福岛县等出资的福岛发电(福岛市)于2015年12月,在福岛县大熊町启动了输出功率1.89MW的“大熊町故乡再兴百万光伏电站”(图1)。大熊町是福岛第一核电站所在地的自治体之一,核电站事故发生后,全町居民被迫疏散,至今仍持续着避难生活。
图1:“大熊町故乡再兴百万光伏电站”的全景(摄影:福岛发电)
依《复兴特别措施法》实现农地转用
“大熊町故乡再兴百万光伏电站”的部分售电收益,将用于该町即将建设的“新一代植物工厂”的运营。并且与“福岛机场百万光伏电站”一样作为检验太阳能设备的平台。电站在大约1公顷的区域内铺设了5种防草垫,检验防草效果和耐久性等。得到的数据将广为发布,推动今后百万光伏电站业务的普及与扩大。
电站位于县道166号线与大川原川之间的狭长河岸,在约3.2公顷的土地上,设置了约7700张中国天合光能制造的太阳能电池板。EPC(设计、采购及施工)服务由IHI设备建设负责。逆变器(PCS)为东芝三菱机电产业系统(TMEIC)制造,架台采用锅清制造的铝合金架台(图2)。
图2:转用农田,未经平整设置了基础架台(摄影:日经BP社)
1公顷内铺设5种防草垫
因电站是由福岛县和自治体出资,“肩负为地方的光伏发电事业做出贡献的责任”(福岛发电社长铃木精一),电站采用了多种类型的防草垫,以验证其效果。
话虽如此,但为了控制成本,防草垫并未铺满,而是在电站东侧约1公顷的面积内,铺设了5种不同材料的防草垫(图3)。
图3:在东侧的1公顷铺设了5种防草垫(摄影:福岛发电)
5种防草垫由东到西依次是:(1)涂有耐候性树脂的聚酯长纤维无纺布型(尤尼吉可制造,太阳工业施工);(2)聚丙烯长纤维无纺布型(杜邦制造,Green Field施工);(3)聚酯绵柔无纺布与聚酯高密度无纺布的组合型(白崎公司施工);(4)聚酯高密度织物型(大建工业施工);(5)聚酯长纤维无纺布型(东洋纺制造,日本Kohken施工)。
5种防草垫及其施工方法各具特点。比如说,除材料特性外,在固定方法、穿桩切口、基桩接缝等的处理方式上各有不同。投入运营虽然只有半年的时间,多个课题已经呈现出来。
杂草从防草垫与基桩的缝隙钻出
(1)的“在聚酯长纤维无纺布上涂布耐候性树脂类型”的使用年限为15年。虽然杂草没有穿垫而出或是破损,但施工仍然存在课题。插入固定销的时候,贴在销头用来封堵销孔的胶带大部分都已脱开(图4,图5)。施工方称这是因为在选择与防草垫材料相适合的胶带上存在问题。今后将要返工。
图4:盖住固定销孔的胶带脱开(摄影:日经BP社)
图5:胶带剥离,固定销头露出(摄影:日经BP社)
(2)的“聚丙烯长纤维无纺布”宣称的使用年限也为15年。防草垫的固定方法独具特色,是在圆形的树脂压盖(垫圈)上方,插入钢制的L型锚销。用垫圈遮住销孔。锚销的头部因为暴露在外,已经生出了红锈(图6)。但施工方表示,生锈并不影响固定功能保持15年。虽然没有杂草钻出和破裂的现象,但有个别地方,从防草垫与基桩的缝隙里长出了节节草(图7)。
图6:L型锚销的头部已经生锈,但称不影响效果(摄影:日经BP社)
图7:从防草垫与基桩的缝隙里长出了节节草(摄影:日经BP社)
(3)的“聚酯绵柔无纺布与聚酯高密度无纺布组合的类型”使用年限为10年。与(1)一样,这种防草垫也是在通过固定销上粘贴胶带来遮挡销孔,但胶带没有脱落(图8)。虽然没有出现杂草钻出和破裂的现象,但有个别地方,从防草垫与基桩的缝隙里长出了艾蒿叶(图9)。
图8:胶带没有剥落(摄影:日经BP社)
图9:从防草垫与基桩的缝隙里长出了艾蒿叶(摄影:日经BP社)
(4)的“聚酯高密度织物”的成本是其他防草垫的3分之1,价格最便宜,但使用年限只有5年。是此次铺设的5种防草垫中唯一的织物,而非无纺布。或许是因为这个原因,在有些部位,剑形叶子的尖端钻出了防草垫(图10)。但施工方认为,“虽然叶子的尖端露了出来,但不会严重损害防草效果”。另外,这种防草垫的各处接缝和破口,多处有草钻出(图11,图12)。
图10:剑形叶子的尖端冲破了防草垫(摄影:日经BP)
图11:杂草从防草垫的破口长出(摄影:日经BP社)
图12:杂草从防草垫之间的接缝长出(摄影:日经BP社)
杂草钻出很可能不是材料本身的问题,而是施工缺陷。防草垫之间的接缝一般要确保重叠部分接近1米,以防止杂草钻出,但这次的重叠部分比较少。
(5)的“聚酯长纤维无纺布”,以在施工面有效利用了胶带为特点。不只是固定销,防草垫之间重叠的部分、防草垫与基桩之间的缝隙也贴上了胶带,几乎看不到钻出的杂草(图13,图14)。
图13:防草垫之间的接缝也贴着胶带(摄影:日经BP社)
图14:防草垫与基桩的缝隙也贴上了胶带(摄影:日经BP社)
虽然发现了诸多课题,但施工方都表示,“因为地理环境不同,防草垫的最佳设置方法也各不相同,在铺设之后,会对杂草的情况进行为期1年的观察并加以维修,以保证之后3年的防草功能”。
福岛发电在今后还将长期验证防草垫的功能和耐久性并公开结果,为其他的发电事业提供参考。