太陽光発電をするには、太陽光を集めるパネル（モジュール）だけでなく、そのパネルを支える架台（かだい・がだい）が必要です。架台は安全かつ効率的に太陽光発電をするための重要ポイント。しかし、その架台を選ぶかによって費用や性質、施工方法などに違いがあります。
「産業用太陽光発電の架台にはどんなものがあるのだろう？」
「架台の設置方法は、家庭用と産業用では違うのだろうか？」
ここでは、そのような疑問に答えていきます。架台についての詳細や設置方法の説明、材質や費用などについて順番に紹介するので、参考にしてください。
目次
コンテンツ
太陽光発電の架台とは
架台は太陽光パネル（モジュール）を設置する土台にあたるものです。
家庭用太陽光発電では発電量が小さい用途もありますが、産業用太陽光発電は多くの発電を目指して大量に設置します。そのため、架台は産業用太陽光発電システムにとってはとても重要な設備。架台の選び方ひとつで、電気代削減効果や売電収入などの太陽光発電のメリットを最大化させられます。
土地の特性や気象条件などを考慮し、強度や材質を選ばなくてはなりません。架台がしっかり支えることで、暴風や積雪などから太陽光パネルを守り、安定して電気や利益を生み出します。
産業用太陽光の設置方法
まずは産業用太陽光発電システムの設置方法から紹介しましょう。
産業用であれば多くの場合、以下3つの架台タイプから選ばれます。
- 野立て架台
- 折板屋根架台
- 水上設置架台
野立て架台
野立て設置は、土地に直接太陽光発電の架台を設置する方法です。
山の中腹などの広い土地に、ずらっと太陽光パネルが並んでいる光景を見たことがある方も多いでしょう。あれが野立て設置方法です。
野立て架台のメリットは、太陽光パネルに角度をつけて設置できること。他の方法に比べると簡単に発電効率を上げられます。
折板屋根架台
倉庫や工場などの屋根に多い凹凸がある金属の板のような屋根の場合、折板屋根架台設置方法を使います。
専用の器具を使って太陽光パネルを設置するのですが、設置タイプは2つあります。1つは太陽光パネルを屋根に合わせ平坦に固定する「平置き型」、そしてもう1つはパネルに角度をつけて設置する「傾斜型」です。
平置き型の方はコストがかからず、傾斜型の方は発電効率がよいというメリットがあります。何を優先するか、そして発電効率と費用の比較をしっかりと行い、選ぶことが大切です。
水上設置架台
屋根や地面の上だけでなく、水面でも太陽光発電は可能です。ここで利用するのは水上設置架台というもの。これは「フロート架台」とも呼ばれています。
ため池の上にフロート架台を浮かべ、その上に太陽光パネルを設置。架台同士をつなぎ合わせることで、水上太陽光発電の「島」を作り出します。
風に流されないように係留具を池の底に埋め込み、係留具とフロートをつなぐことで発電設備全体を固定する方法です。バラバラにならずに済み、メンテナンス時にも効率を上げることに役立ちます。
台風などの強風時には、フロートの内部に注水して安全を確保します。注水によって重石になり、パネルが風で吹き飛ばされるのを防いでいるのです。
農林水産省農村振興局の発表では、日本にため池は約20万か所あると言われています。そこを太陽光発電に使えるとなると、SDGsの「カーボンニュートラル」にとっては大きな影響を持つでしょう。
さらに水上で太陽光発電をすると、発電量が地上に比べて約10％多いとか、土地の大規模な造成が不要であるとか、藻や水草の異常発生を防ぐとかといったメリットがあります。
以上のことから、水上設置架台についてもこれからは利用者が増えていくと考えられるのです。
関連記事：水上太陽光発電とは？ 架台や設置方法、メリット・デメリットを解説
架台の材質の種類
太陽光発電は屋外で運用する構造物であるうえ、期間は20年以上と長期にわたります。そのため、最後まで運用するためには架台をその土地の気象条件に合わせた材質で用意しなければなりません。架台の材質の種類は次の3つです。
- ステンレス製
- スチール製
- アルミニウム製
それぞれの特徴を詳しくみていきましょう。
ステンレス製
ステンレスの正式名称は「ステンレススチール」で、日本語に訳すと「鋼」や「鋼鉄」です。ステンレスとは英語で「錆びない鉄」のこと。その名の通り、優れた耐食性を持っています。
特徴は次の5つです。
- 耐久性が高く錆びにくいため塩害地域で使いやすい
- 強度が高いと同時に重いため施工性は他の材質に劣る
- 費用が高く負担が大きい
- 現場での穴あけ加工は難しいのであらかじめ加工しておく必要がある
- 撤去時にリサイクルできないため処分費用が必要
海辺など塩害地域で使いやすい点は大きなメリットですが、もともと値段が高いうえに撤去時には処分費用が必要になることは注意点でしょう。
スチール製
スチールは「鉄」のこと。3つの材料の中で最も費用が安いですが、錆びやすいという特徴があるため使う地域が限られます。
多くの場合、錆びつかないようにするために溶融亜鉛めっきやZAMという耐食性を高める表面処置を行ってから使用します。
特徴は次の5つです。
- 錆びやすいため耐食性の処理が必要
- 処置前の費用が安い
- 耐食性処置をする場合はコスト負担がある
- 強度は強いが重くて現場加工が困難
- 撤去時にリサイクルできないため処分費用が必要
アルミニウム製
1円玉がアルミニウム製のため、アルミニウムはわたしたちに馴染み深い素材。日常生活でよく見られる材質で、短くアルミとも呼びます。圧倒的な軽さ、そして優れた耐食性を持っている材質です。
特徴は以下の5つ。
- 錆びにくい
- 強度はやや弱いが加工しやすく手軽に強度を高められる
- ステンレスに比べて費用が安い
- 軽い
- 撤去時にリサイクル可能
他の2つの材質がリサイクル不可能であることに対し、アルミはリサイクル可能です。そのため撤去時にコストがかからないということも、大きなメリットです。
架台の設置の種類
では、架台の基礎設置の種類を紹介しましょう。次の2つの基礎方法があります。
- コンクリート基礎
- 杭基礎
基礎が担うのは架台本体を地面に固定する役割です。基礎をしっかりと作り込むことで、地面の揺れや強風からの影響で架台が倒れたり飛んでいったりすることを防げます。
コンクリート基礎
コンクリート基礎には次の3つの種類があります。
- 置き基礎
- 布基礎
- ベタ基礎
【置き基礎】
既製品のコンクリートブロックを架台に固定して設置する方法で、「さいころ基礎」とも呼ばれています。特徴は、短時間で施工が空くこと、費用を抑えられることです。また、コンクリートブロックを置いて「おもし」にしている状態なので、撤去時に設置前の状態へ復元しやすいというメリットもあります。
デメリットは重量を稼ぐことが難しいため、安定性が強いとは言えないことでしょう。土地を掘ってブロックを埋める方法もありますが、それでも他の基礎に比べると安定性には疑問が残るかもしれません。
【布基礎】
コンクリートブロックを一枚の布のように連続して並べる方法です。「独立基礎」とも言います。
同じ断面サイズである場合には置き基礎よりも安定性と強度が向上。しかし、他の基礎に比べてコストがかかります。現場で基礎を作り、凸型のコンクリートを地面に埋める施行です。
【べた基礎】
コンクリートブロックがすべてつながり、一枚の板のようになったのがべた基礎です。「連続基礎」とも呼ばれています。使用コンクリート量が多いため最もコストがかかりますが、安定性と強度が高いため、一般的には建築物で施工される方法です。
杭基礎
杭基礎には次の4つの種類があります。
- 単管杭基礎
- 一般スクリュー杭基礎
- 大羽スクリュー杭
- C型杭
【単管杭基礎】
最も材料費や施工費がかからないのが単管杭基礎です。初期の太陽光発電ではよく使われていました。
パイプを土地に差し込むだけという方法のため、デメリットは引っ張り強度が弱いということ。大型台風による被害も多く報告されている基礎方法のため、現在はあまり使われていません。
【一般スクリュー杭基礎】
野立て架台ではポピュラーな基礎であるのが一般スクリュー杭基礎です。
専用の機械が必要ですが、工事は比較的簡単なうえに引っ張り強度も確保できます。ただし、柔らかく地盤力の弱い農地などには向きません。
【大羽スクリュー杭基礎】
一般スクリュー杭よりもねじ部分の羽が大きく出ているのが、大羽スクリュー杭です。地面への引っかかりが強いため引っ張り強度が高く、地盤の弱い農地でも利用可能です。
【C型杭基礎】
C型をした型鋼を地面に差し込む基礎です。構造によって強度を確保できるうえ、シンプルな構造で施工性が良いというメリットがあります。値段は比較的安め。ただし、単管杭と同じく基本は地面に差し込むだけなので、上への引っ張りには弱いというデメリットがあります。
太陽光発電の架台の高さ
太陽光発電の架台の高さは、地面からパネル（モジュール）の一番低い部分までの距離です。
高さの目安としては、60㎝〜100㎝くらい。低くする場合でも50㎝はあったほうが良いでしょう。その理由は、さまざまな障害からパネルを守れたり、メンテナンスが楽になったりするからです。架台が高い方がよいこと、複数のメリットについては後述します。
稀ではありますが、中には地上高が10㎝程度のかなり低い架台もあります。しかし太陽光発電に必要なパワーコンディショナーのメーカーでは多くの場合が30㎝以下は対象外です。そのため、架台が低すぎることで保険対象外になることもあると知っておきましょう。
関連記事：産業用太陽光発電の運用に保険は必須？ 理由と災害例
架台を高くするメリット
それでは、架台を高くするメリットを5つ紹介します。高ければ高いほど良いというわけではありませんが、架台が高いとさまざまなメリットがあることは事実です。コストも考えつつ、架台の高さについてしっかり検討してみましょう。
- 影の影響を受けない
- 砂やほこりなどの影響を受けない
- メンテナンスが容易にできる
- 表面温度の上昇が抑えられる
- 雪を逃せる
メリット①影の影響を受けない
太陽光発電にとって、影は重要です。
影ができるとその分発電量が低下するため、できるだけ影が当たらないようにしなければなりません。
たとえば、他の家の影や伸びた雑草の影などです。周辺の家や山などの影は建設時に考慮できるため、できるだけ影がパネルに当たらない角度や傾斜を計算しましょう。
雑草はマメに刈り取るか、最初に除草対策を徹底的に行っておくことが安心です。しかし背が高くない雑草が生える土地であれば、架台を高くすることであまり影響がないようにできます。
メリット②砂やほこりなどの影響を受けない
パネルは表面に太陽光が当たることで発電します。しかしパネルが地面に近いと、その分砂やほこりをかぶりやすくなるのです。その結果パネルが汚れてしまえば、発電量に影響してしまうでしょう。
架台に高さがあれば、舗装していない土地で雨天時にある泥の跳ね返りなども避けられます。
メリット③メンテナンスが容易にできる
太陽光発電システムは、一度設置すれば20数年の間、何もせずに放置できるわけではありません。周囲の除草や清掃、システムや部品の点検など定期的なメンテナンスが必要です。
その際に架台が高ければ、人がかがんでチェックしなくても良くなり、細部までよく確認できます。また架台に高さがあればパネルの下を人が移動しやすいため、多くのパネルを設置する産業用太陽光発電システムではそれも便利な点でしょう。
メリット④表面温度の上昇が抑えられる
太陽光を集めるのだから太陽光パネルは熱に強いと思っている方が多いのですが、実際にはパネルの性能基準は25度の表面温度です。表面温度が25度以上になると、1度上がるごとに約0.4度の熱損失が発生します。
そこで少しでも架台を高くすることで、パネルの表面温度の上昇を抑えることが可能です。
現代の日本の夏は非常に暑く気温はどんどん高くなりますが、それも地表に近ければ近いほど温度が上がります。そのため、架台を高くしてパネル背後の風通しを良くし、少しでも地表面から離れて涼しくしましょう。
メリット⑤雪を逃がせる
雪が降る地域では、パネルに積もった雪は地面へと落ちてさらに積もっていきます。架台が高くパネルの位置を高くしておけば、雪が積もっても逃がすことができ、積雪がパネルを覆ったり影を作ったりするまでに時間がかかるのです。
架台を高くする際の注意点
架台を高くすることによるメリットがあれば、当然デメリットも存在します。次は以下のデメリット2つを紹介しましょう。
- コストがかかる
- 風の影響を受けやすい
コストがかかる
架台を高くすれば、その分当然材料費がかかるため費用が追加されます。また、架台を高くした結果風の影響を強く受けるようになるので、架台の材質の強度を上げたり、筋交いを設置したりもしなければなりません。
結果的に、架台を高くすればするほどコストはかさみます。しかし、架台が低いことによる発電量の低下やシステムの故障リスクなどを考えると、多くの場合に架台を高くする方がよい結果を得られるでしょう。
風の影響を受けやすい
パネルの架台を高くするメリットのところで述べましたが、架台を高くするとパネルの背面で風通しが良くなります。つまり言い換えれば、これは風で下からパネルがあおられるということでもあるのです。
パネルが下から風でつつかれると、飛んでいったり破損したりといったリスクにもつながります。
もともと強風が吹く土地では風対策に敢えて架台を低くしているところもあるので、立地をしっかり考慮に入れる必要があるでしょう。
太陽光発電の設置にかかる費用
太陽光発電はとてもお金がかかる、そのようなイメージがあります。しかし、太陽光発電システムの導入を政府が後押しし始めた2012年ころに比べると、現在は価格が落ち着きつつあるのです。
経済産業省の発表によると、2022年の事業用太陽光発電の設備費用は1kWあたりの単価が257,000円でした。その内訳は、以下のようになっています。
【25.7万円の内訳（値引き前）】
- ソーラーパネル
- パワーコンディショナー
- 架台
- 設置工事
- その他
それぞれについて、費用の目安をみてみましょう。ただしメーカーによっては単体で安価なものもあるうえ、値引きが大きく影響するため、ここの数字はあくまでも目安として考えてください。
参考：経済産業省「令和5年度以降の調達価格等に関する意見」11P
ソーラーパネル
太陽光を集めるソーラーパネル（モジュール）は、四角い板の太陽電池を複数集め、アルミの枠にいれて大きな1枚のパネルにしたもの。
パネルの2022年の価格相場は1kWあたり10.2万円です。
産業用であればパネル数は枚数を増やし、発電量を多くすることが一般的なので10kWが基準とされています。そのため10kWで考えると、費用は102万円程度です。
パワーコンディショナー
パワーコンディショナーは、パネルで作った直流の電気を交流の電気へと変換するための機器で3万円です。同じく10kWを基準にすると、30万円程度になります。
架台
パネルを固定する架台は、3.3万円でした。つまり、10kWを基準にすると、33万円程度かかります。
設置工事
太陽光発電システムの設置工事では、2022年の数字は7.4万円です。10kWだとすると、74万円かかります。
その他
「その他」とは、電力会社や国への申請など、さまざまな手続きにかかる費用のことです。他にも諸経費、消費税などが「その他」として記載されていますが、こちらが1.6万円。
すべて合わせると値引き前、25.7万円になります。
太陽光発電に効果的なパネルの角度
太陽光パネルの設置に効果的な角度は、地域や設置方法によって違います。
方角であれば、一般的には南向きがベストと言われています。これは日本の場合、太陽が東から登って南を通り、西に沈むため。問題は、できるだけ南方面の屋根や土地に、どの角度でパネルを設置するかです。
ここでは一般的な角度や緯度が高い場所の角度について紹介します。
ベストなパネルの角度は地域による
一般的な太陽光パネルの平均設置角度は30度です。もちろん設置する屋根の形状によって多少の違いはあります。そして同じく、地域によってもパネル設置の角度は影響するのです。
地域によって設置角度に違いがあるのは、緯度が違うから。日本は上下南北に長い国であるため、同じ国内でも緯度が違うことで気候が変化します。
たとえば北海道は北緯43度、そして鹿児島は北緯31度です。この12度の差でパネル設置の角度が変わります。
北国は積雪もあるため、傾斜をきつめにして設置することが一般的でしょう。そうすれば太陽光を早い時間から捉えられますし、雪が降っても積もらずに自然に落ちるためです。逆に沖縄では傾斜を緩やかにし、日照時間に集中して発電できるようにします。
ベストな角度の調べ方
太陽光パネルを設置する場合、基本的には事前に太陽光パネルメーカーによる現地調査があり、屋根の形状や素材、強度、広さなどを計測します。そして計測結果からレイアウトを作成。どのくらい発電できるのかのシミュレーションも、同時に行います。
このときに利用するのが、国立研究法人新エネルギー・産業技術総合開発機構が持つデータベースです。国内837点、1990年〜2009年までの20年間にわたる日射量に関するデータが入っているため、設置場所のベストなパネル設置角度を求められます。
参考：国立研究法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「日射に関するデータベース」
敢えて角度を外す場合もある
家庭用でなく産業用太陽光発電であれば、ベストなパネル角度を敢えて外すこともあります。それは、設置のための土地面積が足りない場合や、日射量の関係で発電量が十分ではないと判断されたときです。そのケースでは、太陽光パネルを東西にジグザグのM字型に設置し、パネルの設置枚数を増やすのです。
パネルの量を増やしてジグザグに置くことで、東西2面に太陽光パネルがある状況を作り出します。そうすればお互いに太陽光を反射し、結果的に発電量が上がるのです。
設置角度を外すことによっては10〜15%ほど発電量が減るリスクがありますが、反射を利用してその分の埋め合わせを狙います。
発電量アップのためには架台や基礎、設置角度にこだわる必要がある
産業用の太陽光発電では、家庭用に比べさらに発電量が重視されるのが一般的です。
そのために必要なのは、設置地域の自然環境を考慮した架台の材質を選び、20年以上安全に運用できる頑丈な基礎を施し、発電量が多くなるパネルの角度に設置することです。
太陽光発電の設置業者はもちろんプロですが、会社や人によって施工技術や考え方は違うもの。そのため、太陽光発電システムを取り入れる際にはあらかじめ知識を蓄えておき、工事が滞りなく進むかどうかの確認をしていくことがおすすめです。
トラブルを避けるためにも、太陽光発電システムに関する知識を身に着けておきましょう。
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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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