架台にはいくつか種類があるのですが、太陽光発電の場合、主流な架台は「野立て架台」と呼ばれるものです。太陽光発電の架台について検討している方の中には「野立て架台にしたいけれど、どのようなものなのかよくわからない」と悩みを抱えている方もいるのではないでしょうか。
そこで、架台について詳しく知りたい方のため、特徴や注意したいポイントなどについて紹介します。この記事を読むことによって野立て架台について理解が深まり、どういったものなのかがわかるので、ぜひ参考にしてみてください。
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野立て架台は産業用太陽光発電の主流な設置方法
太陽光パネルは、架台（かだい）と呼ばれる金属で土台の上に設置します。架台の中でも産業用発電では「野立て架台」が選択されるケースが多いです。
野立て架台とは、遊休地や空き地といった土地などに設置する架台を指します。角度調整に対応しているのが特徴です。そのため、発電効率を上げる効果が期待できます。
一般的に、メガソーラーのほとんどは野立て架台です。「地面用架台」とも呼ばれるもので、用途に合わせて背が高いもの、低いものなど、種類が豊富です。
野立て架台以外の架台
野立て架台以外の架台としては、折板屋根架台や陸屋根架台、水上設置架台といった種類があります。それぞれ以下のような特徴を持った架台です。
折板屋根架台
折板屋根（せっぱんやね）と呼ばれる金属製の材料を使った屋根に太陽光発電パネルを設置する場合には、折板屋根架台が選択されることになります。折板屋根は工場の屋根などに多く使われているものであり、金属板を折り曲げて波型に加工してあるのが特徴です。
折板屋根には、金属2枚を折加工してつなぐ「ハゼ式」と、タイトフレームの上で屋根材を重ねてからボルトで固定する「重ね式」の2種類があります。該当する種類によって適した架台を設定することになります。
陸屋根架台
ビルやマンションで多く選択されている陸屋根（りくやね・ろくやね）と呼ばれる屋根にパネルを設置する場合は、陸屋根架台を選択することになります。
陸屋根とは、平屋根・フラット屋根とも呼ばれているものであり、屋根勾配がない屋根のことです。屋上として活用できる部分でもあります。
高い場所に太陽光パネルを設置できれば周囲の建物の影響を受けにくいため、発電効率を高めることが可能です。ただし、高い場所は低い場所と比較して強風の影響を受けやすいことから、耐風性の高い架台を選択しなければなりません。
水上設置架台
水上設置架台とは、水の上に浮かべる専用の台座や枠のことです。溜池や調整池のほか、養殖場などを使用して水上太陽光発電所を設置する際に活用されます。
水上に設置されることもあり、冷却効果によって発電効率が高くなることが期待できる方法です。
野立て架台の構造
野立て架台は「架台本体」と「基礎」によって構成されています。
架台本体は、細長い棒状の金属部材を組み合わせて作るものです。太陽光パネルを支える役割を持っているため、非常に重要な部分です。積雪や風圧などにも耐えられることが重要になります。
野立て架台は、縦と横に組み合わせて使う金属部材が納品され、設置場所でボトルなどを使って組み立てていくものです。
基礎については、架台本体が倒れたり、飛ばされたりしないように固定するためのものをいいます。
野立て架台の基礎は、コンクリート基礎か杭打ち基礎が一般的です。
コンクリート基礎は、固めたコンクリートに架台を設置していく方法です。耐久性に優れているのが特徴で、強度があります。ただ、工期に時間がかかることや、コストが高くついてしまうのがデメリットです。
杭打ち基礎は、地面に杭を打ち込んでから架台を設置するものです。コンクリート基礎と比較すると強度は劣ってしまいますが、コスト面や工期の面では優れています。
山の斜面などでも対応できるのが特徴です。
基礎については後ほど詳しくご紹介します。
野立て架台の材質
野立て架台の材質は、おもにアルミニウム、ステンレス、スチールです。それぞれの特徴について解説します。
アルミニウム
アルミニウムは、一円玉などにも使われている材質です。軽く、施工しやすいことなどから、太陽光発電の架台を作る際の材質としてアルミニウムが多く選ばれています。
野立て架台ではなく、屋根の上に太陽光パネルを設置する場合も屋根への負担が大幅に減らせることからアルミニウムの架台が選ばれることが多いです。
さらに、アルミニウムは腐食しにくい特徴を持っているため、屋外で使用する太陽光発電架台に適した材質といえるでしょう。こういった特徴があるため、太陽光発電の架台の中では代表的な材質です。
野立て架台は、現場で本体を組み立てていくことになります。そのため、設置場所まで材料を運ばなければなりません。
アルミニウムは軽い素材であるため、現地での施工性に優れているのも特徴です。
費用についてはスチールよりも高額です。アルミニウムは溶かせる金属であることから、撤去する際は溶かして再利用ができます。そのため、撤去費用を抑えられる材質です。
ステンレス
ステンレスは正式には「ステンレススチール」と呼ばれるものであり、日本語では「鋼」や「鋼鉄」を指します。スチールに別の元素を加えることにより、耐食性を高めた材質です。
スチールと比較すると重量があるため、取り扱いが大変だといえます。ステンレスはなんといっても耐久性・耐食性の高さが特徴的です。
太陽光発電の架台は屋外に設置するため、耐久性が不足していると短期間で腐食してしまう恐れがあります。耐久性・耐食性が高ければ、頻繁にメンテナンスを行う必要もありません。
ただ、アルミニウムやスチールと比較すると、ステンレスは費用が高くついてしまう材質です。また、重量があることから現場での加工が難しいといえます。
アルミニウムとは異なり、リサイクルもできません。撤去の際の費用も高くついてしまいます。
スチール
スチールは「鉄」のことであり、アルミニウム、ステンレスと比較するとコストの安さが魅力的な材質です。
費用は安く済みますが、強度に優れています。ただ、スチールは耐食性がないため、アルミニウムやステンレスと比較すると錆びやすいのが特徴です。
そのまま太陽光発電の架台として使用するのには向かないことから、亜鉛メッキなどで処理を行い、サビに強い状態にしてから使用するケースもあります。
ただ、スチールでも穴を開ける部分などについてはメッキ処理しないケースが多いことから、周辺は錆びやすくなります。重量がある材質であることから、現場加工しにくいのもスチールの特徴なので、注意しておかなければなりません。
また、撤去することになった場合、アルミニウムのように溶かしてリサイクルができないため、処分費用が必要です。
野立て架台の基礎工法によって変わる強度
野立て架台は、基礎部分が強いほど架台自体の強度が高まります。代表的な基礎工法は「コンクリート基礎」と「杭打ち基礎」の2種類です。
それぞれの中でも種類が分かれます。ここでは、野立て架台の基礎工法の特徴について紹介します。
コンクリート基礎
型枠などを使用し、コンクリートを打って基礎として使用する方法です。強度だけではなく耐久性にも優れているのが特徴です。
大きく分けて布基礎、ベタ基礎、置き基礎の3種類に分かれます。
| 布基礎 | 基礎工事の中で最も多く選択されているものであり、施工性が高い |
| ベタ基礎 | コンクリート量を抑えた布基礎と比較して安定性が期待できる |
| 置き基礎 | 他の工法と比較して重量を確保するのが難しい |
布基礎
布基礎とは、基礎工事の中で最も多く選択されているものであり、施工性が高い特徴を持ちます。
地面を掘って空間をつくり、そこに生コンクリートを流し込んで土台を作ります。続いてその土台の上に土台よりも小さい範囲でコンクリートを流し込み、凸字形状の基礎を作るのが特徴です。先に固めてある土台部分が大きくなり、簡単には抜けません。
土台と繋がっている地面から出るコンクリート部分は細くなっているため、強度を保ちながらもコンクリートの量を抑えられる方法です。これにより、コストを抑えることにもつながります。
ベタ基礎
ベタ基礎とは連続基礎とも呼ばれ、基礎全体を一つのコンクリートで作る方法のことです。あらかじめ必要な面積を計算し、型枠を作ってから生コンクリートを流し込みます。
重量がある方が安定性は高くなるため、コンクリート量を抑えた布基礎と比較して安定性が期待できる方法です。
ただ、たくさんのコンクリートを使うため、コストが高くついてしまいます。そのことから、どちらかというと太陽光発電の架台としてではなく、建築物などで施工されている工法です。
単純な施工方法ではありますが「点」ではなく「面」で架台を支えられるのが特徴です。これにより、荷重を分散させる効果が期待できます。耐震性も高まるため、大きな地震を心配している方などにも向いているでしょう。
置き基礎
置き基礎は「サイコロ基礎」とも呼ばれる方法であり、既成品のコンクリートブロックを土台として架台を固定する方法です。一般的には地面に置いたブロックを使用することになりますが、他の工法と比較して重量を確保するのが難しく、安定性には不安が残ります。
置き基礎でも安定性を高めるためには、ブロックを地中に埋め込む方法が効果的です。土の重みも加わり、安定性が増します。
ただ、ブロックを埋め込むための穴を掘らなければならないため、このあたりのコストについても検討が必要です。太陽光発電を辞める際などには撤去しやすい工法でもあります。
杭打ち基礎
杭打ち基礎は「杭基礎」とも呼ばれるものであり、地面に打ち込んだ杭を用いて基礎を作ります。コンクリート基礎と比較すると簡単な工法であることから、コストが安く抑えられるのが特徴です。
また、杭打ち基礎であればコンクリート基礎よりも簡単に撤去ができます。
ただし、強度はコンクリート基礎に敵いません。
杭打ち基礎には、スクリュー杭、単管杭の2種類があります。
スクリュー杭
スクリュー杭は、ネジがついている単管杭を使って基礎を作る工法です。杭打機と呼ばれる専用の重機を使い、地面に杭を固定していきます。
ネジ状の単管杭であることから、ただ杭を埋め込むのとは異なり、ある程度強度を確保できるのが特徴です。
ただ、スクリュー杭による杭打ち基礎で十分な強度が得られるかは、地盤の強度に依存する形となります。地盤が軟らかい場所の場合、いくらスクリュー杭を選択したとしても十分な強度を出すのは難しいです。
農地など地盤が軟らかい場所に設置したいと考えているのであれば、地盤力によっては別の方法を選択する必要もでてきます。
関連記事：スクリュー杭基礎とは？コンクリート基礎との違いも解説
単管杭
単管杭とは、単管形状の杭を地面に打ち込んで、それを使って架台を組み立てる方法です。場合によっては、地面に打ち込んだ単管杭を架台の柱として活用することもあります。
単管杭を使用した基礎は他の工法と比較するとコストを抑えられるのが特徴です。そのため、太陽光発電を行うにあたり、できるだけ設置にかかる費用を抑えたいと考えている方から選ばれています。
太陽光発電が行われ始めた当初には単管杭による工法が多く選択されていました。ただ、単管パイプを地面に差し込んでいるだけの工法であるため、強度の問題があります。
強度に優れた工法を選択したいと考えているのであれば、単管杭による工法は向いていません。
十分な引っ張り強度が出ないため、台風のように強風が吹いた際に架台が飛んでしまうなどの被害も報告されています。そのため、近年はあまり選択されていない方法です。
基礎は架台の安定に重要！必要な事前検査
基礎は架台を支えるものであり、基礎部分がしっかりしていないと架台が倒れるなどのトラブルにつながってしまう恐れがあります。
しっかりと基礎を作るためには、事前検査が欠かせません。事前検査には、大きく分けて「引き抜き強度検査」と「地盤調査」の2種類があります。それぞれの検査方法について解説します。
引き抜き強度検査
引き抜き強度検査とは、基礎がどの程度地面から抜けにくいのかを表した指標のことをいいます。杭を打ち込んでから必要強度まで引き抜き、どの程度強度が出ているか確認する検査です。
例えば、強風などが吹いた場合、基礎部分から架台本体が抜けてしまう可能性があります。どの程度で抜けてしまうのか判断するために引き抜き強度検査が欠かせません。
野立て架台は、太陽光パネルの発電効率を高めるため、一般的には斜めに設置されています。ですが、強風が吹いた際に風が斜めになっている架台の下に入り込み、架台を持ち上げようとする力が発生してしまうことがあります。
横や下から上に向かって架台が押し出されるため、引き抜き強度が不十分だと架台が基礎から抜けてしまう可能性が高いです。抜けてしまえば、架台の上に設置されている太陽光パネルが飛ばされてしまうこともあるでしょう。
例えば、田んぼや畑のように地盤が軟らかいところだと、スクリュー杭を打っても抜けやすくなってしまいます。杭を長くするなどの工夫が必要になるため、引き抜き強度検査を行ってどの程度の杭の長さが必要なのかを判断することが重要です。
場合によってはスクリュー杭を長くして打っても十分な強度が出せないケースもあります。こういった場合は、その他の方法の検討が必要になることも多いです。
地盤調査
地盤調査は、野立て架台を設置しようとしている場所の地盤に十分な固さがあるか調べるためのものです。
例えば、計測装置類などを取り付けたスクリュー杭に対し、パワーショベルなどの重機を使って少しずつ負荷を加えていきます。時間をかけて調査し、どの程度沈下したのかを計測して判断する方法などがあります。
引き抜き強度を高めるためにも地盤の固さは非常に重要です。地盤が固くなければ十分な引き抜き強度は出せません。
地盤調査をすることなく架台を設置してしまった場合、地盤沈下によって数年後にトラブルにつながる可能性が高いです。
例えば、表面部分は固そうに見える地盤でも、奥のほうは軟らかいケースがあります。すると、架台や太陽光パネルを設置してから数年後、早ければ数ヶ月後に少しずつ杭が沈下し、架台が曲がってしまう可能性もゼロではありません。
このような状況になれば、その上に設置されているパネルが割れるなどの悪影響も考えられます。
また、SWS試験（旧スウェーデン式サウンディング試験）も多く行われる方法です。
SWS試験は、一般的な地盤調査の方法です。調査をしたい地盤にロッド（鉄の棒）を突き刺し、その沈み具合から地盤の固さを調査する方法のことをいいます。ロッドがスムーズに進んだ場合、その地盤は弱く、進みが悪い場合は地盤が固く、強いです。半日ほど時間をかけて調査することになります。
野立て架台の注意点
太陽光発電において野立て架台を選択する場合、いくつか注意しておきたいポイントがあります。
特に重要なのが、定期的にメンテナンスをすること、積雪対策をとることの2つです。それぞれについて詳しく解説します。
定期的なメンテナンスで雑草を防ぐ
野立て架台は定期的にメンテナンスをする必要があります。メンテナンスでは汚れを取り除き、伸びてきている雑草があれば処理しましょう。
雑草の繁殖力はすさまじく、長く放置してしまうと雑草の影響によって発電効率が悪くなってしまうこともあります。
それだけではなく、雑草が配線に絡み付き、ショートしてしまう危険性もあるのです。場合によっては火事などのリスクも考えられます。
雑草をメンテナンスするためには、周辺の草刈りを行ったうえで除草剤を散布しましょう。ただ雑草を抜いただけだとまたすぐに生えてきてしまうため、注意が必要です。
それから、除草シートを活用するのもおすすめです。除草シートとは、草が生えている部分に日光が通らないシートをかぶせておくことにより、植物の育成を阻害するものです。
雑草は日光がなければ成長できないため、徐々に弱まって枯れていくことになります。
また、風などに乗って植物の種が運ばれてくることがありますが、土と違い、シートの上に種が落ちてもそこから発芽するのを防げます。
また、防草の目的でも使用できるため、草が生える場所でメンテナンス頻度を抑えるために除草・防草シートを活用してみるのもおすすめです。
黒いシートを幅広い範囲に敷くことになるので美観が悪くなるデメリットはありますが、施工しやすく、高い効果が期待できます。耐久性が高いシートを選択すれば数年間にわたって雑草を抑えることも可能です。
その他の対策としては、野立て架台の柱を高くする方法もあります。地面から離れれば雑草の影響を受けにくくなるため、除草・防草シートを使うのが難しいような場合に適した方法です。
基礎を作る際にベタ基礎を選択し、土を覆ってしまう方法もあるので、適したものを選択してみましょう。
積雪は架台の角度や高さで防ぐ
積雪については十分な対策を取っておかなければなりません。当然ながら太陽光パネルの上に雪が積もってしまった場合、発電効率が落ちます。
雪は重量があるため、積もった雪によって架台が潰れてしまう可能性も出てくるでしょう。
それから、太陽光パネルに雪が積もるのを防ぐためには、架台を調整して太陽光パネルに角度をつけることも重要です。適切な角度が設定できれば雪が大量に降り積もってしまう前に地上に落とせます。
急な角度のほうが雪を落とす効果は大きいのですが、パネルをしっかり立ててしまうと発電効率は良くありません。
そこで、可能であれば30°～40°程度、これが難しい場合も15°～20°程度の角度を付けておくことをおすすめします。雪が自然に落ちてくれるようにしておけば、手作業で雪下ろしなどをする必要がありません。
注意点として、架台が低いと太陽光パネルがすべて雪に埋もれてしまい、全く発電できなくなってしまうことも多いです。架台の高さを考える際の一つの目安として、ほとんど雪が降らない地域だったとしても50cm程度、積雪が多い地域については、100cmほどは確保しておくと良いでしょう。
架台が低いとパネルに角度をつけて下に落とせたとしても徐々に積み上がり、雪の日が続いたような場合は結果的に埋もれてしまいます。
関連記事：太陽光発電所の架台の傾斜角度を決めるときに注意したいポイント
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太陽光発電における架台は、安全に太陽光発電を行っていくためにも非常に重要なものです。そのため、慎重に検討していかなければなりません。
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いかがだったでしょうか。太陽光発電を行う際、野立て架台を検討している方のため、架台の基礎や種類、注意しておきたいことなどについて紹介しました。架台が持つ重要性や選択できる工法などについてご理解いただけたかと思います。
野立て架台は一度設置したら何年にも渡って長く使用するものであり、発電機を支える重要なものです。基礎の強度などにもこだわり、適したものを選択していきましょう。
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