太陽光発電システムは「いかにして太陽光を取り入れることができるか」ということが非常に重要です。日射量に発電量が左右される関係上一つのパネルでできるだけ多くの太陽光を取り入れる必要があるのです。
従来の太陽光発電のソーラーパネルは固定式で太陽が西から東へ沈む間に真正面時に最大発電量を吸収するので、朝と夕方には発電量が低くなっています。
そうした問題を解決できる可能性があるのが「追尾式太陽光発電システム」なのです。今回の記事ではそんな追尾式太陽光発電の概要や仕組み、メリット、、トラブル事例についてを紹介します。
追尾式(追尾架台)太陽光発電とは？
追尾式(追尾架台)太陽光発電とは「追尾」とあるように太陽を追っかけて発電することができる太陽光発電なのです。固定式の太陽光パネルとは異なり、まさに太陽を追っかける(トラッキング)ことのできる太陽光発電システムなのです。
とはいってもただ太陽を追いかけるだけで固定式より発電効率がよくなるというわけではなく、気象状況に合わせた制御が必要になるでしょう。例えば晴天時は太陽と正射するように太陽電池モジュールを制御するなどです。曇天時は散乱光を効率よく集めるように制御するといったものです。
また、追尾式太陽光パネルの安全状況を確認する保安業務もパソコンやタブレットで遠隔でモニタリングも可能な追尾式太陽光発電システムも販売されています。
追尾式太陽光発電はこのような特徴から固定式太陽光発電よりも訳1.5倍の発電効率を誇るとされています。それゆえに追尾式太陽光発電は太陽光発電システムの中では非常に注目を浴びているシステムといえるでしょう。
追尾式架台太陽光発電の仕組み~2つの軸方式~
そんな追尾式太陽光発電ですが、これには2つの種類があります。それは1軸追尾式と2軸追尾式です。軸を変形することで太陽光をトラッキングし逃さないのです。
一軸式
一軸式はその名の通り、一つの軸を起点に東西方向に太陽光を追っかける方式になっています。固定式だと南向きになりますが、東西それぞれ45°で回し、一軸式追尾架台の場合だと東西水平方向に移動します。
太陽光発電は影が日射量に影響を与えますが、日陰防止も一軸式追尾架台は可能になります。日光の入射角が完全に垂直にはなりませんが、太陽の東西方向を追尾するので、一軸式の場合は朝と夕方に発電量が高まります。固定式と比較して1軸式だと20％の発電量UPが見込めるようです。
二軸式
二軸式の追尾式架台では、360°どの向きであっても確度を調整することが可能になります。どのようにして方角を調整するのかといえば、GPSやセンサー、遠隔監視システム等を使用するようです。一軸式と比較すると、軸が2つになり、太陽光に対して直角に回転することで太陽光を追尾します。太陽光が東から西へ沈むのに合わせて軸を基にパネルを回すので発電量を効果的に吸収できます。
二軸式は一軸式と比較して発電量は多く、固定式と比較して二軸式は発電量が50%アップします。デメリットとしては、一軸式と比較してGPSや遠隔操作で監督するので、イニシャルコスト、ランニングコストともに増加します。
また、追尾式架台には自動式のものと半自動式のものが存在しますが、ここでは割愛します。
追尾式架台にするメリット
メリットその①一日の発電量向上し、発電時間も長くなる
一軸式、二軸式問わずに、追尾式架台太陽光発電は、角度を調整することで太陽光を追っかけて効果的に太陽光を吸収できるので、発電量は固定式太陽光発電以上に高まります。
2015年のスマートコミュニティ展での追尾式架台太陽光発電シミュレーションでは、春180%、夏140％、おどろくべきことに冬で470％にもなるとのことで、通年では170％の発電量も実現可能なのです。
これにより太陽光発電が日射量に発電量が左右されるデメリットの解決を図ることができるのです。
発電時間に関しても追尾式架台であれば、全国平均日射時間3.28時間を朝と夕方分吸収できるので、固定式以上に発電時間は長くなります。こちらも固定式太陽光発電の弱点であった朝と夕方の日射量問題を克服できる可能性があります。
メリットその②安全性が高い~悪天候に強い~
追尾式架台太陽光発電の場合、パネルを回転することができます。固定式太陽光発電の問題の一つである「雪が積もってパネルが破損してしまう」という問題を解決することができるのです。
つまりは、雪がパネルの上に積もっても追尾架台だと回転できるので(メーカーによる)、積雪対策も盤石である。また、センサーを駆使した追尾式架台の場合、風害対策も可能になります。強風も発電量を下げる要因になりえますが、センサーを駆使した追尾式架台の場合は発電量を下げないために制御できる仕組みを備えています。
追尾式架台はもちろん太陽光発電なので、メンテナンスは必要です。特に追尾式なので、太陽光の追尾がずれた際には追尾補正をしなければなりません。そうした際に追尾式架台太陽光発電で自動式の場合は難しい設定などは必要ではなくなるのです。
なお、追尾式架台の故障に関してもシリンダー型(円筒型色素増感太陽電池等)を搭載していれば駆動部が増えることに関するデメリットを克服できる可能性もあります。
追尾式架台太陽光発電のデメリット
デメリットその①費用が固定式よりかかる
固定式架台は参入している企業が多いぶん、費用は年々低くなっていますが、一軸式、二軸式ともに追尾式架台は比較的新しい架台になるがゆえにコストはかさむ模様です。固定式架台の単価の相場は訳kw当たりで3万円とされていますが、二軸式ではその6倍ともいわれています。また、設置に必要な土地の調達費用も初期費用としてかかってきます。
これに加えて一台当たりメンテナンス費用も20年間で300万円ほどかかるともされますので発電量と比較して費用対効果があるかどうかを検討する必要があります。
デメリットその②影が長くなり、省スペースでの設置は難しくなる？
追尾式架台太陽光発電は省スペースでの設置が可能で、固定式ほどの設置のためのスペースは用さないことがあります。で
すが、架台同士の間隔をどうしても開けなければならないので間隔によっては隣接することから生じる故障や影の影響を受ける可能性があります。設置台数と架台同士の間隔によっては省スペースによる追尾式架台のメリットをなくしてしう可能性があります。
追尾式架台太陽光発電の事例
「晴れの国」岡山県での事例
岡山県勝央市での追尾式架台太陽光発電の事例(出典：日本経済BP)
この岡山県の事例では画像にあるように崖の上側に設置されているのが1軸式追尾式架台太陽光発電なのです。下側のが固定式太陽光発電なのですが、発電量は上の一軸式追尾式架台太陽光発電の方が多いようです。また、固定価格乖離制度の開始と電力販売価格水準の下がっている中、事業性を確保できるのならば、 追尾式太陽光のコストぱ下げられr可￥能性がありえます。
まとめ
以上のように追尾式太陽の概要やメリット・デメリットについてを紹介してきました。追尾式太陽光発電は今後ますます導入事例が出てくる可能性を秘めている方式です。まだまだメーカー数も少ないようですが、近年ではオーストリアの機能美に優れた追尾式太陽光発電も登場していますし、技術革新が起きる可能性を考慮しても導入件数は増加していくのではないでしょうか？
