JP7755645B2 - 農業用太陽光発電モジュール - Google Patents

Description

本開示の主題は、一般に農業用太陽光発電モジュールの分野に関し、より詳細には、植物の生育及び太陽光発電エネルギーの生産を可能にするユニットの分野に関する。

利用可能な土地空間は、地方並びに大都市において、希少な商材になりつつある。近年、人々は有機農産物の価値に注目し始めており、したがって、自分自身の野菜を生育する方法を探している。したがって、世界中の多くの都市の人々は、野菜を生育し始めている、かつ／又は屋上に小さな庭の手入れを始めている。屋上の庭が繁茂するために、農業的生育は、日光、水を受ける必要があり、当然ながら適切な生育床を必要とする。したがって、個人用小型ユニットは、屋上での個々の生育ユニットを可能にするこれらの条件を提供するとされている。加えて、世界中の農業従事者は、収穫量を増加させる方法を常に求めており、したがって、利用可能な土地空間を最大化するために異なる種類の植物を組み込み始めてきた。エネルギー部門では、エネルギーの生産のためにこれらの領域を利用するために水リザーバの上に太陽光発電セルを見ることが一般的であるが、他の場所では空間を占有しない。

利用可能な土地の使用は希少な商材になりつつあるので、それを賢明に使用する必要がある。エネルギー及び農産物の両方は、世界中の人々にとって非常に重要であり、したがって、農業目的のための、又は太陽光発電エネルギーの生産のための利用可能な土地の使用の間の「闘い」は、多くの場所で見られ得る。

例えば、米国特許出願公開第２０１５／０８２６９７号は、屋内又は屋外で植物、野菜、ハーブ、果物、及び花を生育するために使用される、あまり手入れのいらない、節水コンテナ園芸システムを開示している。このシステムは、１つ以上の園芸容器を使用し、各園芸容器は、養分／流体の土壌へのゆっくりとした一貫した上向きの流れを引き起こす水上昇構造と、ポンプが停止した際に余分な養分／流体を植物の根から離れるように方向付ける養分／流体排水促進構造とを有する。システムは、ポンプにエネルギーを供給するためにソーラーパネルを使用する。

中国実用新案第２０９８６１７８７号は、野菜の苗を育てるための栽培デバイスを開示している。箱本体の底部に水タンクが配置され、箱本体内の上部には、プラントライトの補助灯と伸縮式デバイスが配置され、育苗トレイ内の底部に湿度センサが配置されている。ソーラーセルパネルは、支持ロッドの上端部に配置され、例えば、箱、センサ及びモータ内に配置されたライトに局所的にエネルギーを供給する。

本明細書における上記の参考文献の承認は、これらが本開示の主題の特許性に関連することを意味するとしてなんら推測されるべきでない。

本開示の主題は、利用可能な領域の生産的使用を増加させるように設計された、農業用太陽光発電モジュール（時には、営農型太陽光発電モジュールと呼ばれる）に関する。農業用太陽光発電モジュールは、同じ領域（土地空間、湖、屋上など）を使用しながら、例えば太陽光発電セル（単数又は複数）を使用することによって、農業的生育及びエネルギーの生産を可能にすることができ、したがって農業用太陽光発電モジュールは、この問題に対する良好な解決策を提供することができる。これは、例えば、土地は太陽エネルギー栽培のためだけに使用されることができず、農業目的と統合されなければならない、異なる国における法律／規則を克服するのに役立ち得る。

いくつかの実施形態では、農業用太陽光発電モジュールは、少なくとも空のときに移動可能であり、世界中に容易に輸送し、任意の所望の場所に再配置することができる。移動可能な農業用太陽光発電モジュールは、農業従事者のニーズ又は任意の場所の固有の景観に従って容易に移動させることができ、あるいは屋上及び／又は水リザーバなどに配置することができる。

したがって、本主題は、農業用太陽光発電モジュールであって、生育床が植物又は動物のうちの１つの生育を可能にすることを促進するように構成された、底面及び周囲側壁を有する生育トレイと、太陽光発電エネルギーを生産するように構成された、上述の生育トレイの上に配置可能な太陽光発電セルと、を備える、農業用太陽光発電モジュールを開示する。

生産された太陽光発電エネルギーは、モジュールの構成要素によって使用される、又は外部電力システムに向けられる、のいずれかである。いくつかの実施形態では、上述の生産された太陽光発電エネルギーの大部分は、外部電力システムに向けられる。いくつかの実施形態では、生産された太陽光発電エネルギーのすべてが外部電力システムに向けられる。

本開示の主題による農業用太陽光発電モジュールは、本開示の主題の異なる態様において以下に特定されるいくつかの固有の特徴及び／又は要素を有し、それらの各々は、異なる条件下で動作する、かつ／又は太陽光発電エネルギーの生産を可能にするモジュールの能力に寄与し、任意選択で、太陽光発電エネルギーの大部分は、固体／半固体／半液体／又は水耕栽培及び／若しくはアクアポニックス養殖等の異なる生育床を必要とし得る、異なる農産物の生育と共に外部電力システムの使用のために向けられる。以下に特定される異なる態様によるモジュールの特徴、及び実施形態の詳細な説明に記載される他の特徴は、本明細書に開示される主題の更なる態様による任意の組み合わせで互いに組み合わせることができる。

農業用太陽光発電モジュールが含む２つの基本要素は、生育トレイ及び太陽光発電セルである。生育トレイは、例えば、野菜、花、低木、ブドウ、つる植物、家禽、ミツバチ等の植物等の農業的生育を可能にし得る、土壌、肥料、ぎょう灰岩、パーライト、ピート等の生育床を促進するように構成され得る。生育トレイは、その中の生育床を促進することができるたらいを画定することができる、底面及び周囲側壁を有し得る。太陽光発電セルは、生育トレイの上に配置することができ、それによって日光又は人工照明による直接的な照準線を増やす。また、生育トレイの上方に配置されることにより、太陽光発電セルは、生育トレイ内で成長している植物を遮蔽することができる。例えば、特に日中、すなわち一日のうちの最も暑い時間帯の、直射日光に対する植物の曝露を低減する。加えて、太陽光発電セルは、例えば、花又はハーブ等の繊細な植物に有害であり得る強い雨の間に、植物を遮蔽することもできる。

太陽光発電セルは、太陽光発電エネルギーを生産するように構成され、生産された太陽光発電エネルギーの少なくとも大部分は、農業用太陽光発電モジュールを構成する要素に対して外部であり得る外部電力システム、例えば、外部電力網、バッテリ、エンドユーザ、それらの任意の組み合わせ、並びに／又は任意の他の電気エネルギー輸送、消費、及び／若しくは貯蔵デバイスに向けられる。したがって、太陽光発電セルは、農業用太陽光発電モジュールによって必要とされるかつ／又は消費されるよりも多くのエネルギーを生産することができ、それによって、生産された太陽光発電エネルギーの少なくとも大部分は、内部照明、モータ、ポンプ等のモジュールのエネルギー関連要素に電力を供給することを意図していない場合がある。

農業用太陽光発電モジュールは、水及び／又は液体肥料等の液体をその中に保持するように構成することができる集水タンクを更に備えることができる。集水タンクは、周囲側壁を有することができ、その結果、生育トレイがその間に収容される、又はその中に入れ子にされ得る。集水タンクは、生育トレイの下に配置することができ、それによって、生育トレイから水タンクに水を排水することが可能になる。加えて、過剰な雨水又は潅水用の水も水タンクに収集することができる。水タンク内の貯蔵された水は、例えば、モジュール及び／若しくは隣接するモジュールの生育トレイ内で生育している農産物、又は他の農産物に給水するために使用されてもよく、それによって水の使用を節約する。

集水タンクは、水で満たされると、モジュールの周囲環境条件に影響を及ぼす可能性がある。集水タンクの受動的な加熱及び冷却は、モジュールの近接周囲において均衡のとれた温度を維持する。

本開示の主題の一態様によれば、生育トレイは、同様の生育トレイに積み重ね可能に入れ子になるように構成することができる。集水タンクは、同様の集水タンク内に積み重ね可能に入れ子になるように構成することができ、あるいは生育トレイは、集水タンクに積み重ね可能に入れ子になるように構成することができ、又はその逆も可能である。

農業用太陽光発電モジュールの積み重ね可能に入れ子になる配置は、例えば、１つのモジュールとして保管される際に、又は複数のモジュールを一緒に保管する際に、小さい設置面積を必要とし、それによって保管コスト及び輸送コストを低減する。

本開示の主題の一態様によれば、太陽光発電セルは、生育トレイ及び／又は集水タンクに脱着式に取り付け可能であり得る。取り付ける際に、生育トレイ及び水タンクは、太陽光発電セルに脱着式に取り付け可能であり得る底部ユニットを備えることができる。モジュールから太陽光発電セル又は他の要素を取り外すことで、生育トレイ又は集水タンク等の同様のモジュールの、同様の要素内にこれらの要素を積み重ね可能に入れ子にすることを可能にし得、次いで、それらは、一緒に積み重ねられ得る。

本開示の主題の一態様によれば、農業用太陽光発電モジュールは、全体として、又は少なくとも２つの農業用太陽光発電モジュールを備えるシステムの一部として、水リザーバ、例えば湖、魚の池、処理水若しくは雨水を収集する水リザーバ、又は同様の水リザーバ等の水に浮くことができる。これは、モジュール又はその一部の設計に起因して、例えば浮遊設計を有することによって、生産中に使用される材料、例えば浮遊性浮揚性材料を有することによって、又は全体として農業用太陽光発電モジュールに、若しくはその任意の部分に接続され得る、かつ／又はその一部であり得る浮遊構成を使用することによって、達成され得る。あるいは、農業用太陽光発電モジュールは、水中の支持システムの上に配置することができる。

特定の実施形態によれば、生育トレイは、集水タンク内の貯蔵された水に浮くように構成され得る。これは、生育トレイが集水タンクに対して容易に回転することを可能にすることができ、すなわち、貯蔵された水によって摩擦係数が低減されるためである。いくつかの実施形態では、例えば、農業用太陽光発電モジュールが適切に（又は全く）浮遊しない可能性がある場合、少なくとも２つの農業用太陽光発電モジュールを備えるシステムを、水に浮くように設計することができる。例えば、システムとして、農業用太陽光発電モジュールは、浮遊設計を形成することができ、すなわち、浮遊構造の構造的特徴を有することができる。

本開示の主題の更に別の態様によれば、太陽光発電セルは、外部電力システムに接続可能であり得る。例えば、太陽光発電セルは、外部電力システムに直接接続され得る、又は太陽光発電セルは、直列回路、並列回路、又は、回路として外部電力システムに接続され得るそれらの任意の組み合わせの系列を形成するように、同様の太陽光発電セルに接続可能であり得る。

生育床は、土壌、肥料、ぎょう灰岩、パーライト、ピート等の植物の生育に適した任意の生育床であってよい。生育床は、植物の水耕栽培若しくは気耕栽培、又は魚のアクアポニックス養殖を可能にすることができる半液体、湿性又は液体であり得る。

生育トレイは、植物又は生育床への容易なアクセスを可能にするためのサイドドアを更に備えることができる。側部からの進入を容易にするためにドアを開くことができ、それによって、ユーザに、植物又は生育床への追加のアクセスポイントを可能にする。生育トレイは、２つ以上のドアを有することができ、これらのドアを、同じ側壁に沿って、又は異なる側壁に配置することができ、それによって、植物及び／又は生育床への複数のアクセスポイントを可能にする。

農業用太陽光発電モジュールは、全体として、又はその任意の部分として、少なくとも空のときに手で移動可能であり得る。例えば、農業用太陽光発電モジュールを、トラクタ及び／又はフォークリフト等の追加の機械ベースの支援なしに、ユーザによって移動させることができる。農業用太陽光発電装置は、例えば杭、くさび及び／又はロープによって地面に固定されて、少なくとも生育床又は水で満たされるまで、意図しない移動を防止することができる。

農業用太陽光発電装置の配置は、例えば、各エリアの環境条件に基づいて行うことができる。例えば、農業用太陽光発電モジュール又はその一部を所望の場所に配置する際に、ユーザは、生育トレイ内で成長している植物に必要遮蔽量及び／又は太陽光発電セルに望まれる直射日光の量を考慮に入れることができる。したがって、ユーザは、太陽光発電セルが生育トレイを可能な限り遮蔽することができるように、又はその逆になるように、農業用太陽光発電装置を配置することを選択することができる。いくつかの実施形態では、最適プログラムは、太陽光発電セルが配置されるべき所望の角度を推奨してもよく、その結果、できるだけ多くの直射日光が太陽光発電セルに到達する一方で、必要なだけ多くの植物を遮蔽する。

モジュール又はその任意の部分は、水及び／又は生育床で満たされているときであっても、フォークリフト、トラクタ、又は任意の他の農業機械若しくは産業機械によって移動可能であり得る。ほとんどの場合、農業用太陽光発電装置が生育床又は水で満たされた後、あるいは植物を生育し始めた際に、その総重量は意図しない移動を防止することができる。それにもかかわらず、例えば天候若しくは風景の変化（新しい木若しくは建物の日陰等）に起因して、農業用太陽光発電装置を再配置する必要がある場合、又は農業従事者が圃場レイアウトの変化若しくは任意の他の理由に起因してシステムの場所を変更したい場合、フォークリフト、トラクタ、トラック又はクレーン等の農業機械若しくは産業機械がそのような支援の対象となり得る。

生育トレイ、ソーラーパネル、又はその両方は、水タンクに対して回転可能であり得る。例えば、農業用太陽光発電モジュールをその場所に配置した後、生育トレイ及びソーラーパネルのいずれか一方又は両方は、日中の太陽の動きに従って旋回させることができる。例えば、生育トレイに脱着式に取り付け可能であってもよい太陽光発電セルの生産を増加させるため、及び／又は、例えば冬の間の太陽への植物の曝露を増加させるためである。この「太陽に追従する」機能は、エネルギーの生産及び／又は農業的生育を最適化するように構成されたコンピュータプログラム／アルゴリズム、又は他の所定のアルゴリズム等の所定のプログラムに従って、手動で、又はモータ若しくはピストン等の機械装置によって行われ得る。水タンクに対する生育トレイの回転及び／又は旋回は、モータによって、及び／又は手動で行われてもよい。上記で詳述したように、生育トレイは、水タンク内に貯蔵された液体（例えば、水、液体肥料等）に浮くことができ、そうする際に、生育トレイと水タンクとの間の摩擦が低減され得、それによって、回転及び／又は旋回を、他の方法で必要とされるよりも少ない力を使用することによって完了することが可能になる。

本開示の主題の一態様によれば、上述したような少なくとも２つの農業用太陽光発電モジュールを備えるシステムが提供され、このモジュールの各々の太陽光発電セルは、外部電力システムに接続可能であり得る。農業用太陽光発電モジュールのシステムを形成する際に、このことに留意されたい。いくつかの実施形態では、太陽光発電は、直列回路、並列回路、又は、外部電力システムに接続され得るそれらの任意の組み合わせの系列を形成するように接続され、それによって、例えば、外部電力システムの要件に従って、システムによって生産される電圧又は電流を増加させる。

以下の特徴、設計、及び構成のうちのいずれか１つ以上は、それ自体で、又は本開示の任意の態様によるシステムの一部として、別々に、若しくはそれらの様々な組み合わせで農業用太陽光発電モジュールに適用することができる。
・農業用太陽光発電モジュール内の生産されたエネルギーのすべてが、外部電力システムの使用のために向けられる。
・農業用太陽光発電モジュールの太陽光発電セルは、ポール、ロッド、スタック、又は太陽光発電セルを生育トレイの上に固定し得る任意の他の要素によって、生育トレイの上に配置可能である。
・農業用太陽光発電モジュール又はその任意の部分は、プラスチック（ポリマー材料）、又は任意の他の加工された材料で作製される。
・農業用太陽光発電モジュール又はその任意の部分は、プラスチック（ポリマー材料）、又は水に浮くように構成された任意の他の材料で作製される。
・生育トレイは、複数の個々の生育ユニットに分割される。
・生育トレイ及び／又は各個々の生育ユニットは、水耕栽培を可能にするために、水タンク内に沈められた際に、水タンクからの過剰な水を使用可能にする孔を有する。
・生育トレイ及び／又は集水タンクは、回転成形技術を使用することによって形成される。
・生育トレイ及び／又は集水タンクは、真空を使用して又は使用せずに、直接注入技術を使用することによって形成されてもよい。
・農業用太陽光発電モジュールの太陽光発電セルは、ＤＣ電流又はＡＣ電流を生産するために使用される。
・水タンクは、少なくとも１つの水ポートを有し、水ポートのうちの１つを介して水ラインから直接水を受け取ることを可能にし、第２の水ポートを介して同様の水タンク又は次のモジュールへ、水が流れることを可能にし得る。
・水タンクは、農業用太陽光発電モジュール、底部ユニット及び／又は水タンクを容易に持ち上げることを可能にするために、水タンクの外側に沿って持ち上げレバーを備える。
・生育トレイの底面は、生育トレイから集水タンクへの、過剰な水の排水を可能にするために、排水ポートに向かって傾斜している。
・排水ポートは、少なくとも生育床の大部分が水タンクに入らないことを保証する、砂利フィルタ、砂フィルタ、炭素フィルタ、膜フィルタ、又は任意の他の種類の水フィルタ等のフィルタを備える。
・農業用太陽光発電モジュールは、任意の多角形（例えば、六角形、対称又は非対称）の形状、又は丸みを帯びた形状、又はハイブリッド形状をとる。
・モジュールは、矩形又は六角形の一般的な形状を有する。単一の農業用太陽光発電モジュールがほぼ六角形の形状である場合、複数のモジュールを備えるシステムは、巣箱の一般的な形状を有し得る。
・モジュールは、集水タンクと、同様の集水タンク、生育トレイ、給水ライン及び／又は大型集水タンクのうちの少なくとも１つ、との間の水の流れを可能にするための１つ以上の水ポートを備える。水の流れは、（ｉ）一方向である、すなわち流れが収集タンクからのみ起こる、又は収集タンク内にのみ生じるか、あるいは（ｉｉ）水が収集タンクから、かつ収集タンク内に流れることができるように双方向であるか、のいずれかである。
・モジュールは、直列回路、並列回路、又はそれらの任意の組み合わせの系列を形成するように、同様の太陽光発電セルに接続可能である。
・モジュールは、１つ以上の水ポートによる液体連通を介して、又は直列若しくは並列の電気接続を介して、又は２つの接続タイプの組み合わせを介して、同様の農業用太陽光発電モジュールに接続可能である。
・モジュール又は複数の接続されたモジュールを備えるシステムは、第１のポートを介して、生物学的物質を含む第１の水源、例えば魚を生育するための水源に接続可能であり、生育トレイを通過し、生物学的物質の一部が成長している植物によって吸収された後に処理された水を排出するために、第２のポートを介して第２の水源に接続可能である。いくつかの実施形態では、システム内のモジュール又はシステム内の複数のモジュールは、集水タンクから生育トレイへと水を循環させるための１つ以上のポンプを備える。
・生育トレイは、家禽及びミツバチ等の動物のための生育床を提供するように構成されている。動物によって生産された生物学的物質は、生育トレイの下の水に排出され、そこで魚が成長し、排出された生物学的物質を使用することができる。
・モジュールの太陽光発電セルは、両面型太陽光発電セルである。言い換えれば、太陽光発電セルは、２つの面から電磁放射線を受け取り、それを電力に変換するように構成されている。
・モジュールは、温度、湿度、収集タンク内の水位、及び太陽光発電セルの状態のうちの少なくとも１つを感知するための１つ以上のセンサを更に備える。モジュールは、上述の１つ以上のセンサによって受信された測定値に応答して、システムの水の流入／流出、温度、ＥＣ、ｐＨ等の水の特性、気象条件、及び太陽光発電セルの状態のうちの少なくとも１つを制御するための処理回路を更に備える。
・太陽光発電セルは、太陽光発電セルの底部を画定するように傾斜している。太陽光発電セルの底部は、太陽光発電セルの上を流れる水を排水し、それらを集水タンク又は生育トレイのいずれかに向けるための排水要素を備える。
・水は、太陽光発電セルを洗浄するために使用され、集水タンク又は生育トレイに循環される。
・モジュールは、生育トレイ上に取り付けられた有孔カバーを更に備える。カバーの穿孔は、生育トレイ内の植物を覆ってフィットし、植物が環境、例えば日光に曝露されることを可能にするように構成される。カバーは、生育トレイの下の集水タンクからの水の蒸発を防止するために使用される。いくつかの実施形態では、有孔カバーは、選択された範囲の電磁放射線を反射するように構成された反射材料を含む、又はそれによってコーティングされた太陽光発電外装面を含む。反射された放射線は、穿孔から当接する植物によって、又は太陽光発電セルが両面型太陽光発電セルとして構成される場合には、太陽光発電セルによって受け取られ得る。
・上述の生産された太陽光発電エネルギーの大部分は、外部電力システムに向けられる。
・上述の生産された太陽光発電エネルギーの大部分は、上述のモジュールのエネルギー関連要素に電力を供給することを意図していない。
・上述の外部電力システムは、外部電力グリッドである。
・上述の外部電力システムは、バッテリ又は任意の他の電気エネルギー貯蔵デバイスである。
・太陽光発電セルは、上述のモジュール又はその任意の部分に脱着式に取り付け可能である。
・生育トレイは、その上で成長している植物に一定の給水を提供するための給水トンネルを更に備え、この給水トンネルは、植物のための生育スポットを画定する。
・生育トレイは、その上で成長している植物に一定の給水を提供するための給水トンネルを更に備え、有孔カバーの穿孔は、植物の生育スポットを画定するために給水トンネルに沿って配置される。
・集水タンクは、その中で魚を生育するように構成され得る、すなわち、魚を生育するための本質的な環境条件を含み得る。
・農業用太陽光発電モジュールは、移動可能である。

本明細書に開示される主題をよりよく理解し、実際にその主題をどのように実施することができるのかを例示するために、ここで添付の図面を参照しながら単なる非限定的な例によって実施形態について説明する。
本開示の一例による、ほぼ矩形の形状を有する農業用太陽光発電モジュールの概略図である。 本開示の一例による、図１Ａに示された農業用太陽光発電モジュールの概略分解図である。 本開示の一例による、図１Ａ及び図１Ｂに示された農業用太陽光発電モジュールの底部ユニットの構築の概略図である。 本開示の一例による、農業用太陽光発電モジュールの底部ユニットの概略断面図である。 本開示の一例による、農業用太陽光発電モジュールの、水耕栽培トレイ及び植物の根が成長する集水タンクの概略断面図である。 本開示の一例による、図１Ａ～図１Ｃに示された農業用太陽光発電モジュールの２つの底部ユニットを積み重ね可能に入れ子にする概略断面図である。 本開示の一例による、ほぼ六角形の形状を有する農業用太陽光発電モジュールの概略図である。 本開示の一例による、図４Ａに示された農業用太陽光発電モジュールの概略分解図である。 本開示の一例による、図４Ａ及び図４Ｂに示された農業用太陽光発電モジュールの集水タンクの概略図である。 本開示の一例による、図４Ａ及び図４Ｂに示された農業用太陽光発電モジュールの、複数の個々の生育ユニットに分割された生育トレイの概略図である。 本開示の一例による、旋回可能な底部ユニットを有する農業用太陽光発電モジュールの概略図である。 本開示の一例による、図６Ａに示された農業用太陽光発電モジュールの概略分解図である。 本開示の一例による、図６Ｂの概略分解図の上部正面図である。 本開示の一例による、圃場に配置された図１Ａ及び図１Ｂに示された農業用太陽光発電モジュールのシステムの概略図である。 本開示の一例による、建物の屋根の上に配置された、図４Ａ及び図４Ｂに示された農業用太陽光発電モジュールのシステムの概略図である。 本開示の一態様による農業用太陽光発電モジュールの非限定的な例の異なる図の概略図である。図９Ａは斜視図である。図９Ｂは側面図である。図９Ｃは縦断面図である。 本開示の一態様による農業用太陽光発電モジュールの非限定的な例の異なる図の概略図である。図９Ａは斜視図である。図９Ｂは側面図である。図９Ｃは縦断面図である。 本開示の一態様による農業用太陽光発電モジュールの非限定的な例の異なる図の概略図である。図９Ａは斜視図である。図９Ｂは側面図である。図９Ｃは縦断面図である。

ここで図１Ａ～図１Ｃを参照すると、これらの図は、本開示の一例による、ほぼ矩形の形状を有する、全体的に１００と指定される農業用太陽光発電モジュールを概略的に示す。図示の例では、農業用太陽光発電モジュール１００は矩形であり、これは単なる例であるが、農業用太陽光発電モジュールは、任意の多角形（例えば、図４Ａ～図５Ｂに示す六角形、対称又は非対称）の形状、又は丸みを帯びた形状、又はハイブリッド形状（図６Ａ～図６Ｂに関して示すような）をとることができる。同様に、農業用太陽光発電モジュールの他の要素は、矩形の農業用太陽光発電モジュールを使用する本例の結果として、対応する長方形の形状を有する。

農業用太陽光発電モジュール１００は、その中の生育床（図示せず）が植物の生育を可能にすることを促進するように構成された、たらいを画定する底面１２２及び周囲側壁１２４を有する生育トレイ１２０と、生産された太陽光発電エネルギーの大部分が外部電力システム（図示せず）に向けられるように、太陽光発電エネルギーを生産するように構成された、例えばロッド１３２によって生育トレイ１２０の上に配置可能な太陽光発電セル１３０と、生育トレイ１２０の下に配置された水を貯蔵するように構成された集水タンク１１０と、を備える。水タンク１１０内の貯蔵された水は、生育トレイ１２０内で生育している農産物、又は他の農産物に給水するために使用することができ、それによって水の使用を節約する。水タンク１１０は、生育トレイ１２０が、例えば水タンク１１０内に入れ子になった際に、側壁１１４によって支持されるように、周囲側壁１１４を有する。農業用太陽光発電モジュール１００は集水タンク１１０を含むが、モジュールの２つの基本要素は、生育トレイ１２０及び太陽光発電セル１３０であることに留意されたい。いくつかの実施形態では、生産された太陽光発電エネルギーのすべてが外部電力システムに向けられる。

生育床は、植物、例えば野菜、花、低木等の農業的生育を可能にするために、生育トレイ１２０に導入することができる。したがって、生育床は、土壌、肥料、ぎょう灰岩、パーライト、ピート等の任意の固体又は半固体の生育床であり得る。生育床は、生育トレイ１２０の底面１２２及び側壁１２４によって支持される。生育トレイ１２２の底面は、生育トレイ１２２から集水タンク１１０への過剰な水の排水を可能にするために、排水ポート１２６に向かって傾斜している。過剰な水は、降雨、灌水及び／又は水を「保持」しない生育床の使用から生じ得る。排水ポート１２６は、生育床の少なくとも大部分が水タンク１１０に入らないことを保証する、砂利フィルタ、砂フィルタ、炭素フィルタ、膜フィルタ、又は任意の他の種類の水フィルタ等のフィルタ１２７を備える。

水タンク１１０は、上記で詳述したように、又は水ポート１１６に接続することができる直接的な水ラインによって、生育トレイ１２０から過剰な水を受け取ることができる。水ポート１１６は、例えばホースへの接続を介して水タンク１１０内に水を受け取るように構成されるが、追加の水ポート１１６（図示せず）は、例えば図７に示されたシステム７００等の農業用太陽光発電モジュール１００のシステムを形成する際に、同様の水タンク又は大型集水タンクへの水の流れを可能にするように構成することができる。水タンク１１０に貯蔵された水は、生育トレイ１２０内で成長している植物の灌水のために、例えば灌水ポート１２８を通して、使用することができる。水タンク１１０内の貯蔵された水は、毛細管流を使用することによって、又はポンプを使用することによって、灌水ポート１２８に「移動」することができる。水タンク１１０内の貯蔵された水は、例えば、システムの一部である場合、他の農業用太陽光発電モジュールの同様の生育トレイの灌水のために使用することもできることに留意されたい。空気孔１２９は、水タンク１１０の上部に構成され、それによって、空気が水タンク１１０に出入りすることを可能にする。例えば、生育トレイ１２０内の植物に灌水するために、水が例えば灌水ポート１２８を介して水タンク１１０から出る際に、空気が例えば空気孔１２９を介して、水タンクに入らなければならない。一方、水ポート１１６を介して水タンクを充填する際に、空気は、例えば空気孔１２９を介して水タンク１１０から出なければならない。

太陽光発電セル１３０は、底部ユニット１４０又はその任意の部分、例えば生育トレイ１２０及び／若しくは集水タンク１１０に脱着式に取り付け可能であり、これは図４Ｂ及び図５Ｂに関して最もよく示されている。太陽光発電セル１３０をユニット１４０から取り外すことにより、図３に関して詳述したような同様の生育トレイ及び／又は同様の集水タンクのようなモジュールの積み重ね可能に入れ子になる要素が可能になる。太陽光発電セル１３０は、モジュールの最上部で生育トレイ１２０の上に配置可能であり、太陽光又は人工照明による直接的な照準線を可能にする。加えて、太陽光発電セル１３０は、生育トレイ１２０の上方に配置されることにより、生育トレイ１２０内で成長している植物を遮蔽し、これにより、直射日光への植物の曝露を低減する。直射日光への曝露を低減することは、主に日中、すなわち一日のうちの最も暑い時間帯に望まれる。例えば、植物を直射日光から遮蔽することは、水蒸気を１２～３４％低減するのに役立ち、それによって水の使用を改善することができる。更に、植物を遮蔽することは、花又はハーブ等の繊細な植物に有害であり得る、強い雨、雹、又は厳しい天候の間にも有効であり得る。図示されるように、太陽光発電セル１３０は、生育トレイ１２０に向かって傾斜している。この傾斜は、例えばスプリンクラーを使用する際に、太陽光発電セル１３０上に落ちる雨又は灌水用の水を導き、生育トレイ１２０内で成長している植物に到達させるのを助け、それによって、植物が、農業用太陽光発電モジュールによって占有される土地ペースに利用可能な最大量の水を受け取ることを確実にする。この傾斜はまた、太陽光発電セル１３０上に落ちる雨又は灌水用水を導き、水タンク１１０に到達させ、例えばその中に貯蔵するのを助けることができる。

更に、生育トレイ１２０内で成長している植物は、例えば植物からの水蒸気に起因して、周囲領域よりも穏やかな温度を維持するのを助けることができるので、植物の真上に配置された太陽光発電セル１３０の効率は、より穏やかな温度の結果として、例えば４～６％増加することができる。したがって、太陽光発電セル１３０を生育トレイ１２０の上に配置することは、農業効率及びエネルギー生産効率の両方を増加させ得る。

農業用太陽光発電モジュール１００、又は少なくとも生育トレイ１２０及び／若しくは太陽光発電セル１３０の配置は、環境条件に従うことができる。例えば、農業用太陽光発電モジュール１００を所望の場所に配置する際に、ユーザは、生育トレイ１２０内で成長している植物に必要な遮蔽量、及び／又は太陽光発電セル１３０に望まれる直射日光の量を考慮に入れてもよい。いくつかの実施形態では、最適化プログラムは、農業用太陽光発電モジュール１００の地球規模の配置に従って、植物に必要な遮蔽量に関して、直射日光が太陽光発電セル１３０に到達する所望の角度を推奨することができる。

太陽光発電セル１３０は、例えば、収集タンク１１０から生育トレイ１２０へ水を前進させるためにポンプを使用する際に、又は植物の照明を増加させるために人工内部照明を使用する際に、生育トレイ１２０及び／又は太陽光発電セル１３０を回転又は旋回させるためのモータなど、農業用太陽光発電モジュール１００によって必要とされるよりも多くの太陽光発電エネルギーを生産するように構成されることに留意されたい。したがって、生産された太陽光発電エネルギーの少なくとも大部分は、農業用太陽光発電モジュールを構成する要素に対して外部であり得る外部電力システム、例えば、外部電力網、バッテリ、エンドユーザ、それらの任意の組み合わせ、又は任意の他の電気エネルギーの輸送デバイス、消費デバイス、若しくは貯蔵デバイス（単数又は複数）に向けられる。太陽光発電セル１３０は、外部電力システムに直接接続可能であり得る、又は太陽光発電セル１３０は、直列回路、並列回路、又は、回路として外部電力システムに接続され得るそれらの任意の組み合わせの系列を形成するように、同様の太陽光発電セルに接続可能であり得る。

本開示の主題の別の態様によれば、生育トレイ１２０、ソーラーパネル１３０、又はその両方は、水タンク１１０に対して回転可能であってもよい。例えば、農業用太陽光発電モジュール１００をその場所に配置した後、生育トレイ１２０は、日中の太陽の動きに従って、例えば少なくとも農業用太陽光発電モジュール１００の水平基準面に沿って旋回されてもよい。例えば、生育トレイ１２０と共に回転され得る太陽光発電セル１３０の生産を増加させるため、及び／又は太陽への植物の曝露を増加させるためである。この「太陽に追従する」機能は、例えば、エネルギーの生産及び／又は農業的生育を最適化するように構成されたコンピュータプログラム又は他の所定のアルゴリズム等の最適化プログラムに従って、手動で及び／又はモータによって行われ得る。いくつかの実施形態では、生育トレイ１２０は、水タンク１１０内に貯蔵された水に浮くように構成することができ、そうする際に、生育トレイ１２０と水タンク１１０との間の摩擦を低減され得、それによって、回転及び／又は旋回を、他の方法で必要とされるよりも少ない力を使用して完了することが可能になる。

図示されていないが、生育トレイ１２０は、植物又は生育床への容易なアクセスを可能にするためのサイドドアを備えることができる。ドアは、側部からの進入を容易にするために開放されてもよく、それによって、ユーザに、例えば生育床を交換するための、植物又は生育床への追加のアクセスポイントを可能にする。いくつかの実施形態では、生育トレイ１２０は、２つ以上のサイドドア、例えば２つ以上のドアを有することができる。２つ以上のサイドドアを備える場合、ドアは、同じ側壁１２４に沿って、例えば、同じ側壁の両端に、又は異なる側壁１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ若しくは１２４ｄに配置されてもよく、それによって、植物及び／又は生育床への複数のアクセスポイントを可能にする。

本開示の主題の一態様によれば、農業用太陽光発電モジュール１００又はその任意の部分は、少なくとも空のときに手で移動可能である。例えば、農業用太陽光発電モジュール１００は、フォークリフト等の追加の支援なしにユーザによって移動させることができる。したがって、ユーザは、農業用太陽光発電モジュール１００をその指定された場所に配置することができ、この指定された場所は、露地又は屋根の上にあってもよい。したがって、空のとき、又は風の強い場所に配置された場合には、例えば杭、くさび、及び／又はロープによって農業用太陽光発電装置を地面に固定して、少なくとも農業用太陽光発電装置が生育床若しくは水で満たされる、又は風から遮蔽され得るまで、農業用太陽光発電装置が意図せずに移動するのを防止することが勧められ得る。他の実施形態では、例えば、農業用太陽光発電モジュール１００が全体として１００ｋｇを超え得る場合、モジュールは手で移動可能でないことがある。

本開示の主題の一態様によれば、農業用太陽光発電モジュール１００又はその任意の部分は、水及び／又は生育床で満たされているときであっても、例えばフォークリフト、トラクタ、又は任意の他の農業機械若しくは産業機械によって移動可能であり得る。例えば、水タンク１１０は、その底部に配置された溝１１９を備える（図２Ａ及び図２Ｂにおいて、溝２１９として最もよく示されている）。溝１１９は、フォークリフトのフォークが、農業用太陽光発電モジュール１００又はその一部、（例えば、底部ユニット１４０又は水タンク１１０）を容易に上昇する、移動させる、かつ／又は変位／再配置することを可能にする。ほとんどの場合、農業用太陽光発電モジュール１００が生育床、水で満たされた後、又は植物を生育し始めた際に、その総重量は、意図しない移動を防止し得る。それにもかかわらず、例えば天候又は風景の変化（新しい木又は建物の日陰等）に起因して、農業用太陽光発電を再配置する必要がある場合、フォークリフト、トラクタ、トラック又はクレーン等の農業機械若しくは産業機械がそのような支援の対象となり得る。

図１Ｃは、生育トレイ１２０を水タンク１１０に脱着式に取り付けることにより、底部ユニット１４０の構築を示す。図示されているように、生育トレイ１２０は、側壁１１４が側壁１２４の少なくとも一部を支持し、レバー１１８が底面１２２、の少なくとも一部を支持するように、集水タンク１１０内に入れ子にされるように構成されており、したがって、追加の固定部材は必要ない。しかしながら、生育トレイ１２０が水タンク１１０内に入れ子にされていない場合、スナップフィット、ロックピン及び／又はクリップ及び／若しくは、その迅速な解放及び活性化を可能にすることができる他の固定部材などの固定部材を使用して、取り付け後、生育トレイ１２０が水タンク１１０に対して移動しないようにすることが可能である。この例では、生育トレイ１２０が集水タンク１１０とは別々に形成される場合、各ユニット、すなわち生育トレイ１２０及び／又は水タンク１１０の製造は、例えば、射出成形、真空成形、熱成形、ブロー成形、それらの任意の組み合わせ等の様々な製造技術及びそれらの組み合わせを使用することによって行うことができる。

各ユニット、すなわち生育トレイ１２０及び／又は水タンク１１０が別々に製造される場合、生育トレイ１２０は、図３に示された生育トレイ３２０等の同様の生育トレイに積み重ね可能に入れ子になるように構成することができることに留意されたい。したがって、集水タンク１１０は、図３に示された水タンク３１０等の同様の集水タンクに積み重ね可能に入れ子になるように構成することができる。これらの積み重ね可能に入れ子になる特性は、構築されていないモジュールの総設置面積を低減することができ、ひいては、例えば保管時及び／又は輸送時のコストを低減することができる。

図２Ａは、生育トレイ２２０ａ及び集水タンク２１０ａを含む底部ユニット２４０ａの断面を示しており、ユニット２４０ａ又はその任意の部分は、ユニット１４０又はその任意の部分と同様である。しかしながら、この実施形態では、生育トレイ２２０ａ及び集水タンク２１０ａは、例えば回転成形技術又は任意の他の製造技術を使用することによって、底部ユニット２４０ａに共に形成される。上記で詳述したように、集水タンク１１０及び生育トレイ１２０を別々に製造する代わりに底部ユニット２４０ａを製造することは、より費用効果が高い場合があり、全体としてユニットのより容易な置換及び／又は移動を容易にすることもできる。共に、すなわち底部ユニット２４０ａとして形成される場合、集水タンク２１０ａは、図３に示されたように、集水タンク２１０ａをその中に受け入れるように構成された、同様の生育トレイ３２０に積み重ね可能に入れ子になるように構成されている。これは、同様の生育トレイ３２０又は同様の水タンク３１０に、同じく積み重ね可能に入れ子になるように構成されている、生育トレイ１２０又は水タンク１１０にもまた当てはまる。

図２Ｂは、生育トレイ２２０ｂ及び集水タンク２１０ｂを含む底部ユニット２４０ｂの断面図を示しており、ユニット２４０ｂ又はその任意の部分は、少なくともその一般的な機能において、ユニット１４０又はその任意の部分と同様である。しかしながら、この実施形態では、生育トレイ２２０ｂは、複数の個々の生育ユニット２２１に分割され、各個々の生育ユニット２２１は、水タンク２１０ｂ内に沈められ、水が個々の生育ユニット２２１に入ることを可能にする少なくとも１つの孔を有し、それによってユニットを「浸水」させる。個々の生育ユニット２２１は、通常、水耕栽培を目的としている。この実施形態では、生育床は、植物の水耕栽培を可能にするために、半液体、湿性又は液体であり得る。少なくとも１つの排水ポート２２６ｂが、各個々の生育ユニット２２１ｂに配置される。ほとんどの場合、２つ以上の排水ポート２２６ｂが各個々の生育ユニット２２１ｂに対して配置され、集水タンク２１０ｂからと集水タンク２１０ｂへの連続的な水循環を可能にする。図示されていないが、いくつかの実施形態では、底部ユニットは、全体として、例えば、生育トレイが水タンク内に完全に沈められる場合、あるいは、生育トレイをキャンセルし、任意選択的に、水タンクの全体サイズを拡張することによって、魚のアクアポニックス養殖を可能にすることができる。この例では、少なくとも２つの農業用太陽光発電モジュールを備えるシステムを形成する場合、すなわち、少なくとも１つの生育トレイが水タンク内に完全に沈められる、又は魚のアクアポニックス養殖を可能にするためにキャンセルされる場合、アクアポニックス底部ユニットは、これらの底部ユニットが魚によって生産された天然の肥沃な水を使用することを可能にするために、固体、半固体、半液体又は液体の生育床と共に使用することを目的とした、他の底部ユニットに接続することができる。

図３は、生育トレイ１２０及び水タンク１１０を備える、同様のユニット３４０の上部に積み重ね可能に入れ子になるユニット１４０を示す。他のモジュールの他の底部ユニットもまた、底部ユニット３４０又は他の同様の底部ユニットに積み重ね可能及び／又は入れ子になることができることに留意されたい。いくつかの底部ユニット１４０を共に積み重ねる際に、集水タンク１１０は同様の生育トレイ３２０内に入れ子にされ、その結果、集水タンク１１０の底面１１２又は側壁１１４の少なくとも一部は、同様の生育トレイ３２０の同様の底面３２２又は同様の側壁３２４によって支持される。積み重ね可能に入れ子になる特性は、構築されていないモジュールの総設置面積を低減することができ、ひいては、例えば保管時及び／又は輸送時のコストを低減することができる。

図４Ａ～図５Ｂは、本開示の一例による、ほぼ六角形の形状を有する、全体的に４００と指定される農業用太陽光発電モジュールを示す。農業用太陽光発電モジュール４００は、ほぼ六角形の形状を有するが、モジュール４００及びその部品は、それらの機能において、上記で開示された農業用太陽光発電モジュール１００及びその部品と同様である。例えば、水タンク４１０は、側壁４１４、底面４１２及び水ポート４１６等と共に、水タンク１１０及び側壁１１４、底面１１２、水ポート１１６等の水タンクを構成する要素と、それらの機能において同等である。加えて、太陽光発電セル４３０及びロッド４３２は、太陽光発電セル１３０及びロッド１３２と同等であり、生育トレイ４２０は、生育床及びその中の成長している植物を生育トレイ１２０に保持するその一般的な機能において同等である。六角形の形状は、農業用太陽光発電モジュール４００が、同様のモジュールと共に、図８に示されるような巣箱状のシステムを形成することを可能にし、これは、他の形状よりも良好な間隔効率を有する。接続要素４１８は、側壁４１４のうちの大部分の底部に配置される。接続要素４１８は、農業用太陽光発電モジュール４００を同様のモジュールに接続するように構成され、それによって、それら接続要素が互いに対して移動することを防止する。この実施形態では、各接続要素４１８は、同様のモジュールのリンクする中空隆起部に挿入されるように構成された中空隆起部を有し、又はその逆である。

この例では、図５Ｂは、生育トレイ４２０が複数の個々の生育ユニット４２１に分割されていることを示しているが、図示されていない生育ユニット４２１は、生育ユニット４２１間の「水接続」を可能にする少なくとも２つの水孔を有し、これにより、水が一方のユニット４２１から他方へ自由に流れることが可能になる。いくつかの実施形態では、ユニット４２１は、水孔なしで形成され、各ユニット４２１は、それ自体で小さい生育トレイとして機能する。個々の生育ユニット４２１は、主に水耕栽培を促進するように設計されている図２Ｂに示された生育ユニット２２１とは異なり、通常、花等の繊細な植物を生育することを目的としている。生育ユニット２２１、生育ユニット４２１は異なる生育技術を対象とするが、それらは少なくともそれらの機能において類似していることに留意されたい。

空気孔４２９は、水タンク４１０の上部に構成され、それによって、空気孔１２９に関して詳述したように、空気が水タンク４１０に出入りすることを可能にする。

図５Ｂは、ロッド４３２を底部ユニット４４０に脱着式に取り付けるように構成されたソケット４２８を明確に示す。ロッド４３２は、ソケット４２８に容易に挿入することができ、かつ／又は、例えば、それらをソケット４２８から、すなわち、太陽光発電セル４３０を底部ユニット４４０から取り外すことによって、容易に取り外すことができる。例えばロッド４３２を介して太陽光発電セル４３０を底部ユニット４４０に脱着式に取り付ける他の形態、例えば、ねじ取り付けロッド、金属プロファイルなどを行うことができることに留意されたい。

ここで図６Ａ～図６Ｃを参照すると、これらの図は、全体的に６００として指定される農業用太陽光発電モジュールが、水リザーバ、例えば湖、魚の池、処理水若しくは雨水を収集する水リザーバ、又は同様の水リザーバ等の水に浮くことができることを示す。これは、例えば浮遊設計を有するモジュール６００又はその任意の部分のフィットする設計、浮遊性材料等の生産中に使用される材料に起因して、及び／又は全体として農業用太陽光発電モジュール６００に、若しくはその任意の部分に接続され得る浮遊構成を使用することによって、達成されてもよい。この例では、モジュール６００は、底部ユニット６４０を支持し、水に浮くように構成された浮遊構成６５０を更に備え、この浮遊構成６５０は、農業用太陽光発電モジュール６００を水リザーバに配置し、それによって、それらの「使用可能領域」を増加させることを可能にする。例えば、浮遊構成６５０は、モジュール６００の使用前に、例えば、農業用途に利用可能でない領域上で生育トレイ６２０及び太陽光発電セル６３０を使用することによって、農業栽培及びエネルギーの生産を可能にする。浮遊構成６５０は、ほぼ、中空で密閉され、それによって、浮遊能力を増加させるために、内部に「捕集された」空気を使用する。加えて、浮遊構成６５０は、プラスチック、木材、又は任意の他の浮遊材料等の、水に浮く材料で作製されている。浮遊構成６５０は、一般に、底部ユニット６４０を側壁６５４によって枠組みするように設計されており、この側壁は、底部ユニット６４０が漂って離れていくのを防止する閉じ込められたたらい６５５を形成する。底面６５２は、例えば、水タンクの底面６１２を支持するように構成された少なくとも１つの静止点６５１を提供することによって、底部ユニット６４０が水中に沈まないように底部ユニット６４０を支持するように設計されている。この例では、静止点６５１は、底面６５２の残りの部分に対してわずかに高い。加えて、底面６５２は、水がたらい６５５に入ることを可能にする開口部６５３を有し、それによって、少なくともその側壁６１４及び底面６１２から底部ユニット６４０を取り囲む。

この実施形態では、底部ユニット６４０は、例えばモジュール６００の水平基準面に沿って、例えば手又はモータによって、浮遊構成６５０に対して旋回するように構成されている。旋回する底部ユニット６４０は、生育トレイ６２０及び／又は太陽光発電セル６３０に到達する効果的な照明を増加させるのに役立つことができ、ひいては、それによって生成される電力を増加させることができる。例えば、太陽光発電セルは、例えばロッド６３２によって底部ユニット６４０に脱着式に取り付け可能であるので、旋回する底部ユニット６４０は、太陽光発電セル６３０を順に旋回させ、これは、生育トレイ６２０及び太陽光発電セル６３０が「太陽に追従する」ことを可能にする。この「太陽に追従する」能力は、例えば、エネルギーの生産及び／又は農業的生育を最適化するように構成された、コンピュータプログラム／アルゴリズム若しくは他の所定のアルゴリズム等の所定の最適化プログラムに従って、手動で又はモータによって行うことができる。

水がたらい６５５に入る際に、それらは、底部ユニット６４０と浮遊構成６５０との間の摩擦を低減するのに役立ち、それはまた、浮遊構成６５０に対して底部ユニット６４０を旋回させるために必要とされる電力を低減する。例えばモータによる旋回に必要な電力を低減することにより、農業用太陽光発電モジュール６００を動作させるのに必要な電力が少なくなり、生産された電力のより多くを外部使用、例えば外部電力網、バッテリ、エンドユーザ、それらの任意の組み合わせ、又は任意の他の電気エネルギーの輸送デバイス、消費デバイス、若しくは貯蔵デバイスに利用可能にすることができる。

底部ユニット６４０はたらい６５５内に入れ子になり、それらは２つの別個の要素であるため、底部ユニット６４０はまた、例えば、複数のモジュール６００を備える浮遊システムを形成する際に、例えば、浮遊構成６５０を介して、モジュール６００に取り付けられた同様のモジュール又は同様の底部ユニットに対して旋回可能である。農業用太陽光発電モジュール６００は、地面又は屋上等の「硬い」表面上でも使用され得ることに留意されたい。それによって、システムの一部である際に、各太陽光発電セル６３０及び生育トレイ６２０は、システム内の底部ユニットの残りに対して個別に旋回させることができる。他の実施形態では、底部ユニット６４０又は水タンク６１０は、例えば、水タンク６１０及び浮遊構成６５０が１つのユニットとして形成される際に、浮遊構成６５０に対して旋回されなくてもよい。

この例では、農業用太陽光発電モジュール６００は、太陽光発電セル６３０が底部ユニット６４０に対してある角度で、すなわち農業用太陽光発電モジュール６００の垂直面に沿って旋回することを可能にする旋回要素６３４を備える。旋回要素６３４は、例えば、上記で詳述したように、より良好に「太陽に追従する」ように、及び／又は太陽光発電セル６３０によって生育トレイ６２０内で成長している植物に提供されるシェルターを増加及び／又は減少させるように、太陽光発電セル６３０の更なる調整を可能にする。

いくつかの実施形態では、例えば、水タンク６１０が浮遊構成６５０と共に形成される際に、底部ユニット６４０は、浮遊構成６５０に対して旋回しなくてもよい。生育トレイ６２０、及びそれに応じて太陽光発電セル６３０が浮遊構成６５０に対して旋回することができない場合、上記で詳述された「太陽に追従する」機能等の太陽光発電セル６３０のいかなる追加の調整も存在しなくてもよい。

この実施形態では、生育トレイ６２０は、生育ユニット４２１及び／又は２２１と同様の個々の生育ユニットを有するものとして示されているが、生育トレイ１２０と同様であってもよく、上記で詳述したすべての実施形態は、空気孔１２９に関して詳述したように、水タンク６１０の上部に配置された空気孔６２９を備え、それによって空気が水タンク６１０に出入りすることを可能にする。

図示されていないが、いくつかの実施形態では、例えば水耕栽培に使用される場合、農業用太陽光発電モジュール６００は、水タンクを全く備えなくてもよい。したがって、底面６５２は、したがって、例えば、生育トレイの底面を支持するように構成された少なくとも１つの静止点６５１を提供することによって、生育トレイ６２０が水中に沈まないように生育トレイ６２０を支持するように設計することができる。この実施形態では、生育トレイ６２０内で成長している植物は、例えば、それらの根を水リザーバ内に沈めるか、又は少なくとも水リザーバ内の水に接触させることによって、水リザーバから直接水を受け取ることができる。

図７及び図８は、それぞれ、システム７００及び８００を図示し、各システムは、本明細書で上述されたような複数の農業用太陽光発電モジュールを備える。この例では、システム７００は複数の農業用太陽光発電モジュール１００のみから構成され、システム８００は複数の農業用太陽光発電モジュール４００のみから構成されるが、少なくとも２つの農業用太陽光発電モジュールを含むシステムは、農業用太陽光発電モジュール１００、農業用太陽光発電モジュール４００又は同様の農業用太陽光発電モジュールの任意の組み合わせから構成され得ることに留意されたい。各システムは、モジュール１００、４００等の各々の太陽光発電セル１３０、４３０等が、それ自体によって、及び／又はシステム７００、８００等の一部として、及び／又は外部電力システムに接続可能であることを可能にし、システム内の太陽光発電ユニットによって生産されるエネルギーの少なくとも大部分が、システムを構成する要素に関して外部使用に向けられるようにする。農業用太陽光発電モジュール１００、４００等のシステムを形成する場合、太陽光発電セルは、直列回路、並列回路、又は、外部電力システムに接続することができるそれらの任意の組み合わせの系列を形成するように接続され、それによって、例えば外部電力システムの要件に従って、システム７００、８００等によって生産される電圧及び／又は電流を増加させることが好ましいことに留意されたい。

図７は、例えばトラクタによって、木の間に分散された複数の農業用太陽光発電モジュール１００を備えるシステム７００を統合するプランテーションを示す。システム７００をプランテーションに統合することによって、利用可能な土地空間の有効利用が、例えば、農業的方法（植物を生育するための生育トレイ１２０の使用）及びエネルギー的に増加する。

いくつかの実施形態では、システム７００の農業用太陽光発電モジュール１００は、生育トレイ１２０を含まず、太陽光発電セル１３０及び水タンク１１０のみを含んでもよい。例えば、雨水を収集するために、雨水は水タンク１１０内に収集され、水タンクはプランテーションにおいて木に水を供給するために使用される。システム７００の農業用太陽光発電モジュールは、例えば水ポート１１６を介して、互いに及び／又は外部の集水タンク（図示せず）に接続することができることに留意されたい。システム７００が外部水タンクに接続される場合、各農業用太陽光発電モジュール内の貯蔵された水は、例えばポンプを介して外部水タンクに収集することができる。加えて、システム７００が外部水タンクに接続される場合、外部水タンク内に貯蔵された水は、必要に応じてシステム７００内の各農業用太陽光発電モジュールに分配され得る。

図８は、例えば、複数の農業用太陽光発電モジュール４００を互いに隣接して配置することによって、建物の屋根の上にシステム８００を配置することを示す。農業用太陽光発電モジュール４００はほぼ六角形の形状を有するので、システム８００は、一般的な巣箱の形状を有する。屋根の上にシステム８００を配置することは、エネルギーの生産及び／又は植物の生育のために空間を利用することに加えて、いくつかの利点を有し得る。例えば、システム８００の使用は、建物の断熱及び防音を更に提供し得る。更に、生育トレイ４２０及び水タンク４１０はまた、降雨事象中に雨水を収集するので、都市部におけるシステム８００の使用は、都市排水システムへの水負荷を減少させ得る。

それによって、システム７００、８００又は同様のシステムを使用することは、それが屋外、プランテーション内、又は屋根の上にあるかどうかにかかわらず、任意の未使用空間を利用することを可能にし、それらが配置される領域に追加の利益を有し得る。システム７００、８００の農業用太陽光発電モジュールは、以下のような様々な場所、例えば、埋立て地、汚染された圃場、都市区域、道路脇、若いプランテーション、並びに一時的及び／又は永続的な理由で農業目的に使用されていない同様の区域に配置されてよい。

農業用に配置され得ることに留意されたい。農業用太陽光発電モジュール（１００、４００及び／又は６００）、その一部、及び／又はシステム７００並びに８００に関して上述した特定の例のいずれか１つは、上記で具体的に対処及び／又は開示されていなくても、少なくとも２つの農業用太陽光発電モジュールを含み得る他のモジュール、その一部又はシステムのいずれか１つにおいて、変更すべきところは変更して実施することができることに留意されたい。例えば、システム７００及び／又は８００等のシステムは、異なる農業用太陽光発電モジュールを備えてもよい。いくつかのモジュールは、収集されたエネルギーを貯蔵するためのバッテリを備えてもよく、他のモジュールは、太陽光発電セルを構成しなくてもよい。システム内のいくつかのモジュールは、アクアポニックス養殖のために使用されてもよく、他のモジュールは、生育床及び／又は水耕栽培を使用することによって、農業的生育のために使用されてもよい。

ここで図９Ａ～図９Ｃを参照すると、これらの図は、本開示の態様による、農業用太陽光発電モジュールの非限定的な例の異なる図の概略図である。これらの図は、水を貯蔵及び収集するための集水タンク９１０を備える農業用太陽光発電モジュール９００を例示する。生育トレイ９２０が集水タンク９１０の上方に取り付けられ、生育トレイには、水耕栽培法において一定の水供給を受けるために、栽培される植物をその中に置くための給水トンネル９６０が形成されている。各給水トンネルは、複数の植物に対して水を提供するように設計されている。給水トンネル９６０は、例えば循環ポンプを介して、集水タンク９１０から給水を受ける。有孔カバー９６２は、穿孔９６４が給水トンネル９６２に沿って配置されて、植物がそこを通って生育することを可能にし、給水トンネル部分の残りが水の望ましくない蒸発を回避するために覆われるように、生育トレイ９２０の上にフィットする。有孔カバー９６２は、生育トレイ９２０内で成長している植物によって、又は生育トレイ９２０の上に取り付けられた太陽光発電セル９３０によって受け取られる光を反射するために、反射性材料によってコーティングすることができる。太陽光発電セル９３０は、支柱９３２の上端部に取り付けられる。支柱９３２の底端部は、生育トレイ９２０及び／又は集水タンク９１０を構成する農業用太陽光発電モジュール９００の本体部分に直接又は間接的に連結される。太陽光発電セル９３０は、生育トレイによって画定される生育トレイ面ＧＴＰに対して角度αで傾斜し、地面に平行な太陽光発電面ＰＰを画定する。角度αは、２°～３０°又は２°～１０°又は約５°であり得る。したがって、太陽光発電セル９３０上に落ちる水は、その底部に向かって流れ、水を生育トレイ又は集水タンク９１０のいずれかに循環させる、排水要素９６６によってそこに収集される。

用語「約」は、公称値の±２０％の偏差として解釈されるべきである。例えば、値が約１０である場合、８～１２の範囲内であると理解されるべきである。

太陽光発電セル９３０は、両面型であってもよく、すなわち、太陽光発電エネルギーの生産が太陽光発電ユニットの２つの面から実行される。したがって、有孔カバー９６２の反射性材料からの光の反射は、太陽光発電エネルギーを生産するために、太陽光発電セルの底部側で受けることができる。

Claims (24)

1. 農業用太陽光発電モジュールであって、
   生育床が植物又は動物のうちの１つの生育を可能にすることを促進するように構成された、底面及び周囲側壁を有する生育トレイと、
   太陽光発電エネルギーを生産するように構成された、前記生育トレイの上に配置可能である太陽光発電セルと、
   内部に水を貯蔵するように構成された集水タンクであって、前記生育トレイの下に配置され、前記トレイから前記タンクに水を排水することを可能にする、集水タンクと、
   前記集水タンクと、同様の集水タンクのうちの少なくとも１つ、との間の水の流れを可能にするための１つ以上の水ポートであって、前記水の流れは、（ｉ）一方向であるか、又は（ｉｉ）水が前記集水タンクから、かつ前記集水タンク内へと流れることができるように双方向であるか、のいずれかである、１つ以上の水ポートと、
   前記農業用太陽光発電モジュールの側壁に形成された接続要素であって、該接続要素は、前記農業用太陽光発電モジュールを同様の農業用太陽光発電モジュールに接続して、互いに対して移動することを防止するように構成された、接続要素と、 を備え、
   前記太陽光発電セルは、（ｉ）前記生育トレイ、（ｉｉ）前記集水タンク、又は（ｉｉｉ）前記生育トレイ及び前記集水タンクのいずれかに脱着式に取り付け可能である、
   農業用太陽光発電モジュール。
2. 前記生育トレイが、同様の生育トレイに積み重ね可能に入れ子になるように構成されている、又は前記集水タンクが、同様の集水タンクに積み重ね可能に入れ子になるように構成されている、あるいは前記生育トレイが、前記集水タンクに積み重ね可能に入れ子になるように構成されている、又はその逆である、請求項１に記載の農業用太陽光発電モジュール。
3. 前記生育トレイは、前記集水タンクに対して回転可能である、請求項１又は２に記載の農業用太陽光発電モジュール。
4. 前記集水タンクが周囲側壁を有し、前記生育トレイが前記集水タンクの側壁内に収容される、請求項１～３のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
5. 直列若しくは並列の電気接続を介して、同様の農業用太陽光発電モジュールに接続可能である、請求項１～４のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
6. 前記１つ以上の水ポートのうちの第１のポートを介して、生物学的物質を含む第１の水源に接続可能であり、前記生育トレイを通過した後に処理された水を排出するために、前記１つ以上の水ポートのうちの第２のポートを介して第２の水源に接続可能である、請求項１～５のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
7. 前記集水タンクから前記生育トレイへと水を循環させるための１つ以上のポンプを更に備える、請求項６に記載の農業用太陽光発電モジュール。
8. 太陽光発電セルは、前記太陽光発電セルの底部を画定するように傾斜しており、前記太陽光発電セルの前記底部は、前記太陽光発電セルの上を流れる水を排水し、それらを前記集水タンク又は前記生育トレイのいずれかに方向付けるための排水要素を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
9. 前記太陽光発電セルが、直列回路、並列回路、又はそれらの任意の組み合わせの系列を形成するように、同様の太陽光発電セルに接続可能である、請求項１～８のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
10. 前記生育床は、土壌、肥料、ぎょう灰岩、パーライト、ピート、又は植物の生育を可能にするための任意の他の固体若しくは半固体の生育床である、請求項１～９のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
11. 前記生育トレイは、植物又は前記生育床への容易なアクセスを可能にするためのサイドドアを更に備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
12. 前記モジュールが、それ自体で又はシステムの一部として、水に浮くように設計されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
13. 前記生育トレイが、動物を生育するための生育床を含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
14. 前記モジュールの前記太陽光発電セルが両面型太陽光発電セルである、請求項１～１３のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
15. 処理回路と、温度、湿度、前記集水タンク内の水位、及び前記太陽光発電セルの状態のうちの少なくとも１つを感知するための１つ以上のセンサとを更に備え、前記処理回路は、前記１つ以上のセンサによって受信された測定値に応答して、前記農業用太陽光発電モジュールの水の流入／流出、気象条件、及び太陽光発電セルの状態のうちの少なくとも１つを制御するように構成されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
16. 前記生育トレイは、その上で成長している植物に一定の給水を提供するための給水トンネルを更に備える、請求項１～１５のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
17. 前記生育トレイ上に取り付けられた有孔カバーを更に備え、前記カバーの穿孔は、前記生育トレイ内の植物を覆ってフィットし、前記植物が環境に露出されることを可能にするように構成される、請求項１～１６のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
18. 前記有孔カバーが、選択された範囲の電磁放射線を反射するように構成された反射材料を含む、又はそれによってコーティングされた太陽光発電外装面を含む、請求項１７に記載の農業用太陽光発電モジュール。
19. 前記生育トレイは、その上で成長している植物に一定の給水を提供するための給水トンネルを更に備え、前記有孔カバーの前記穿孔は、植物のための生育スポットを画定するために前記給水トンネルに沿って配置される、請求項１７又は１８に記載の農業用太陽光発電モジュール。
20. 前記生産された太陽光発電エネルギーの大部分が外部電力システムに方向付けられる、請求項１～１９のいずれか一項に記載の農業用太陽光発電モジュール。
21. 前記太陽光発電セルが、前記外部電力システムに接続可能である、請求項２０に記載の農業用太陽光発電モジュール。
22. 請求項１～１９のいずれか一項に記載の少なくとも２つの農業用太陽光発電モジュールを少なくとも備えるシステムであって、前記モジュールの各々の前記太陽光発電セルは、外部電力システムに接続可能である、システム。
23. 前記モジュールの前記太陽光発電セルは、直列回路、並列回路、又はそれらの任意の組み合わせの系列を形成するように互いに接続可能であり、前記回路は、前記外部電力システムに接続可能である、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記システムが巣箱の一般的な形状を有するように、各モジュールがほぼ六角形の形状である、請求項２３に記載のシステム。