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水上太陽光発電フロートシステムの開発
Development of a Floating Solar Power System
環境・リニューアル技術部 小林 誠 KOBAYASHI MAKOTO 技術研究所 新上 浩 SHINJO HIROSHI
技術研究所 作田 美知子 SAKUTA MICHIKO 企画推進部 土屋 星 TSUCHIYA SEI
近年，水上設置型の太陽光発電が国内外で注目されている。本研究で開発を進めている水上設置型の太陽 光発電システム(以下，水上太陽光フロートシステム)が短期荷重を受けた場合を想定し，各部位の載荷実験を 行った。結果，フロート，システム連結部，パネル差込部および係留部の強度を把握することができた。
キーワード：水上設置型，水上太陽光フロートシステム，載荷実験
In recent years, there has been great interest in floating solar power systems in Japan and other countries. In this study, load testing at various positions under the assumption of short-term loading of the developed floating solar power system were performed. Through these tests the strength of the floats, the system connection section, the panel insertion section, and the mooring section is designed.
Key Words: Floating, Floating Solar Power System, Load Testing
１．はじめに
再生可能エネルギーの固定価格買取制度施行以降，全 国で太陽光発電の導入が急激に進み，地上では事業適地 が減少している。しかしながら，水上は日射を遮るよう な障害物が少ないうえに，太陽光パネルの冷却効果が得 られ陸上よりも高い発電量が期待できることから，ため 池や貯水池を中心に導入が進んでいる。
地上設置あるいは屋根面に設置する太陽光電池アレイ 支持物については，JISC8955:20141) に設計用荷重算定 方法が示されているが，水上太陽光フロートシステムで は明確な基準が今のところ存在しない。しかしながら，
水上設置の場合は強風時のフロート浮上りや浮遊等が懸 念される。既報 2)では，水上太陽光フロートシステムが 受ける風力について，風洞実験を行い，耐風安全性の検 討に必要なデータを取得した。
本報では，水上太陽光フロートシステムが風荷重を受 ける際の強度把握を目的とし，各部位の載荷実験を行っ た。
２．水上太陽光フロートシステムの概要
水上太陽光フロートシステムのイメージを図-1 に示
す。本研究で開発を進める水上太陽光フロートシステム は，本体フロートに垂直架台を固定した浮力体兼太陽光 パネルの装着架台(以下，フロート)，フロートを連結 する連結板(以下，ブリッジ)，フロートとブリッジを 固定する接続バンドによって構成される。フロートのサ イズは，幅1,007 mm，奥行1,553 mmであり，太陽光パ ネルはフロート毎に一枚ずつ取り付ける。設置可能な太 陽光パネルの外形サイズは幅 1,500 mm～1,700 mm，奥
図-1 水上太陽光フロートシステムイメージ
行980 mm～1,000 mm，高さ30 mm～50 mmであり，設 置角度は 10 度である。また，フロートの材質は高密度 ポリエチレン，接続バンドの材質はナイロン 66 である。
３．本体フロートバンド通し穴強度実験
（１）実験概要
本体フロート連結部のバンド通し穴の強度把握を目 的とし，本体フロートの短辺・長辺各方向を載荷する引 張実験を行った。試験体数は各方向2体ずつ，計4体で ある。
載荷装置と変位計測位置を写真-1 に示す。試験体の バンド通し穴に直径 19mm の丸鋼を挿入し，その両端 に載荷治具を取付け， 2000kN万能試験機により引張力
（載荷速度：毎分約 5mm）を載荷した。計測項目は，
引張荷重 P と巻込型変位計により計測した上・下のつ かみ具間距離Sである。
（２）実験結果
短辺方向，長辺方向の引張荷重 P-変位 S関係をそれ ぞれ図-2，図-3 に，最大荷重と最大荷重時の変位の一 覧を表-1 に示す。ここで変位 Sは，載荷軸およびシャ ックルの遊びの影響を取り除くために，引張荷重 1kN
時の変位Sを0.0 mmに基準化した。
短辺方向では，両試験体の最大荷重と変位に差異は 見られなかった。引張荷重が7～8 kN程度に達したとこ ろで穴形状が円形から引張方向に広がり楕円状となり，
穴形状の変化とともに変位が大きくなった。両試験体と も に 最 大 荷 重 は 12kN 程 度 で あ り ， そ の 時 の 変 位 は
224mm～240mm であった。最大荷重後は，緩やかに荷
重が低下し，最大荷重の 80％に低下した時点で加力を 終了した。
長辺方向でも短辺方向と同様，試験体間の差異は見ら れず，引張荷重が 9 kN程度で穴形状が変化し，それと ともに変位が大きくなった。両試験体ともに最大荷重は 15kN 程度となった。その後は，変位の増大ともに荷重 が低下し，載荷装置の与変形の限界に至り，加力を終了 した。
４．システム連結部強度実験
（１）実験概要
水上太陽光フロートシステムの連結部の強度把握を目 的とし，フロート4台からなる最小ユニットを組上げた 試験体を3体製作し，引張実験を行った。
載荷装置を図-4 に，計測位置を写真-2 に示す。最小
ユニットの両端部を溝形鋼で支持し，溝形鋼下部の架台
（図-4，LM ブロック）をレールに沿って引張ることに 最大荷重
[kN]
最大荷重時変位 [mm]
No.1 12.3 224
No.2 12.9 240
No.1 15.1 186
No.2 15.0 181
短辺方向
長辺方向
写真-1 載荷装置と変位計測位置
表-1 最大荷重と最大荷重時の変位一覧 S
図-3 長辺方向の荷重-変位関係
バンド通し穴
図-2 短辺方向の荷重-変位関係
くさび式 つかみ具
引張荷重P(kN)
変位S(mm) 変位S(mm)
引張荷重P(kN)