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電力自由化目前! 架台の構造解析で太陽光発電を最大活用

注目の電力自由化、太陽光発電の効率向上の要は?

2016年4月に開始される電力自由化。太陽光発電により生み出した電気の売買による収益化に注目が集まっています。太陽光発電をフル活用するため、土台となる架台の構造解析をお勧めしています。その目的は以下の二つです。

  1. 太陽光を無駄なく取り込める傾斜角を導き出し、年間発電量の最大化を行うこと。
  2. 地震や雪の荷重にも耐えうる強いフレーム設計を行うこと。

今回は任意形状フレーム構造解析ソフト、FAP-3を用いた架台の解析例をご紹介します。

FAP-3なら太陽光発電モジュール部を荷重としても、面要素としてもモデル化できる

FAP-3は面要素も利用できるフレーム解析ソフトのため、架台の構造計算においては、太陽光モジュール部をフレーム部への荷重としてモデル化することも、面を要素分割してモデル化することもできます。モジュール面の荷重分布を見る場合は、面の要素分割を用いた解析が必要になります。架台部の設計に用いる場合はどちらで解析しても問題ありませんが、荷重としてモデル化することで、計算時間を短縮して設計対象の解析を実施できます。

解析対象である、太陽電池モジュール用架台の構造と設置条件

解析対象の架台は次のような構造をしています。

  • 太陽電池はカバーガラス・太陽電池セル・バックフィルムが層状に重なっている。
  • 受光に有利な角度で架台に固定されている。

架台の設置条件

設置環境

東京都文京区
海抜 20m
海率 約30%
事務所ビル屋上
地上高さ 13.7m
太陽電池モジュール 1.4217m2(165.7cm×85.8cm)
質量 16kg(1枚当たり 厚さ4.6cm)
傾斜角 36度
枚数 6枚
用途係数(l) 1.0
設計用基準風速(V0) 34m(東京23区)
地表面粗度区分 IV(Zb=10m、Zg=550m、α=0.27)
地震地域係数(z) 1.0

FAP-3で設計図を基にモデル化を行います

設計図を基に解析モデルを作成します。背面図とA-A'断面図に表れている太陽光発電モジュール(緑部分)は要素分割したモデルとせず、荷重としてフレームに与えます。

また、構造解析モデル図のように、フレーム部は赤線・緑線のようなはり要素でのモデル化を行います。

電池モジュール、風、地震などを荷重として設定

架台に加わる荷重を設定します。

固定荷重:太陽電池モジュールはモデル化せず荷重で与える

固定荷重:太陽電池モジュールはモデル化せず荷重で与える

今回は、風圧荷重(正)>風圧荷重(負)

今回は、風圧荷重(正)>風圧荷重(負)

X方向地震荷重

X方向地震荷重

積雪荷重

積雪荷重

Y方向地震荷重

Y方向地震荷重

最も効率的に太陽光エネルギーを生み出す架台は、どのような構造が良いのか

FAP-3を用いた構造計算結果の資料を無料でご用意しています。ご希望されるお客様はお気軽にお申し込みください。

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