成果報告書詳細
管理番号20150000000126
タイトル平成25年度ー平成26年度成果報告書 太陽光発電多用途化実証プロジェクト 太陽光発電多用途化可能性検討事業 洪水対策特殊架台の設計及び施工方法の検討
公開日2016/4/22
報告書年度2013 - 2014
委託先名株式会社Aースタイル
プロジェクト番号P13008
部署名新エネルギー部
和文要約 太陽光発電設置に有望な区域調査にあたり、インターネット等による航空写真やインフォメーションプロバイダサービスが提供している地図の利用と、官公庁統計データの利用の2つのアプローチを検討した。航空写真等の利用では直接的に探索することが可能ではあったが、実際の利用状況の把握が非常に困難であったため、官公庁で管理している統計データのみを用いて本ポテンシャルの推算を行った。3号地(1級河川指定区間外)における利用可能面積は約69千ha、湿地については約82千haあり、太陽光発電設備の設置スペースとして利用できる用地の割合を50%と仮定すると、弊社試算によればこの用地において約50,666MWの太陽光発電容量を期待できる。
 特殊架台は、軟弱地盤でも支持できる構造として設計され、かつ、重機などが利用できない状況が前提の施工方法となっていなければいけない。また、特に汽水域では、腐食が進行しやすいために、素材などを考慮した耐食性にすぐれた架台を設計する必要がある。さらに、出水時の対応を想定すると、洪水に耐えうる強度を持った架台であり、かつ太陽光パネルが浸水しない構造となっている必要がある。
当該地の自然・生物的環境がもつ特異性から該当しうる法令として、河川法、鳥獣保護法(鳥獣の保護及び狩猟の適正化に関する法律)、種の保存法(絶滅のおそれのある野生動植物の種の保存に関する法律)等が挙げられる。いずれの法令であっても該当法の目的を踏まえたうえで、関係行政機関において十分な調査と協議を重ね、諸条件に適合した設備・構造を検討し、コンプライアンスをもってクリアしていく必要がある。
技術面での課題対策のための簡単な模型を製作し、3Dプリンタでの試作を前提としたCADデータの作成を行い、素材や構造の検討を行った。この結果円盤二枚(ツインディスク構造)にLアングルを交差させた構造を確認した。また、重機等を使用できない当該地の特殊性を考慮して施工方法の思索検討を行った。ハンディな機械又は人手による施工方法をとらざるをえないとの結論となった。
  机上検討においてはFEMや理論解析に基づいて、水流を受ける架台基礎杭の強度解析を行い、その曲げモーメント分布を明らかにして強度計算のための基礎資料を作成し試作品作成のためのデータとして活用した。FRPの場合での円盤の厚みを算定した。
  河川敷における洪水対策の強度数値の抽出、架台基本設計、各フレーム等の形状設計素材選定、形状による強度検討、耐用年数、製造コスト等の精査を実施し、新素材活用の検討も考慮して架台の設計を行った。
設計した架台に対して、重機を使えない当該地での安全な手順や設置方法、長期間の使用に耐えうる施工方法の検討を行った。また、設計した架台を実際に製作し、最適な素材及び形状を選定するために当該地で実際の施工を行った。引き抜き強度、水平載荷力など基礎データを取得し、試作品及び施工方法の評価を行い、架台のコストダウンと施工方法の短縮化により発電コスト27.86円/kWh以下を達成する河川敷への導入が可能な基礎と架台を設計することができた。
 五十数項目に及ぶ法令確認チェックリストを作成した。またメディアと接触しPR媒体の策定を行い、自社HPへ掲載し、専門機関誌の取材対応も当該地の評価試験時に行った。また、茨城大学の学会発表を通じてPRを進めた。チェックリストの内容については関係行政機関との協議ではほぼ問題がないとの見解を得た。
 さらに水平展開のため当該地のボーリング調査を行いN値を測定した。
英文要約Locating potential land sites for solar power generation installations can be best accomplished through the use of aerial photos, government statistics and information available on the internet. Aerial photos can identify potential sites, but determining feasibility is often difficult. Statistical data provided by the government was used to further determine site potential. Available space in No. 3 areas (outside of Class A river designated areas), is about 69 thousand ha and about 82 thousand ha of marsh. Assuming that half of that area can be utilized, we estimate that 50,666 MW can be generated at this site.

Special mounting foundations are required to support the weak ground and the design must allow for construction without the use of heavy equipment, must use corrosion resistant material and must provide strength to withstand floods and keep the panels above water level.

Numerous laws and regulations govern the use of environmentally sensitive land such as the River Act, Wildlife Protection and Hunting Management Law, the Act on Conservation of Endangered Species of Wild Fauna and Flora, etc. Consequently, we met with administrative agencies to review our designs to ensure that we are compliant. We then produced a simple mock-up, created with the use of CAD data and a 3D printer. Based on this, we have confirmed the design that uses 2 disks with a crossed L angle structure (Twin Disk Structure).

Based on the FEM and theoretical analysis, we studied the ability of the mounting piles to withstand water flow pressure and determined the bending moment distribution. We applied that data to the prototype and calculated the disk thickness in the case of FRP. Using all of the above data, we designed the mounting foundation mindful of manufacturing costs and the available new materials. The design construction was then tested against safety considerations, and the ability to install in the target areas without using heavy equipment, while ensuring long term use.

We built and installed a prototype in the area to validate the design and material selection and determined that it is possible to mount the panels in the riverbed and achieve power costs of 27.86 yen/kWh while meeting all laws and regulations with reducing the manufacturing cost of mounting foundations and building procedure. We created a 50 item check list and developed PR material for the media, posted to our HP, and have been interviewed by industry magazines. We also made presentations at Ibaraki University. And we measured the N value after boring survey at the site for grass roots for further deployment.
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