業界ニュース

大きく変わった太陽光発電の「設計ガイドライン」、押さえておくべきポイントは？

Aug 27, 2019

太陽光発電システムの長期耐久性を高め、安全を確保するための「設計ガイドライン」が2年ぶりに改訂された。「PV2019太陽光発電フォーラム」で行われた構造耐力評価機構・高森氏の講演をもとに、生まれ変わった設計ガイドラインのポイントを整理する。 2019年07月29日 07時00分公開 [廣町公則，スマートジャパン] 太陽光発電の安全性向上に向けて、架台の設計に関する「地上設置型太陽光発電システムの設計ガイドライン2019年版」が2019年7月9日に公開された。設計ガイドラインの策定はNEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）のプロジェクトの一環として2016年にスタートし、太陽光発電協会と奥地建産が受託事業者として参画するかたちで、翌年「地上設置型太陽光発電システムの設計ガイドライン2017年版」としてまとめられた。今回発表された2019年版はこれを改訂したもので、架台や基礎の強度、腐食進行などに関する実証試験結果を反映させるとともに、太陽光発電の安全性に対する社会的関心の高まりを受け、2017年版にはなかった要素も多数盛り込まれることとなった。 50年に1度の災害を設計のベースにはじめに高森氏は、設計ガイドラインにおける構造設計は「許容応力度設計」に基づいているとして、十分な余裕をもって設計することが重要であると話す。許容応力度設計とは、設計荷重レベルの荷重を受けても元に戻ることを基本とするもので、部材が破壊する荷重（最大荷重）を基にするものではない。さらに、50年に1度程度のまれに起こる大規模な地震・暴風・大雪を想定して、許容応力度設計を行わなければならず「これまで被害がなかったから大丈夫」などという発想ではいけないと説く。「PV2019太陽光発電フォーラム」（主催：太陽光発電協会主催、会場:パシフィコ横浜）において、設計ガイドライン改訂作業の事務局を務めた構造耐力評価機構の理事・高森浩治氏が、2019年版について解説した。2019年版は8章からなり、主な改訂内容は「5章使用材料」の新設、および「6章架台の設計」「7章基礎の設計」「8章腐食防食」の全面的な更新だ。全体のボリュームは、2017年版の1.5倍にも及ぶという。また、構造設計に有用な情報提供を目的に、「技術資料」や「設計例」の充実も図られた。アルミ架台の導入に指針与える新設された章である「使用材料」においては、従来前提とされていた鋼材に加え、アルミニウム合金材やコンクリートについても記された。アルミニウム合金材に関しては、「使用される目的・部位・環境条件・耐久性等を考慮して適切に選定する」とともに、材質・形状・寸法は原則として「アルミニウム建築構造設計基準・同解説」（アルミニウム建築構造協議会）に従うことが求められている。ただし、海外からの輸入材は、この基準に合わない場合もあるので、強度特性や耐久性を十分に確認した上で使用しなければならないという。続く「架台の設計」では、安定構造を実現するためのポイントを整理する。基礎については、柱脚部に作用する水平力によって杭頭部に変位が生じ、この変位により上部の架台やアレイが損傷するケースがあることを指摘。架台の実情を反映したモデルを使って構造解析を行い、各部材および接合部の剛性を適切に評価することが重要であり、特に杭基礎の場合は杭の変位に考慮した上部構造のモデル化を行うことが推奨される。アルミニウム合金製架台においては、「構造耐力上の主要な部分に用いるアルミの板圧は1mm以上」とされる。熱処理によって強度を高めたアルミニウム合金の場合は、「脆（ぜい）性的に破壊しやすくなる傾向」にあるので、部材断面に余裕を持たせることが望ましいとのこと。また、溶接をする場合や「鋼材に比べて支圧強度が低い」場合は、「母材と溶接影響部では許容応力度が異なる」ことに留意する必要もある。傾斜地ならではの荷重にも注意喚起「基礎の設計」では、基礎のタイプを直接基礎（独立基礎・連続基礎・べた基礎・地盤改良工法）、杭基礎（支持杭・摩擦杭・杭状補強）に分類し、それぞれに指針を示す。2019年版では、新たに「杭基礎設計における水平抵抗力および水平変位」などについても詳述されている。例えば、「地表面変位が0.1D以上あるいは1cm以上変位すると予想される場合は、水平変位が予想される変位を超えるまで載荷することが望ましい。この時、短期荷重条件による水平変位によって、架台部材、接合部、杭頭接合部などが、許容応力度以下であること、杭体は腐食しろを除いた有効断面で許容応力度以下であることを確認する」ことが必要であるとする。また、「強風時の負圧による引き抜き力に特に留意」して設計を行わなければならないと指摘する。強風対策は、設計ガイドラインが一貫して重視しているテーマの一つだが、2019年版では「傾斜地での風速増加」についても注意を促す。山の斜面など傾斜地に設置された太陽光発電設備において、斜面の途中と登りきったところでは受ける風圧が変わってくる。風が下から吹き上がってくるときに速度が増し、斜面の上に行くほど風圧もアップしているのだ。高森氏は、「例えば、15度ほどの傾斜の場合、風速は2割くらい早くなります。風速が2割増加するということは、荷重はその2乗に比例するので、4割増加することになります。設計上想定していた荷重の1.4倍がかかるわけですから、斜面を登り切ったところで被害が起きるケースも出ている」と話す。「一般には、風圧荷重が大きい地域では架台の傾斜角を低くする、つまり水平に近くしてやると荷重が下がる。逆に、雪の多い地域では架台の傾斜角を大きくすることで、積雪を減らし、荷重を下げることができる。こうした基本を踏まえつつ、それぞれの設置環境に合わせた設計をしていくことが大切なのです」（高森氏）正しい設計で長期安定運用を「腐食防食」に関しては、架台に雨がかからないことから生じる悪影響に注意を促す。架台は、太陽光パネルが屋根となるため直接雨に打たれることは少ないが、雨がかからないことで、かえって腐食が進んでしまうこともあるという。通常、雨は材料表面をぬらし、腐食を促進する（均一腐食）が、環境によっては大気汚染物質（飛来塩分や工場の排ガスなど）を洗い流し、腐食を抑制する効果もある。同様に、雨がかからないことで、大気汚染物質が架台表面に蓄積し、腐食が促進されてしまうことも考えられる。暴露試験の結果からもこのことは明らかであり、腐食を抑制するためには、「周辺環境を考慮した適切な材料を選び、有効な防食処理を施して使用することが必要である」と結論づける。腐食対策は、メンテナンスを考えることに直結する。「課題は長期耐久性です。設計のときにしっかり考えておかないと、後で大変なことになりかねません。もし、杭が土中で想定以上に錆（さ）びたら、メンテナンスもできなくなってしまいます」（高森氏）法の基準はあまでも最低基準にすぎない、と高森氏は続ける。「時間が経てば性能は下がって...
続きを読む
経産省、事業用低圧太陽光の「仕様規定化」「土砂流出の防止」、電技解釈を改正

Jul 18, 2019

経済産業省は7月12日、新エネルギー発電設備事故対応・構造強度ワーキンググループ（WG）の会合を開き、事業用低圧太陽光の技術基準の見直しなどに関して議論し、「仕様規定化」「土砂流出の防止」に関して、具体的な法規制の改正案を示した。同WGでは、これまでの会合で、連系出力50kW未満の事業用低圧案件のなかに、安全上、必要な性能を満たしていないケースがあることが指摘され、その対応の方向性として、部材・設計・設置方法などの「仕様」を定め、それを原則化することを検討してきた。これを受け、12日の会合では、「電気設備の技術基準の解釈」（電技解釈）に関し、２つのテーマでの改正案が示された。１つは、新たにアルミニウム合金製架台の仕様を例示し、これを「規定化」した。もう１つは、新たに「敷地の土砂流出などを防止する措置を講ずること」を条文に盛り込む。具体的には、第46条第3項にアルミ架台の仕様を例示し、第200条第2項第二号で、第46条第3項に従って施設することを規定する。これにより、実質的な「仕様規定化」となる。ただ、電技解釈前文の規定により、「第46条第3項と同等以上の保安水準を確保できる明確な技術的根拠があれば、同項に従わない設計を否定するものではない」としている。「土砂流出の防止」に関しては、「土地に自立して施設される太陽電池発電設備の支持物の施設による土砂の流出または崩壊を防止する措置を講じること」との条文を新設する。具体的な条文の追加場所は今後、検討するとしている。こちらに関しては、サイトごとに状況が大きく異なるため、排水溝や調整池の設置、法面へのコンクリート吹き付けなど、適用する手法や技術については、事業者の判断に任せることになる。会合で示した改正案に関して、委員から了承を得られたことから、経産省では、今後、パブリックコメントを経て、改正の手続きを進めたいとしている（関連記事：経産省、事業用低圧太陽光を「立ち入り検査」、今後、改善命令も）。
続きを読む
FIT価格の低下は「終わり」ではない、ファーウェイが考える日本の太陽光発電市場の成長展望

May 28, 2019

ICT業界のリーディングカンパニー、HUAWEI（ファーウェイ）は太陽光発電用パワーコンディショナーの分野でも世界トップクラスの実績を誇る。日本においても、その影響力は増すばかりだ。スマートソーラー事業部本部長の張巍巍（ジャンウェイ）氏に、市場の見通しと“次の一手”を聞いた。 2019年04月15日 10時00分公開 [PR／スマートジャパン] HUAWEI製パワーコンディショナーのグローバル出荷量は、3年連続（2015～2017年）で世界第1位を記録している（IHS Markit調査）。累計出荷量は出力ベースで、実に90GW以上に及ぶ。同社の日本法人、華為技術日本（ファーウェイ・ジャパン）のスマートソーラー事業部本部長を務める張氏は、「顧客の現在のニーズに合わせるだけでなく、将来のニーズに応えることを考えて事業展開を図っている」と話す。HUAWEIが各国で、広く受け入れられている理由だろう。張氏は、「市場の変化を先取りした製品、顧客の悩みを解決し、顧客のビジネスを成功に導く、競争力のある製品を提供していくことが使命」だと考えているという。華為技術日本スマートソーラー事業部本部長の張巍巍（ジャンウェイ）氏システム全体のコストダウンを追求日本の太陽光発電市場について張氏は、「この先も成長を確信している」として、次のように述べる。「FIT価格の下落を懸念する声も聞こえてきますが、それは日本だけで起きていることではありません。欧州ほか再エネ先進各国も、同様の経験をしてきました。FIT価格が下がっても、成長することはできるのです」。そして、そのために欠かせないのは、「太陽光発電システム全体でコストダウンを図っていくこと」だという。設備機器それぞれのコストはもちろんだが、「イニシャルコスト・O＆Mコストともに、発電所全体のコストをトータルに考え、スマート化・高効率化により、収益性を高めていくことが重要」なのだと強調する。 HUAWEIでは、これを実現する中核としてパワーコンディショナーを位置づけ、「スマート・ソーラー・ソリューション」を提供する。同社ならではの最先端のICT技術を太陽光発電事業に生かし、新たな価値を創出しようとするものだ。低圧向け・メガソーラー向け、それぞれにおいて「発電量の最大化」と「初期費用の低減」を両立。併せて「優れた施工性」「O＆Mの低コスト化」「高い安全性・信頼性」を実現する。例えば、すべてのHUAWEI製パワーコンディショナーには、マルチ回路MPPTが採用されており、ストリングのミスマッチや日陰の影響を低減。また、独自の自然放熱技術により外部冷却ファンを不要にし、消費電力の削減とメンテナンス性の向上を可能にした。IP65に準ずる完全密閉設計と相まって、圧倒的な信頼性を確保している。軽量コンパクト設計で施工性に優れているので、設置コストも抑えられる。もちろん、基本となる発電効率は、業界最高水準だ。 IV（電流・電圧）特性によるスマート診断にも対応し、発電所の全ストリングをオンラインで自動的に測定・分析することができる。ストリングの全数スキャンも遠隔で行い、異常ストリングの特定が可能。O＆M効率を上げ、発電ロスの抑制とメンテナンスコストの削減を実現する。過積載率300％を実現する超小型パワコン次の一手としては、「厳しいFIT環境下でも、より高い収益性を確保できる新製品」を発売する。その１つが、低圧向け単相パワーコンディショナーだ。小型軽量で人気の現行機種を、さらに進化させた第二世代モデルとなる。「これまでの製品は最大200％の過積載率でしたが、新製品では最大300％までの過積載が可能です。これにより、顧客の収益を20％アップさせることができます」（張氏）というから魅力的だ。HUAWEIならではのマルチ回路MPPT技術もあり、分散した狭い土地でも、有効に太陽光パネルを設置することができる。サイズはいっそう小さくなり、幅365mm×高さ365mm×奥行156mmを実現した。重さは12kgで、作業者1名での設置も容易。本体カバーを開けずに配線工事ができる着脱式コネクタなど、現行機種で評価の高いポイントは、そのままに継承される。そこには、設置コストを抑えて簡単に取り付けられる施工性の良さや、安全で管理しやすいシンプル設計など、HUAWEIならではこだわりが息づいているという。この他にも、両面発電パネルとの最適化を図ったパワーコンディショナーや、発電所の効率を引き上げる新タイプの1500Vパワーコンディショナーや自家消費システムなど、これからのニーズを見据えた様々な製品が発売の日を待っている。研究開発スタッフ8万人の総合力 HUAWEIは全世界に約18万人の従業員を擁しており、そのうちの4割以上に当たる約8万人が研究開発に従事している。そして毎年、売り上げの10％以上を研究開発費に充てているという。これから5年間、10兆円を開発費用として投資する予定。HUAWEIの品質と信頼性は、こうした体制に支えられているのだ。世界14カ所のラボが連携し、グローバルに研究開発を進めているという「HUAWEIは、ICT業界のリーディングカンパニーとして20年以上蓄積してきたICT技術を駆使して、太陽光発電と複数分野にまたがる融合技術を生み出し続けています。パワーコンディショナーについても、情報・通信機器など他分野との共同研究は少なくありません。HUAWEI製パワーコンディショナーの独創性は、ここに起因しているといえるでしょう。私たちは、いつも、1＋1＞2以上になることを目指して研究開発に取り組んでいるのです」（張氏）。さらに、世界14カ所のラボが連携して、グローバルに研究開発を進めている。例えば、パワーコンディショナーのアーキテクチャーはドイツのニュルンベルク、ソフトウェアやアルゴリズムはスウェーデンのストックホルムで開発された。そして、開発から出荷に至るまでには約1400項目もの検査が課せられ、品質と信頼性が担保される。こうした試験とは別に、実際、HUAWEIのパワーコンディショナーは世界各地の過酷な環境下でも使われてきた。サウジアラビアやインドの60℃近くになる灼熱地帯や、空気の薄い海抜4000m以上の高所など、厳しい自然環境のもとでも正常運転を続けている。こうした実績こそが、その品質と信頼性、耐候性や耐久性を証明しているといえるだろう。安心を育むカスタマーサポート「HUAWEIはカスタマーサポートも充実している」と張氏は胸を張る。「製品の購入日から最終的に廃棄する日まで、顧客にオールライフサイクルのアフターサービスとメンテナンスを提供しています。世界170カ国にグローバルサービスセンターを設置しており、ユーザーはいつでもどこでもアフターサービス、技術サポートなどを受けることができます。国内のアフターサービス体制も充実しており、日本各地に拠点を設けて、迅速な対応...
続きを読む
ソーラーシェアリングの普及を後押し、神奈川県が事業支援プランを公募

Nov 02, 2018

神奈川県は、再生可能エネルギー等の導入の加速化を進めており、その一環として営農を続けながら太陽光発電を行うことができるソーラーシェアリング（営農型発電）の普及促進を図っている。ソーラーシェアリングの事例出典：神奈川県民間事業者がソーラーシェアリングの導入を検討している人に対し、栽培に適している作物の提案や、融資制度の紹介、国への事業計画認定申請、農地の一時転用許可申請など各種申請手続きの支援を、ワンストップでサービス提供していく新たな取り組みを始める。それに合わせて2018年10月から、民間事業者からワンストップでサービスを提供するための具体的なプランの募集を開始した。応募資格は、神奈川県内に現に事業所を有する事業者、またはそうした事業者を含む複数事業者からなる共同体で、応募期間は2018年11月16日まで。応募方法は神奈川県のホームページから申請様式ダウンロードし、必要事項を記入の上、郵送または持参する。提出先は神奈川県産業労働局産業部エネルギー課太陽光発電グループ（横浜市中区）まで。民間事業者から提案されたプランは「かながわソーラーシェアリングバンク」に登録し、2018年12月上旬頃に同県のホームページなどで公表する予定だ。かながわソーラーシェアリングバンクの概要出典：神奈川県
続きを読む
太陽光発電でイチゴを栽培、世界初の竹バイオマス発電にも挑む

Feb 28, 2017

山口県では米をはじめ野菜や果物など多彩な農作物の生産が盛んだ。最近ではイチゴの栽培にも力を入れている。県の農林総合技術センターでは2015年12月から2016年3月まで、太陽光発電を利用した省エネ型のハウスを使ってイチゴの栽培実証に取り組んだ。ハウスの屋根にフィルム型の太陽光発電シートを搭載して、日中に発電した電力をハウス内の暖房に利用する（図1）。太陽光発電シートでは最大1.6kW（キロワット）の電力を作ることができる。発電した電力を蓄電池に貯めながら夜間にも供給できる仕組みだ。日中に太陽光が降り注げば、ハウス内には余剰熱が発生する。この余剰熱の暖気をダクトで吸い込んで蓄熱する仕組みも導入した。イチゴの栽培場所の下に設けた石の層に蓄熱する。夜になってハウス内の温度が下がると放熱して、イチゴを下から温めることが可能だ。太陽光のエネルギーをイチゴの栽培に最大限に生かせる。フィルム型の太陽光発電シートは県内各地の農園でも利用中だ。周南市にある観光農園では2016年3月から、ブドウやナシを栽培する農園にサルの侵入を防ぐ目的で導入した。 3カ所の農園のうち2カ所にフィルム型の太陽光発電シートを設置して、1カ所には超小型の小水力発電機を園内の水路に設置した。 1枚の太陽光発電シートで270Wの電力を供給できる。一方の超小型の小水力発電機の発電能力は4.8Wと小さい。この程度の電力でも、農園の周囲にめぐらした電気柵でサルの侵入を防ぐことが可能だ。山口県では補助金を交付して、小規模な太陽光発電や小水力発電を農村に広めてきた。周南市の導入事例はフィルム型の太陽光発電シートでは5カ所目に、超小型の小水力発電機では7カ所目になる。
続きを読む