動部２５が傾斜させる。このとき、反射板１の傾斜角θは、ソーラーパネルの傾斜角φに対して、θ−（−φ）＝９０°となるように傾斜させるのが望ましい。全ての反射板１を反射板駆動方向１１に駆動杆３４、３５を連動して駆動させて上記の角度に傾斜させることにより農地３に効率よく太陽光Ｓを採光することができる。

つまり、ソーラーパネル２及び反射板１の傾斜角が０°のときに、ソーラーパネル２及び反射板１は水平であるとし、空側に傾斜させる角度を正方向としたときに、制御部２０は、ソーラーパネル２の傾斜角φを反射板１の傾斜角θより９０°小さくなるように制御する。

そして、傾斜角θに傾斜させた全ての反射板１を一定角度範囲である揺動角εだけ揺動させる。これにより、農地３全体に太陽光Ｓがいきわたるようになり十分な採光をすることができる。揺動角εはヤグラ４の高さによっても異なるが、±２０°程度が望ましい。この反射板１の揺動は全ての反射板１の支柱３３が連動して行う。
また、反射板１を揺動角εで揺動させることで、防鳥・防虫効果が期待できる。

すなわち、制御部２０は、反射板１を一定角度範囲である揺動角εにおいて揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角θを変更させている。これにより、太陽光Ｓによる日照がある限り、農地３全体にまんべんなく採光することができ、トマト、スイカ等の陽性植物やブルーベリー等の半陽性植物の生育を促すことができる。
また、日差しの強い日中は反射板１で積極的に太陽光を遮光して葉焼けを防止することが可能であるとともに、葉面への一日のトータル日照を担保するために、朝日、夕日を真上から照射し、従来は、斜め光のため遮蔽されていた葉面への照射効率が向上させることができる。
さらに、日差しの強い日中は反射板を水平にして完全に日照を遮蔽する状態と、太陽光仰角に基づく反射板１の適性角度と、の間を適切な間隔で往復させるように制御部２０が制御することで、葉焼けを防止しながら葉面へ一定の日照を確保することができる。

制御部２０は、夜間及び強風時に全てのソーラーパネル２と全ての反射板１とを水平になるように傾斜角φ及び傾斜角θを０°に制御する。これにより、天候の急変等によりソーラーパネル２や反射板１の破損や農地３に異物が混入することを防止できるとともに、冬季の放射冷却や霜を防ぐことができる。

なお、実施例１においては、第１反射面３１が縦６０ｃｍ×横４５ｃｍのステンレスを凸面形状に構成するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、第１反射面３１は平坦であってもよいし、球面形状を有していてもよい。球面形状を有することにより、ソーラーシェアリングシステム５１が南北に配置された場合の朝日や夕日も効率よく農地３に反射させることができる。また、１２０ｃｍ〜１８０ｃｍの横幅を有するステンレスを用いて構成してもよい。さらに、第１反射面３１をステンレスで構成したが、他の金属や合成樹脂で構成してもよいし、鏡やガラスで構成してもよい。

また、実施例１においては、ソーラーパネル２をｙ方向に一列に並べたソーラーパネル列５と、反射板１をｙ方向に一列に並べた反射板列６とを略直交するｘ方向に交互に配置するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、ソーラーパネル列５と反射板列６とを４５°程度の角度を有する方向に交互に配置してもよいし、１２０°程度の角度を有する方向に交互に配置してもよい。少なくともソーラーパネル２を一列に並べたソーラーパネル列５と、反射板１を一列に並べた反射板列６とが平行に、且つ、これらの列に交差する方向に交互に配置すればよい。

また、実施例１においては、図１に示すように、反射板１とソーラーパネル２とをｚ方向に同じ高さに設けているが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、反射板１の高さをソーラーパネル２の高さより低くしてもよい。これにより、太陽光Ｓが真上に近い位置にある場合、反射板１がソーラーパネル２の影になることなく太陽光Ｓを反射できる。また、反射板１の高さをソーラーパネル２の高さより高くしてもよい。この場合、反射板１で反射した太陽光Ｓをソーラーパネル２に照射することもできる。さらに反射板１とソーラーパネル２の相互の高さを可変に構成して農地３にあった高さとしてもよい。

さらに、実施例１においては、全ての反射板１及び全てソーラーパネル２を連動して駆動するように構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、反射板１及びソーラーパネル２をそれぞれ個々に駆動制御してもよい。これにより、農地３で栽培する植物の種類等によって採光の度合いを変えることができる（陰性植物を栽培する場合は、反射板１による採光が少なくなりように制御する。）。また、全てのソーラーパネル２は連動して駆動し、反射板１は個々に駆動するように制御してもよい。さらに、ソーラーパネル２は水平又は一定の傾斜角φに保ち、反射板１のみを揺動及び傾斜角変更の駆動を行うように構成してもよい。これにより、ソーラーシェアリングシステム５１を東西方向に配置した場合等に少ないエネルギーで発電と採光を実現できる。

また、実施例１においては、ソーラーパネル駆動部２５でソーラーパネル２を駆動し、反射板駆動部２６で反射板１を駆動するように構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、一の駆動部でソーラーパネル２及び反射板１を駆動するように構成してもよい。この場合は、ソーラーパネル２の傾斜角φより反射板１の傾斜角θが９０°大きい関係を維持させて駆動すればよい。

このように、実施例１においては、農地におけるソーラーシェアリングシステムであって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、
複数の反射板を一列に並べた反射板列と、
複数の前記反射板の傾斜角を調整可能な制御部と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置したことを特徴とするソーラーシェアリングシステムにより、太陽光発電を行いながら、農地の広い範囲に太陽光の採光を可能とする安価なソーラーシェアリングシステムを実現することができる。

また、前記制御部は、前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更可能である構成により、農地全体にまんべんなく太陽光の採光を可能とすることができる。

さらに、農地におけるソーラーシェアリングシステムにおける採光方法であって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、複数の反射板を一列に並べた反射板列と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置し、
前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更制御することを特徴とするソーラーシェアリングシステムにおける採光方法により、太陽光発電を行いながら、農地全体にまんべんなく太陽光の採光を可能とすることができる。

本発明の実施例２は、第１反射面の裏側に第２反射面を備えている点で実施例１と異なっている。実施例２について、図５、図６を参照して説明する。図５は、本発明の実施例２における反射板を説明する図である。図６は、本発明の実施例２における反射板による太陽光の反射を説明する側面図である。

図５に示すように、実施例２における反射板１０１は、第１反射面３１の裏側に第２反射面３２を備え、第２反射面３２は第１反射面３１とは逆方向に光を反射するように構成されている。第２反射面３２は、第１反射面３１面と同様にステンレスからなり支柱３３にボルトによって取り付けられている。そして、駆動杆３４、３５を駆動（圧縮又は伸長）することにより、支柱３３を支点にして回動し、傾斜角θを変更するとともに、揺動させることができる。また、実施例２においては、第１反射面３１の凸面方向とは逆方向に凸面となるように、第２反射面３２の反射面が構成されている。

実施例２におけるソーラーシェアリングシステム１５１は、主に、ｘ方向が東方向を向くように配置される。そして、第１反射面３１を例えば東向きに、第２反射面３２を西向きに配置する。東から朝日が当たる時間帯は、第１反射面３１に太陽光Ｓを反射させて農地３に採光し、西から夕陽があたる時間帯は、第２反射面３２に太陽光Ｓを反射させて農地３に採光する。これにより、東西にソーラーシェアリングシステム１５１を配置しても効率よく太陽光Ｓを農地３に採光することができる。

なお、実施例２においては、第１反射面３１及び第２反射面をステンレスで構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、他の金属や合成樹脂で構成してもよいし、鏡やガラスで構成してもよい。

このように、実施例２においては、前記反射板は、第１反射面と前記第１反射面の裏面に設けられた第２反射面とを備え、前記第１反射面及び前記第２反射面は凸面形状を有している構成により、東西方向にソーラーシェアリングシステムを配置した場合であっても効率よく太陽光を農地へ採光することができる。

本発明の実施例３は、温室の天井部分に反射板１とソーラーパネル２を配置している点で、実施例１と異なっている。図７を参照して、実施例３について説明する。図７は、本発明の実施例３におけるソーラーシェアリングシステムを説明する側面図である。

図７に示すように、実施例３におけるソーラーシェアリングシステム２５１は、ｘ方向が南方向になるように配置され、温室２０４の天井部分に反射板１とソーラーパネル２を配置している。温室２０４の天井は、南面及び北面に傾斜しており、当該南面にソーラーパネル２を配置し、北面に反射板１を配置している。反射板１は凸面形状を有した第１反射面３１を備えて太陽光Ｓを温室内の農地３に採光することができる。

そして、実施例１と同様に、制御部が反射板１を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角θを変更することで農地３全体に効率よく採光することができる。

なお、実施例３においては、南面にソーラーパネル２を配置し、北面に反射板１を配置するように構成したが、これに限定されず適宜変更が可能である。例えば、南面にソーラーパネル２と反射板１とを略平行に、且つ、交互に配置してもよい。また、ソーラーシェアリングシステム２５１を東西方向に配置し、東面及び西面の双方にソーラーパネル２と反射板１とを略平行に、且つ、交互に配置してもよい。

本発明の実施例４は、農地又は農地周辺に潅水用蛇口を設けた点で実施例１〜３と異なっている。実施例４について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施例４におけるソーラーシェアリングシステムを説明する図である。

実施例４におけるソーラーシェアリングシステム４５１は、農地又は農地周辺の地面近くに潅水用蛇口４６０を備えている。潅水用蛇口４６０は、複数台設けてもよいし、１台でもよい。反射板１に向けて放水して反射した水が農地３に向けて潅水されるように、潅水用蛇口４６０から水を反射板１に向けて放水する。これにより、日照りが続く天候時や夜間を利用して、農地３の植物に潅水することができる。

なお、潅水用蛇口４６０から水を放射して反射板１を介して農地３の植物に潅水する際に、反射板１を揺動させて農地３全体に潅水できるように制御することが望ましい。

また、実施例４においては、農地又は農地周辺の地面近くに潅水用蛇口４６０を備えるように構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、農地又は農地周辺の上方、例えば、ソーラーシェアリングシステム４５１の上部に潅水用蛇口を備えるように構成してもよい。これにより、農地３の植物に潅水することができるとともに、ソーラーパネル２表面を洗浄することができる。

本発明の実施例５は、農地又は農地周辺の地面近くに光源を設けた点で実施例１〜４と異なっている。実施例５について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の実施例５におけるソーラーシェアリングシステムを説明する図である。

実施例５におけるソーラーシェアリングシステム５５１は、農地又は農地周辺の地面近くに光源５６０を備えている。光源５６０は、複数台設けてもよいし、１台であってもよい。光源５６０は、赤色又は黄色のＬＥＤからなる。この光源５６０から赤色又は黄色の光を反射板１に向けて照射し、反射板１で反射した光は農地３の植物に照射される。また、光源５６０を地面近くに設けているため、植物の葉裏にも光を照射することができる。これにより、植物成長用の補光として活用することができるとともに、赤色又は黄色の光を用いていることで防虫効果も期待できる。

なお、光源５６０から光を照射して反射板１を介して農地３の植物に光を照射する際に、反射板１を揺動させて農地３全体に光を照射できるように制御することが望ましい。

また、実施例５においては、赤色又は黄色のＬＥＤを光源５６０として用いることとしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。任意の色のＬＥＤでもよいし、ＬＥＤ以外のランプ等であってもよい。

本発明の実施例６は、前記農地における植物の生育状態をモニタリングするモニタリング機器を備えた点で、実施例１〜５と異なっている。

実施例６においては、農地３における植物の生育状態をモニタリングするモニタリング機器を備え、制御部は、当該モニタリング機器によりモニタリングした植物の生育状態に基づいて、反射板１の傾斜角θを調整する。これにより、成長遅れ領域への日照時間を増やすことができる。

モニタリング機器としては、通常のカメラでもよいし、ＮＤＶＩ機器（Normalized Difference Vegetation Index 植生指標計測機器）や葉色解析機器であってもよい。また、モニタリング機器を設ける位置は、農地３の上方であってよく、例えば、ソーラーシェアリングシステムの上部に取り付けてもよい。

本発明の実施例７は、第１方向ソーラーシェアリングシステムと第１方向と交差する第２方向ソーラーシェアリングシステムの双方を一農地内に設けた点で、実施例１〜５と異なっている。実施例７について、図１１を参照して説明する。図１１は、本発明の実施例７におけるソーラーシェアリングシステムを説明する側面図である。

実施例７におけるソーラーシェアリングシステム６５１は、南Ｓｏ向き（第１方向）に複数の反射板６０１を一列に並べた反射板列と、複数のソーラーパネル６０２を一列に並べたソーラーパネル列とで構成される第１システム６１０を複数備えるとともに、東Ｅ西Ｗ向き（第１方向と直交する第２方向）に複数の反射板６１１を一列に並べた反射板列と、複数のソーラーパネル６１２を一列に並べたソーラーパネル列とで構成される第２システム６２０を複数備える。

これにより、朝夕は、第２システム６２０における複数の反射板６１１を中心に太陽の動きに沿って揺動して農地３に太陽光を採光し、昼間は、第１システム６１０における複数の反射板６０１を中心に太陽の動きに沿って揺動して農地３に太陽光を採光することができる。このため、一日を通して効率的に採光することができる。

第１システム６１０における反射板６０１と、第２システム６２０における反射板６１１とは、任意の駆動構造で傾斜又は揺動させることが可能であるが、一の駆動構造で反射板６０１及び反射板６１１を駆動することもできる。例えば、第１システム６１０における反射板６０１の駆動杆と第２システム６２０における反射板６１１の駆動杆とが移動する制御棒等を連動できるように設けて駆動すればよい。

また、昼間に、第１システム６１０における反射板６０１に太陽光が反射して第１システム６１０におけるソーラーパネル６０２に太陽光が差し込むように反射板６０１の傾斜角θを調整してもよい。同様に、朝夕に、第２システム６２０における反射板６１１に太陽光が反射して第２システム６２０におけるソーラーパネル６１２に太陽光が差し込むように反射板６１１の傾斜角θを調整してもよい。これにより、ソーラーパネル６０２やソーラーパネル６１２の発電量が向上する。

さらに、第１システム６１０における反射板６０１又は第２システム６２０における反射板６１１が近隣の住宅に太陽光が反射しないように、予め禁止傾斜角を設定するようにしてもよい。これにより、近隣の住宅に迷惑がかからないようにソーラーシェアリングシステムを運用することができる。

なお、実施例７においては、南Ｓｏ向き（第１方向）に複数の反射板６０１を一列に並べ、東Ｅ西Ｗ向き（第１方向と直交する第２方向）に複数の反射板６１１を一列に並べるように構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、南半球の場合等では、北向き（第１方向）に複数の反射板６０１を一列に並べ、東Ｅ西Ｗ向き（第１方向と直交する第２方向）に複数の反射板６１１を一列に並べるように構成してもよい。すなわち、第１方向に複数の反射板６０１を一列に並べ、第１方向と直交する第２方向に複数の反射板６１１を一列に並べるように構成すればよい。

また、第１方向と第２方向とは互いに直交する方向でなくてもよい。当該農地の実情にあわせて直交する方向から少しずらせた方向であってもよい。つまり、第１方向と第２方向とは互いに交差する方向であればよい。

さらに、実施例７においては、第１システム及び第２システムをそれぞれ複数備える構成としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、いずれか一方又は双方が一つ備えるのみであってもよい。

このように、実施例７においては、農地におけるソーラーシェアリングシステムであって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、
複数の反射板を一列に並べた反射板列と、
複数の前記反射板の傾斜角を調整可能な制御部と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に第１方向に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置した第１システムと、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に第２方向に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置した第２システムと、を有し、
前記第１方向と前記第２方向とは、互いに交差する方向であることを特徴とするソーラーシェアリングシステムにより、昼間の太陽光発電に加えて朝夕の太陽光発電を行いながら、安価に農地の広い範囲に太陽光の採光を可能とすることができる。

また、午前前半、午後後半の低仰角の太陽光を農地における植物のほぼ真上から照射できるため、従来は斜め光のため日があたらなかった葉面への照射効率を向上させることができる。さらに、高度の低い太陽光は赤色が多くなり、葉面上方からＲ／Ｂ比が高めの光があたることで、硝酸イオン濃度が下がることが期待できる。また、赤色比率が上がることで防虫効果が期待できる。

本発明におけるソーラーシェアリングシステム及びソーラーシェアリングシステムにおける採光方法は、発電を行いながら耕作する農地に広く用いることができる。

１：反射板
２：ソーラーパネル
３：農地
４：ヤグラ
５：ソーラーパネル列
６：反射板列
１１：反射板駆動方向
２０：制御部
２１：パワーコンディショナー
２２：風速計
２４：コンピュータ
２５：ソーラーパネル駆動部
２６：反射板駆動部
３１：第１反射面
３２：第２反射面
３３：支柱
３４：駆動杆
３５：駆動杆
３６：傾斜計
５１：ソーラーシェアリングシステム
１０１：反射板
１５１：ソーラーシェアリングシステム
２５１：ソーラーシェアリングシステム
３５１：ソーラーシェアリングシステム
４５１：ソーラーシェアリングシステム
５５１：ソーラーシェアリングシステム
６５１：ソーラーシェアリングシステム
４６０：潅水用蛇口
５６０：光源
６０１：反射板
６０２：ソーラーパネル
６１０：第１システム
６１１：反射板
６１２：ソーラーパネル
６２０：第２システム
Ｓ：太陽光
θ：傾斜角
φ：傾斜角
ε：揺動角
Ｓｏ：南
Ｅ：東
Ｗ：西

Claims

農地におけるソーラーシェアリングシステムであって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、
複数の反射板を一列に並べた反射板列と、
複数の前記反射板の傾斜角を調整可能な制御部と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置し、
前記制御部は、前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更可能で、
低仰角の太陽光を葉面上方から照射することが可能であり、
前記農地における植物の生育状態をモニタリングするモニタリング機器を備え、
前記制御部は、当該モニタリング機器によりモニタリングした植物の生育状態に基づいて、前記反射板の傾斜角を調整して成長遅れ領域への日照時間を増やすことを特徴とするソーラーシェアリングシステム。
前記反射板は、第１反射面と前記第１反射面の裏面に設けられた第２反射面とを備え、前記第１反射面及び前記第２反射面は凸面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のソーラーシェアリングシステム。
前記ソーラーパネル及び前記反射板の傾斜角が０°のときに、前記ソーラーパネル及び前記反射板は水平であるとし、空側に傾斜させる角度を正方向としたときに、
前記制御部は、前記ソーラーパネルの傾斜角を前記反射板の傾斜角より９０°小さくなるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のソーラーシェアリングシステム。
前記制御部は、夜間及び強風時に前記ソーラーパネルと前記反射板とを水平になるように各傾斜角を０°に制御することを特徴とする請求項３に記載のソーラーシェアリングシステム。
前記農地又は前記農地周辺に潅水用蛇口を設け、前記反射板に向けて放水し反射した水が農地に潅水可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のソーラーシェアリングシステム。
前記農地又は前記農地周辺の地面近くに光源を設け、前記反射板に向けて光を照射し反射した光が農地に照射可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のソーラーシェアリングシステム。
農地におけるソーラーシェアリングシステムであって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、
複数の反射板を一列に並べた反射板列と、
複数の前記反射板の傾斜角を調整可能な制御部と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に第１方向に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置した第１システムと、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に第２方向に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置した第２システムと、を有し、
前記第１方向と前記第２方向とは、互いに交差する方向であり、
前記制御部は、前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更可能で、
低仰角の太陽光を葉面上方から照射することが可能であり、
前記農地における植物の生育状態をモニタリングするモニタリング機器を備え、
前記制御部は、当該モニタリング機器によりモニタリングした植物の生育状態に基づいて、前記反射板の傾斜角を調整して成長遅れ領域への日照時間を増やすことを特徴とするソーラーシェアリングシステム。
農地におけるソーラーシェアリングシステムにおける採光方法であって、
複数のソーラーパネルを一列に並べたソーラーパネル列と、複数の反射板を一列に並べた反射板列と、を備え、
前記反射板列及び前記ソーラーパネル列を略平行に、且つ、当該反射板列及びソーラーパネル列と交差する方向に交互に配置し、
前記反射板を一定角度範囲において揺動させながら、太陽の仰角に連動して追尾するように傾斜角を変更制御し、
低仰角の太陽光を葉面上方から照射することが可能であり、
前記農地における植物の生育状態をモニタリングし、
モニタリングした植物の生育状態に基づいて、前記反射板の傾斜角を調整して成長遅れ領域への日照時間を増やすことを特徴とするソーラーシェアリングシステムにおける採光方法。