"空中光伏发电"与压缩空气"蓄电"相结合，实现能源地产地消

充分利用缆绳支撑的柔性构造及钢管桩

        将道路、停车场、休耕地等的上空变成“发电站”——日本九州大学名誉教授太田俊昭提出了“空中光伏发电”方案，其特点是，没有专用的场地也能制造能源。首项计划目前正在进行中。该计划所描绘的构想是，将空中光伏发电与利用压缩空气的“蓄电”系统相结合，建设能够实现能源地产地消的城市。


        太田俊昭名誉教授提出了能够稳定供给电力和抗灾能力强的城市建设方法。他强调，要想实现这两点，土木技术不可或缺。

        光伏电池板的设置参考了用缆绳支撑桥梁的思路。为了保护城市不受大地震及海啸的破坏，防波堤、堆土、高台都使用钢管进行修建，以确保强度。在钢管内设置“蓄电”系统，以备发生灾害等时使用。

充分利用斜坡及道路的上空

        太田俊昭名誉教授提案的“空中光伏发电”，并不是像百万瓦级太阳能发电站那样在专用土地上安装地上设置型设备，而是利用公共土地的上空。


        太田名誉教授说：“即使受到能够吹倒树木的强台风袭击，向四面八方错综复杂地伸展枝蔓的常春藤也能够完好无损地幸存下来。这种情景让我切实感受到了柔性构造的好处。”受此启发，他设想出了将柔性构造与刚性构造相结合的低空缆绳方式。

不需要大规模平整工程。在光伏电池板之间设0.5米的间隙，让从下面吹上来的风通过。关于初期费用的概算，太田名誉教授说：“相对于普通地上设置型的每千瓦25万～30万日元，推算低空缆绳方式为每千瓦25万日元以下，中空吊装方式为每千瓦27万～28万日元左右。”（资料：九州大学名誉教授太田俊昭）

为了防止海啸造成损害，在距离海面高25米的位置设置“空中光伏发电”设备。并且还构想在发生灾害时滑动光伏电池板将之存放起来。防波堤的内侧可用作鱼塘及养殖场。

        在混凝土块地基上设置轻质混凝土的格子构件。在格子构件上面安装光伏板，并用缆绳进行支撑。这样可以顺应某种程度的地面沉降，适合在地基松软的土地以及倾斜地面上进行设置，不需要大规模的平整工程。

        而中空吊装方式则是树立起支柱，采用吊桥的方法对光伏板进行支撑。在已有的道路、停车场、仓库及弃耕地上，可采用该方式进行设置。太田名誉教授说：“根据地形只对建立支柱处进行平整即可，因此，给环境造成的负荷较小。日本全国约有130万公顷公共用地的道路、多达约40万公顷的弃耕地，其上空都可加以利用。”

        采用中空吊装方式的第1套发电设备，将在福冈县某公司的材料堆放场进行建设，目前尚在计划研究阶段，力争在年内动工。计划在500平方米的场地上，在地上4米高处设置近50千瓦（kW）的光伏电池板。


利用钢管实现防灾及“蓄电”

        为了将电力作为能源储存起来，太田名誉教授想出的方法是，在作为构件使用的直径为1～2米的钢管中分散贮藏压缩空气。其原理是：利用晴天时生产的电力的剩余部分驱动压缩机，以制造压缩空气，并储存在专用容器中；在雨天、夜间以及灾害时，利用压缩空气驱动涡轮机进行发电。在欧美，将压缩空气储存到地下基岩内的方法已实现了实用化。

在东日本大地震中受灾的沿海地区灾后重建示意图。打入耐震钢管桩，进行堆土，建造垫高的人工地基。

在建于垫高的人工地基上的工厂上方配置“空中光伏发电”的示意图

        在有可能发生海啸灾害的沿岸地区，建造以钢管桩构成的透过式防波堤。在陆地区域，打入耐震钢管桩，建造垫高的人工地基。预先在钢管内设置可储存压缩空气的空间。太田名誉教授强调：“应以当地为主体，推进符合当地特点的计划。”（《日经土木工程》特约撰稿人：大井智子）