JP2016059280A

JP2016059280A - 太陽光パネル付高設棚養液栽培システム

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Publication number: JP2016059280A
Application number: JP2014187181A
Authority: JP
Inventors: 岩井　雅之; Masayuki Iwai; 雅之岩井
Original assignee: Farmland Co Ltd
Current assignee: Farmland Co Ltd
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-04-25
Anticipated expiration: 2034-09-16
Also published as: JP5791215B1; US20160262323A1; US10130055B2; WO2016042796A1; CN106488701B; TW201611720A; CN106488701A

Abstract

【課題】作物への光量を確保しながら高い発電量を有する太陽光パネル付高設棚養液栽培システムを提供する。
【解決手段】この太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０は、太陽光パネル５０に透光領域Ａを設けることで、より多くの光をフレーム部内に取り入れ、作物Ｐ１、Ｐ２の栽培に利用することができる。また、太陽光パネル５０に両面受光型太陽電池５２を採用するとともに、浮きベンチ３４、防草シート５６、縦フレーム２０ｂ等に光反射性を付与することで、作物Ｐ１、Ｐ２に照射されなかった光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に反射して、発電に有効利用することができる。これにより、作物への光量を確保しながら高い発電量を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光パネル下で作物を養液栽培する太陽光パネル付高設棚養液栽培システムに関するものである。

近年、再生可能エネルギーへの関心の高まりから、太陽光を受光して電力を発電する太陽光パネルが一般家庭や一般企業に広く普及している。また、比較的大規模な敷地に太陽光パネルを配設した、メガソーラー発電所も各地に建設されている。しかしながら、太陽光パネルを地面に設置する場合、太陽光パネル下のエリアは活用されない場合が多い。この問題点に関し、下記［特許文献１］に記載の発明では、太陽光パネル下の地面で農作物を栽培する技術が開示されている。

しかしながら、土による露地栽培は気候や土中細菌等によって作物の生育状態が左右され、収穫量や品質等にバラつきが生じるという問題点がある。また、農作業を行う人間にとって低い地面での農作業は腰を痛める他、生産性が低いという問題点がある。

この問題点に関し、本願発明者らは太陽光パネル下にて作物を安定的に栽培することが可能な太陽光パネル付高設棚養液栽培システムに関する発明を行った［特願２０１４−１３３５５２号］。

特開２０１４−０１８０８２号公報

上記の太陽光パネル付高設棚養液栽培システムに関する発明によって、太陽光パネル下にて作物を安定的に栽培することが可能となった。しかしながら、作物の栽培には光量が多い方が好ましい。しかしながら、光量を確保するために太陽電池の面積を減少させた場合、発電量が低下するという問題点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、作物への光量を確保しながら高い発電量を有する太陽光パネル付高設棚養液栽培システムを提供することを目的とする。

本発明は、
（１）光が受光することで発電する太陽光パネル５０と、前記太陽光パネル５０を所定の角度で支持するフレーム部と、前記太陽光パネル５０の下方に地表面から所定の高さをとって設置され所定の作物を養液栽培するための栽培槽３０と、前記栽培槽３０の養液に浮いて前記作物を保持する浮きベンチ３４と、を有する太陽光パネル付高設棚養液栽培システムであって、
前記太陽光パネル５０は、透光性を有するパネル基板部５４と、前記パネル基板部５４に所定の間隙を取って複数配置され両面に発電領域を備えた両面受光型太陽電池５２と、を有することを特徴とする太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）浮きベンチ３４が光反射性を有し、パネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする上記（１）記載の太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）地面に光反射性を備えた防草シート５６を有し、前記防草シート５６がパネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）フレーム部が光反射性を有し、パネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を作物側に反射するとともに、浮きベンチ３４もしくは防草シート５６で反射した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする上記（３）記載の太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。

本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システムは、太陽光パネルに透光領域を設けることで、より多くの光をフレーム部内に取り入れ、作物の栽培に利用することができる。また、太陽光パネルに両面受光型太陽電池を採用するとともに、浮きベンチ、防草シート、縦フレーム等に光反射性を付与することで、作物に照射されなかった光を両面受光型太陽電池の裏面側の受光領域に反射して発電に有効利用することができる。これにより、作物への光量を確保しながら高い発電量を得ることができる。

本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システムを示す図である。本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システムの太陽光パネルを示す図である。本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システムにおける光の進行方向を示す模式図である。本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システムの他の例を示す図である。

本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１に示す本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０は、光が受光することで発電する太陽光パネル５０と、この太陽光パネル５０を所定の角度に保持する横フレーム２０ａと、この横フレーム２０ａを支持する縦フレーム２０ｂと、太陽光パネル５０の下方、即ち横フレーム２０ａと縦フレーム２０ｂとで構成されるフレーム部内に設置される栽培槽３０と、この栽培槽３０の養液に浮いて作物Ｐ１、Ｐ２を保持する浮きベンチ３４と、を有している。

また、太陽光パネル５０は、図２に示すように、ガラス等の透光性を有するパネル基板部５４と、このパネル基板部５４に内設され両面に発電領域を備えた周知の両面受光型太陽電池５２と、を有している。そして、両面受光型太陽電池５２は、パネル基板部５４内に所定の間隙を取って複数配置され、これら両面受光型太陽電池５２の間隙がパネル基板部５４の透光領域Ａとなる。尚、図２においては、両面受光型太陽電池５２を図面上の縦方向に６枚隣接して配設し、図面上の横方向に７列間隙を置いて配列した例を示しているが、太陽光パネル５０はこの配列の例に限定されるわけではなく、如何なる配列としても良い。また、両面受光型太陽電池５２の間隙、即ちパネル基板部５４の透光領域Ａは、横方向に設けても良いし、両面受光型太陽電池５２の縦横両方向に設けても良い。

太陽光パネル５０を保持する横フレーム２０ａは、一般的に南方に向けられ太陽光パネル５０に太陽光が最も効率よく照射される角度に固定される。尚、横フレーム２０ａ、縦フレーム２０ｂの表面は光反射性を有する白色等の塗料で塗装するか、表面が金属光沢を有するものを用いることが好ましい。また、太陽光パネル５０間の隙間は閉塞され、太陽光パネル５０の間隙からのフレーム部内への雨水等の浸入を防止する。さらに、横フレーム２０ａには雨樋１１を設置して、太陽光パネル５０を流れる雨水等を所定の排水溝等へ導水することが好ましい。この構成によれば、太陽光パネル５０を流れる雨水が地面に滴下せず、この滴下による泥はね等を防止することができる。

また、太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０の栽培槽３０には作物の栽培に適した養液が供給され、この栽培槽３０内で作物Ｐ１、Ｐ２の養液栽培が行われる。そして、本願の太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０では、作物Ｐ１、Ｐ２を保持する手法として、栽培槽３０の養液に浮いて作物Ｐ１、Ｐ２を保持する浮きベンチ３４を用いる。そして、この浮きベンチ３４は、少なくとも表面側に光反射性を有する。光反射性を有する浮きベンチ３４としては、例えば浮きベンチ３４自体を光反射性を有する白色等の合成樹脂板で形成しても良いし、浮きベンチ３４の表面側を光反射性を有する白色等の塗料や、合成樹脂フィルム、合成樹脂板、金属薄膜等で覆って形成しても良い。尚、浮きベンチ３４に設けられる作物Ｐ１、Ｐ２を保持する栽培孔は２列もしくは５列で形成することが作業性の面から特に好ましい。

また、栽培槽３０には脚部３２を設け、栽培槽３０を所定の高さに設置する。この栽培槽３０の高さは養液の液面が地表から概ね７０ｃｍ〜８５ｃｍ程度の高さになるようにすることが好ましい。このような高さに栽培槽３０を設置することで、作業者は腰をかがめなくとも農作業を行うことが可能となり、農作業の負担軽減と農作物の生産性の向上とを図ることができる。

また、本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０には、地面に雑草の成長を阻害する防草シート５６を敷設することが好ましい。そして、この防草シート５６は、白色等の光反射性を有する素材のものや、光反射性を有する色彩や金属薄膜を有するものなどを使用し、少なくとも表面側に光反射性を備えることが好ましい。

また、栽培槽３０への養液の供給は、例えば図１に示す循環式養液供給装置８を用いて行うことが好ましい。この循環式養液供給装置８は、養液を貯留する養液タンク１４と、養液タンク１４内の養液を栽培槽３０に供給する養液供給配管１２ａと、養液タンク１４に貯留した養液を養液供給配管１２ａを介して栽培槽３０に送る液送ポンプ１６と、栽培槽３０へ供給された養液を養液タンク１４に還流する排水管１２ｂと、養液タンク１４に還流する養液を濾過する濾過器１５と、を有している。そして、養液タンク１４には所定の肥料成分を所定の濃度で含有した養液が貯留され、液送ポンプ１６の稼働により栽培槽３０に供給されるとともに、排水管１２ｂを通して養液タンク１４に還流する。尚、養液タンク１４には栽培槽３０で栽培する作物Ｐ１、Ｐ２の一作分の養液を一括して貯留し、所定の栽培期間（約１ヶ月）循環させることが好ましい。この構成によれば、還流した養液を再利用できるため、肥料や水の節約とコスト削減、及び環境負荷の低減を図ることができる。

また、フレーム部の全ての側面には透光性を有し開閉が自在なカバー部２４が設置される。このカバー部２４としては巻き上げが可能な合成樹脂製の透明シートを用いることが好ましい。ただし、カバー部２４はこれに限定するものではなく、開閉可能なガラス板や扉等を用いても良い。そして、このカバー部２４を天候や気温等に応じて適宜開閉することでフレーム部の側面を開放状態、閉塞状態、半開放状態とする。これにより、例えば雨天時にカバー部２４を閉じることでフレーム部内への雨水の浸入を防止することができる。また、強風による被害を防止することができる。また、外気温に応じて、カバー部２４を開放状態、閉塞状態、半開放状態とすることでフレーム部内の温度調節を行うことができる。これにより、フレーム部内の作物Ｐ１、Ｐ２の生育環境をある程度管理することができる。また、作業者の作業環境を良好なものとすることができる。

さらに、横フレーム２０ａには水を霧化して噴霧するミスト装置２６を設けても良い。尚、ミスト装置２６への給水配管は横フレーム２０ａに沿わせて設置しても良いし、横フレーム２０ａ内に通しても良い。この構成によれば、ミストの蒸散によりフレーム部内の温度を下げることができる。また、フレーム部内の湿度を上げることができる。これにより、フレーム部内の作物Ｐ１、Ｐ２の生育環境の更なる管理と作業者の作業環境の改善とを図ることができる。

尚、フレーム部内のうち、どうしても受光光量が不十分な区画には、必要に応じてその区画の栽培槽３０上に補助灯２２を設置し、この補助灯２２によって光量の不足を補うようにしても良い。尚、補助灯２２としてはＬＥＤ灯、蛍光灯等、周知の照明灯を用いることができる。また、フレーム部内の受光光量に応じて栽培槽３０を複数の区画に区分し、その区画の受光光量に応じて栽培する作物を変化させても良い。この構成によれば、栽培槽３０の受光光量に応じて適切な作物を選択し栽培できるため、効率的な農作物の栽培を行うことができる。

次に、図３の模式図を用いて太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０内における光の進行方向を説明する。尚、図３中の白抜き矢印が光の進行方向を示す。先ず、太陽光パネル５０に日光が照射すると、両面受光型太陽電池５２の表面側の受光領域は発電し電力を出力する。出力した電力は図示しない給送電システムを介して売電や電力需要への供給が行われる。

また、パネル基板部５４の透光領域Ａに照射した日光は、透光領域Ａを透過してフレーム部内に取り込まれる。フレーム部内に取り込まれた日光は作物Ｐ１、Ｐ２に照射し、作物Ｐ１、Ｐ２の栽培に用いられる。また、フレーム部内に取り込まれた日光のうち作物Ｐ１、Ｐ２に照射しなかった一部の光は、光反射性を有する浮きベンチ３４や防草シート５６によって両面受光型太陽電池５２の裏面側に向けて反射される。また、浮きベンチ３４や防草シート５６は、太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０の側面等から入射した光や、補助灯２２の光なども両面受光型太陽電池５２の裏面側に向けて反射する。さらに、光反射性を有する縦フレーム２０ｂは、透光領域Ａを透過した光等を作物Ｐ１、Ｐ２側に反射するとともに、浮きベンチ３４や防草シート５６で反射した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側に向けて反射する。そして、両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域は、これらの反射光が受光することで発電し電力を出力する。出力した電力は前述の給送電システムを介して売電や電力需要への供給が行われる。

以上のように、本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０は、太陽光パネル５０に透光領域Ａを設けることで、より多くの光をフレーム部内に取り入れ、作物Ｐ１、Ｐ２の栽培に利用することができる。また、太陽光パネル５０に両面受光型太陽電池５２を採用するとともに、浮きベンチ３４、防草シート５６、縦フレーム２０ｂ等に光反射性を付与することで、作物Ｐ１、Ｐ２に照射されなかった光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に反射して、発電に有効利用することができる。これにより、透光領域Ａの形成に伴う太陽電池の面積の減少を補って、作物への光量を確保しながら高い発電量を得ることができる。

尚、図４に示すように、太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０の棟間の屋根部分にフッ素フィルム等の透光性の屋根部材４０を設けるとともに、光反射性を有する反射シート４４を設置し、棟間に射し込む光を図４中の白抜き矢印で示すように両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に照射するようにしてもよい。この構成によれば、棟間に射し込む光も発電に有効利用することが可能となり、さらに高い発電量を得ることができる。

そして、農業従事者は栽培槽３０で栽培した作物Ｐ１、Ｐ２の販売収入に加え、太陽光パネル５０で発電した電力の売電収入等を得ることができる。これにより、農業従事者の収入を向上することができる。

尚、本例で示した太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０の各部の形状、構成、寸法、栽培作物等は一例であり、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

２０ａ横フレーム
２０ｂ縦フレーム
３０栽培槽
３４浮きベンチ
５０太陽光パネル
５２両面受光型太陽電池
５４パネル基板部
５６防草シート
８０太陽光パネル付高設棚養液栽培システム
Ａ透光領域

本発明は、
（１）光が受光することで発電する太陽光パネル５０と、前記太陽光パネル５０を所定の角度で支持するフレーム部と、前記太陽光パネル５０の下方に地表面から所定の高さをとって設置され所定の作物を養液栽培するための栽培槽３０と、前記栽培槽３０の養液に浮いて前記作物を保持する浮きベンチ３４と、を有する太陽光パネル付高設棚養液栽培システムであって、
前記太陽光パネル５０は、透光性を有するパネル基板部５４と、前記パネル基板部５４に所定の間隙を取って複数配置され両面に発電領域を備えた両面受光型太陽電池５２と、を有することを特徴とする太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）浮きベンチ３４が光反射性を有し、パネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする上記（１）記載の太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）地面に光反射性を備えた防草シート５６を有し、前記防草シート５６がパネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）フレーム部が光反射性を有し、パネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を作物側に反射するとともに、浮きベンチ３４もしくは防草シート５６で反射した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする上記（３）記載の太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。

本発明は、
（１）光が受光することで発電する太陽光パネル５０と、前記太陽光パネル５０を所定の角度で支持するフレーム部と、前記太陽光パネル５０の下方に地表面から所定の高さをとって設置され所定の作物を養液栽培するための栽培槽３０と、前記栽培槽３０の養液に浮いて前記作物を保持する浮きベンチ３４と、を有する太陽光パネル付高設棚養液栽培システムであって、
前記太陽光パネル５０は、透光性を有するパネル基板部５４と、前記パネル基板部５４に所定の間隙を取って複数配置され両面に発電領域を備えた両面受光型太陽電池５２と、を有するとともに、
地面に光反射性を備えた防草シート５６を有し、前記防草シート５６が前記パネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を前記両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）浮きベンチ３４が光反射性を有し、パネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射するとともに、
フレーム部が光反射性を有し、前記パネル基板部５４の透光領域Ａを通過した光を作物側に反射するとともに、前記浮きベンチ３４もしくは防草シート５６で反射した光を両面受光型太陽電池５２の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする上記（１）記載の太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）フレーム部の側面に透光性を有し、巻き上げが可能なカバー部２４を備えることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０を提供することにより、上記課題を解決する。

また、本発明に係る太陽光パネル付高設棚養液栽培システム８０には、地面に雑草の成長を阻害する防草シート５６を敷設する。そして、この防草シート５６は、白色等の光反射性を有する素材のものや、光反射性を有する色彩や金属薄膜を有するものなどを使用し、少なくとも表面側に光反射性を備える。

Claims

光が受光することで発電する太陽光パネルと、
前記太陽光パネルを所定の角度で支持するフレーム部と、
前記太陽光パネルの下方に地表面から所定の高さをとって設置され所定の作物を養液栽培するための栽培槽と、
前記栽培槽の養液に浮いて前記作物を保持する浮きベンチと、を有する太陽光パネル付高設棚養液栽培システムであって、
前記太陽光パネルは、透光性を有するパネル基板部と、前記パネル基板部に所定の間隙を取って複数配置され両面に発電領域を備えた両面受光型太陽電池と、を有することを特徴とする太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム。
浮きベンチが光反射性を有し、パネル基板部の透光領域を通過した光を両面受光型太陽電池の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする請求項１記載の太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム。
地面に光反射性を備えた防草シートを有し、前記防草シートがパネル基板部の透光領域を通過した光を両面受光型太陽電池の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム。
フレーム部が光反射性を有し、パネル基板部の透光領域を通過した光を作物側に反射するとともに、浮きベンチもしくは防草シートで反射した光を両面受光型太陽電池の裏面側の受光領域に向けて反射することを特徴とする請求項３記載の太陽光パネル付高設棚溶液栽培システム。