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積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証研究

印刷用ページを表示する 掲載日:2017年5月15日更新

 江別市では、市役所本庁舎といずみ野小学校隣地の2カ所の太陽光発電研究施設で「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」研究を行っています。

 第1期研究として、平成21年12月から翌22年3月末日まで経済産業省の平成21年度低炭素社会に向けた技術発掘・社会システム実証モデル事業「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」研究が行われました。

 これが終了した後も、平成22年度から26年度の5カ年、第1期関係6団体【江別市・ほくでんエコエナジー(株)・(株)北弘電社北海電気工事(株)・北電総合設計(株)・北海道科学大学)】が研究会を組織し、通年データを収集する中で研究を継続してきました【第2期研究】。

 第2期までの研究によりモジュールの落雪性能などについて一定の成果を見たことから、終了後の平成27年度からは江別市単独で、残る研究テーマである架台など施設の耐久性を追跡しています【第3期研究】。

江別市役所本庁舎に設置された太陽光発電パネルの写真いずみ野小学校隣接地に設置された太陽光発電パネルの写真
江別市役所本庁舎
 設置したパネルは190ワット×54枚(合計10.26キロワット)で、
一般家庭3軒分相当の電力が得られます。
いずみ野小学校隣地
 設置したパネルは208.4ワット×72枚、190ワット×15枚(合計17.85キロワット)で、
一般家庭5軒分相当の電力が得られます。

 江別市役所本庁舎では、建物の壁面にパネルを設置し、集合住宅のベランダなどへの効率的な設置方法を検証しています(ベランダ設置型太陽光発電システム)。

 また、いずみ野小学校隣地では、傾斜角度を4種類(33度、45度、55度、65度)とした固定式架台、20度と60度に傾斜角度を変更できる可変式架台、パネル裏面にヒーター取付やパネル下部にフレームの出っ張りがないものなど、さまざまなパネルを設置し、地上設置型太陽光発電システムの落雪性能を研究しています(地上設置型太陽光発電システム)。

 市役所本庁舎ロビー、いずみ野小学校玄関ホールにそれぞれ大型モニターを設置し、発電状況をリアルタイムで見られるようになっています(本庁舎では、平日の8時45分から17時15分までご覧いただけます)。

江別市役所本庁舎ロビーに設置された発電状況モニターの写真いずみ野小学校ロビーに設置された発電状況モニターの写真
江別市役所本庁舎ロビーいずみ野小学校ロビー

第2期までの研究成果

江別市役所本庁舎の結果から

江別市役所本庁舎の太陽光パネルの写真 架台イニシャルコストにおいて、壁面設置は屋上設置に比べ、約2分の1のコストで製作可能でした。

 また、75度と90度の2種類のパネルの設置コストを比較すると、90度の方が多少安価でしたが、その差はわずかなものでした。

 平成22年度の1年間の発電電力量は、本庁舎工事の際に養生シートに覆われた期間の欠測により8,200Kwhと、当初予想の8,500Kwhには達しませんでしたが、平成23年度9,140Kwh、平成24年度9,010Kwh、平成25年度8,680Kwh、平成26年度9,140Kwhと予想値を上回る発電をしています。

 75度と90度の発電電力量を比較すると、通年では75度パネルの方が多くなっていますが、積雪期においては、着雪や地上雪面からの反射の影響などにより90度パネルの方が多くなりました。

 平成23~24年度データから単位日射量当たりの発電効率を見ると、4~8月は75度、9~3月は90度が高効率で発電しています。

平成22~24年度データから気温と発電効率の関係を調べ、気温が低いほど発電効率が上がることが実証されました。

 75度、90度パネルともに、予想値を上回る結果となり、冬期間におけるベランダ設置型システムの優位性が実証されました。  

いずみ野小学校隣地での結果から

 モジュール設置角度やモジュール自体の仕様、さらに角度可変架台とさまざまな要素についてデータを収集したいずみ野小学校隣地の研究では、落雪効果を得るためにはパネルの設置傾斜角を45度以上とする必要があることがわかりました。また、パネルの下部にフレームの出っ張りがないタイプのものが、他の仕様と比べて最も滑雪促進効果が期待できることもわかりました。

 一方、同じ45度パネルでも、設置段数を2段から3段に増やすと落雪効果が劣るという結果が出ています。

 夏季20度冬季60度に傾斜角を変えることができる角度可変架台は、33度固定架台の2割増し程度のコストで施工可能でした。発電電力量を33度固定架台と比べると、平成25年度では通年で9%増し、11~3月においては28%増しの発電量となりました。また、角度を変更する時期の最適化についても、平成24・25年度で同じ結果を得たことから、角度変更日(3月29日前後、9月28日前後の年2回)の妥当性が実証されています。

 全パネルの合計発電量を見ると、平成22年度の1年間の発電量は約19,840Kwh、平成23年度18,840Kwh、平成24年度19,840Kwh、平成25年度18,610Kwh、平成26年度20,960Kwhで、当初予想の14,600キロワット時を大きく上回る結果となりました。

参考

研究やその成果の詳細について、以下の資料をご覧ください。

【第1期研究】

平成21年度実証研究パンフレット

平成21年度実証研究パンフレット [PDFファイル/2.72MB]

平成21年度実証研究報告書 ファイルサイズが大きいため、6分割しています。

平成21年度実証研究報告書(1) [PDFファイル/6.45MB]

平成21年度実証研究報告書(2) [PDFファイル/8.18MB]

平成21年度実証研究報告書(3) [PDFファイル/8.58MB]

平成21年度実証研究報告書(4) [PDFファイル/9.58MB]

平成21年度実証研究報告書(5) [PDFファイル/9.72MB]

平成21年度実証研究報告書(6) [PDFファイル/3.11MB]

【第2期研究】

平成22年度「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」報告書[PDFファイル/4.6MB]
平成23年度「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」報告書[PDFファイル/1.8MB]
平成24年度「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」報告書[PDFファイル/1.4MB]

平成25年度「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」報告書[PDFファイル/1.6MB]

平成26年度「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」報告書[PDFファイル/1.5MB]

 ※平成26年度報告書4-2ページおよび4-3ページで第2期研究のまとめを記述しています。

【第3期研究】

平成27年度「積雪の影響を受けない太陽光発電システムの開発・実証」報告書 [PDFファイル/4.18MB]

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