目的是驗(yàn)證能否通過(guò)光伏發(fā)電電力業(yè)務(wù)，減輕土地改良區(qū)等管理的蓄水池和農(nóng)田灌溉設(shè)施的抽水機(jī)等的維護(hù)管理費(fèi)用負(fù)擔(dān)。
首先，對(duì)縣內(nèi)的5座蓄水池，就可在水面設(shè)置的發(fā)電設(shè)備的形式、建設(shè)費(fèi)和維護(hù)管理費(fèi)及日照條件等，在進(jìn)行當(dāng)?shù)卣{(diào)查的基礎(chǔ)上確認(rèn)了經(jīng)濟(jì)性等。這項(xiàng)工作利用國(guó)家的輔助業(yè)務(wù)(可再生能源導(dǎo)入研究業(yè)務(wù))進(jìn)行。
之后，對(duì)利用蓄水池水面的光伏發(fā)電，為查明水位變動(dòng)及風(fēng)和波浪等氣象變動(dòng)的影響，以及設(shè)置設(shè)備的性能等，從2014年11月開(kāi)始，在善通寺市的吉原大池水面上鋪設(shè)太陽(yáng)能電池板，展開(kāi)了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)(圖1)。
圖1：在善通寺市的吉原大池水面鋪設(shè)太陽(yáng)能電池板(出處：香川縣)
在同一個(gè)蓄水池內(nèi)、相同的條件下，對(duì)太陽(yáng)能電池板設(shè)置角、浮體式架臺(tái)及系泊方法等，設(shè)置了三種不同類型的設(shè)備進(jìn)行了驗(yàn)證。是委托三井住友建設(shè)高松營(yíng)業(yè)所實(shí)施的。
在水面設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)的吉原大池堤高8.0m、長(zhǎng)247m，蓄水量為37.6萬(wàn)m3，受益面積為76公頃。
使太陽(yáng)能電池板浮在水面上的部件——浮體使用了三種類型(圖2)，分別是樹(shù)脂制中空型、聚苯乙烯泡沫型以及在樹(shù)脂管中填充聚苯乙烯泡沫型。輸出功率均為6.12kW，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)因浮體式架臺(tái)不同導(dǎo)致的發(fā)電量差別。
圖2：3種浮體的概要(出處：香川縣)
設(shè)置角度為，樹(shù)脂制中空型和聚苯乙烯泡沫型各為12度，樹(shù)脂管型分5度、12度和30度三種角度作了驗(yàn)證(圖3)。
圖3：驗(yàn)證設(shè)置角的差異(出處：香川縣)
樹(shù)脂制中空型采用法國(guó)Ciel Terre International的產(chǎn)品。由于是組合中空型部材構(gòu)成，所以評(píng)價(jià)為在現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)方便、施工性好。電池板設(shè)置角只有12度一種。
聚苯乙烯泡沫型采用以兵庫(kù)縣為中心廣泛普及的類型。5m見(jiàn)方的正方形部材上可固定9張電池板。施工時(shí)用吊車放到水面上。評(píng)價(jià)為經(jīng)濟(jì)性最好。設(shè)置角可以任意設(shè)定。
樹(shù)脂管型采用奈良縣使用過(guò)的產(chǎn)品。在氯乙烯管內(nèi)填充聚苯乙烯泡沫制成，價(jià)格比聚苯乙烯泡沫型要高。是在地面組裝后用吊車放到水面上。設(shè)置角可以任意設(shè)定。
冷卻效果與設(shè)置角導(dǎo)致的發(fā)電量之差
利用三種浮體式設(shè)置的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量合計(jì)為2萬(wàn)2926kWh，比當(dāng)初的設(shè)想值高4.8%。設(shè)備利用率為14.3%。
試驗(yàn)期間的日照量為98.3%，低于平均值。即便如此發(fā)電量依然比設(shè)想值高4.8%的理由之一，可以推測(cè)為是蓄水池的水對(duì)結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池板的冷卻效果，提高了發(fā)電量。
與地面相比，水上的氣溫平均低了0.81℃。其中夏季平均低1.22℃。
嘗試了三種設(shè)置角度的樹(shù)脂管型，不同設(shè)置角的發(fā)電量有明顯差別(圖4)。
圖4：不同的設(shè)置角，以夏季為中心發(fā)電量會(huì)有差別(出處：香川縣)
設(shè)置角為5度的電池板發(fā)電量為2203kWh，12度為2618kWh，30度為2857kWh，與5度相比，12度的發(fā)電量增加約19%，30度增加約30%。不過(guò)，傾斜30度設(shè)置時(shí)，投射到后排電池板上的影子變長(zhǎng)，因此需要加長(zhǎng)浮體式架臺(tái)南北方向的尺寸。
另外，與當(dāng)初的設(shè)想值相比，5度電池板的發(fā)電量減少10.2%，12度增加3.2%，30度增加9.0%，設(shè)置角越大，發(fā)電量高于設(shè)想值的程度越高。
三種浮體式架臺(tái)的穩(wěn)定性上，在風(fēng)速達(dá)11.4m/s的強(qiáng)風(fēng)時(shí)，三種類型也都沒(méi)有大幅上下波動(dòng)。穩(wěn)定性最好的是聚苯乙烯泡沫型。試驗(yàn)期間曾遭遇最大瞬間風(fēng)速達(dá)25.9m/s的臺(tái)風(fēng)11號(hào)，但三種浮體式架臺(tái)均未發(fā)生故障。
浮體的故障
試驗(yàn)期間，發(fā)生過(guò)與浮體相關(guān)的故障(圖5)：樹(shù)脂制中空型架臺(tái)因水面波浪的影響，電池板從浮體上的固定用導(dǎo)軌上脫落。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，用螺絲固定了導(dǎo)軌與電池板。
圖5：驗(yàn)證試驗(yàn)期間浮體式架臺(tái)發(fā)生的故障(出處：香川縣)
聚苯乙烯泡沫型發(fā)生了兩個(gè)故障：首先，三個(gè)浮體斷裂，送電線纜的連接器脫開(kāi)，送電中斷。這是由于浮體連接部的螺栓脫落或損壞造成的，源于施工錯(cuò)誤，立即進(jìn)行了修復(fù)。
另外，浮體式架臺(tái)內(nèi)的固定用螺栓脫落，支撐板開(kāi)裂。對(duì)此未作修復(fù)等，作了觀察。
樹(shù)脂管型方面，設(shè)置角為5度的部分因鳥(niǎo)糞造成發(fā)電量減少。后來(lái)下雨沖刷了鳥(niǎo)糞污漬，發(fā)電量得以改善。
此外，還發(fā)生過(guò)顯示浮體漂浮位置的浮標(biāo)與系泊的繩索斷開(kāi)，在水面上漂流的情況。
關(guān)于這些故障，香川縣表示，“沒(méi)有發(fā)生大故障，鳥(niǎo)糞和部分施工錯(cuò)誤造成的損傷，普通的維護(hù)管理就可以應(yīng)對(duì)”。
但香川縣指出，由于浮體式架臺(tái)一直在水面上下浮動(dòng)，發(fā)生故障后，設(shè)想損壞程度會(huì)變大，因此需要認(rèn)真施工、定期檢查、在臺(tái)風(fēng)等異常天氣時(shí)作現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)等細(xì)致的管理。
導(dǎo)入成本及效益性如何?
還驗(yàn)證了效益性。對(duì)2013年度討論導(dǎo)入的五座蓄水池試驗(yàn)獲得的發(fā)電量數(shù)據(jù)、導(dǎo)入成本和基于FIT的收購(gòu)價(jià)格等，代入2016年度的數(shù)值計(jì)算了結(jié)果(圖6)。
圖6：驗(yàn)證不同浮體式架臺(tái)和設(shè)置角的效益性(出處：香川縣)
低壓并網(wǎng)(輸出功率為49kW)時(shí)，投資回收年數(shù)在20年以上(不滿足效益性)的為一座，15年以上20年以下的為4座。
高壓并網(wǎng)(輸出功率為500kW或者1MW)時(shí)，投資回收年數(shù)在15年以上20年以下的為2座，不到15年的為3座。
浮體式架臺(tái)的成本為，樹(shù)脂制中空型約為452萬(wàn)日元，聚苯乙烯泡沫型約為410萬(wàn)日元，樹(shù)脂管型中設(shè)置角為5度時(shí)約445萬(wàn)日元，12度時(shí)約470萬(wàn)日元，30度時(shí)約543萬(wàn)日元。
這樣，換算由每kW的成本和設(shè)置角導(dǎo)致的發(fā)電量差異“換算業(yè)務(wù)費(fèi)”就為，樹(shù)脂制中空型約62萬(wàn)日元(每kW的成本：約74萬(wàn)日元);聚苯乙烯泡沫型中，設(shè)置角為5度時(shí)約67萬(wàn)日元(每kW的成本：約67萬(wàn)日元)，設(shè)置角為12度時(shí)約56萬(wàn)日元，設(shè)置角為30度時(shí)約51萬(wàn)日元;樹(shù)脂管型在設(shè)置角為5度時(shí)約73萬(wàn)日元(每kW的成本：約73萬(wàn)日元)，設(shè)置角為12度時(shí)約65萬(wàn)日元(每kW的成本：約77萬(wàn)日元)，設(shè)置角為30度時(shí)約68萬(wàn)日元(每kW的成本：約89萬(wàn)日元)。
關(guān)于效益性的驗(yàn)證，聚苯乙烯泡沫型中設(shè)置角為30度的類型經(jīng)濟(jì)性最高，但討論時(shí)需要考慮蓄水池的地理?xiàng)l件和風(fēng)雨的影響等。
聚苯乙烯泡沫型可以自由決定設(shè)置角。雖能根據(jù)蓄水池的情況，設(shè)定綜合了設(shè)置角和浮體式架臺(tái)面積的經(jīng)濟(jì)、高效的系統(tǒng)，但因發(fā)生多次故障等，長(zhǎng)期耐久性令人擔(dān)憂。
此外，利用蓄水池水面開(kāi)發(fā)光伏電站時(shí)，還要擔(dān)心太陽(yáng)能電池板覆蓋住水面對(duì)景觀、文化財(cái)產(chǎn)及環(huán)境等造成的影響等，因此，需要向漁業(yè)權(quán)者、當(dāng)?shù)鼐用窦袄嫦嚓P(guān)方等做充分的說(shuō)明以獲得理解。
