後ろ向き太郎の後ろ向き日記

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ソーラーパネルが風によって受ける力

DIY太陽光発電したくてソーラーパネル買いました!

まずはパネル2枚で試してみて、うまく行ったらもっと増やす作戦です。

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これ、うちに届いた実物です。足はけとばしているわけではなくサイズ比較用です。

お試しでも一般家庭用ソーラーパネルと同じもの(JAM5(L)-72-200/SI)を購入したため、かなり大きいです。

これだけの大きさがあると、試験設置するにも慎重に設置しないとかなりの危険があるため、まずは風によって受ける影響を考えてみました。

私は力学は全くダメなのですが…自分用メモのため計算式も記載しています。

何らかの物体が風によって受ける力を抗力といい、以下の式で表されます。

D[kgf](抗力)=Cd(抗力係数)A(面積)[㎡]γ(密度)[kg/㎥]u(風速)[m/s]^2/2g[重力加速度]

このとき、ただの板の抗力係数は2、空気密度γは概ね1とでき、重力加速度gは9.8です。

そのため、

面積[㎥]×風速[m/s]の自乗÷9.8 で平たい板が風の中で受ける力をキログラム重で算出できます。

私の家では、最大30[m/s]程度の風を想定しており、今回買ったソーラーパネル1580mm×808mmのため、1.28[㎡]です。

そのため上の式にあてはめて計算すると家庭用ソーラーパネルには風によって1枚あたり118[kgf]の力がかかる事がわかります。

固定に関しては、M6程度のボルトを使用すると考えると1本あたり213[kgf]の許容荷重があるため、数本でも固定できればボルトの破断の可能性は低いと思われます

しかし、これだけの力がかかる事を考えると、母材そのものが転倒、もしくは破壊する可能性を考慮して慎重に設計する必要があるでしょう。

今回はソーラーパネルが風に対して単独で垂直に立っている前提で計算していますので、屋根などに取り付いている場合はこれほどまでの力は受けないと思います。

しかし、ソーラーパネル取り付けによって雨漏りや屋根の破損などが発生する原因としては屋根の重力に対する余力のみ計算して設置し、強風の際の抗力、揚力まで計算していなかったりして起こったりするのかな?とも思ったりしました。

実際抗力のみで計算しても10kWのソーラーパネルが30msの風にさらされると仮定するとざっくり4600kgfの力が…それを十数箇所程度のアンカーで屋根に固定している事を考えると…

怖くなってきました。とにかく我が家のボロの屋根には大規模なソーラーパネルはつきません。無理です。