继fit之后的太阳能创新者正在推动日本的绿色能源转型

• 全球绿色能源倡议正在推动各国转向可再生能源。
• 在日本，afterFIT正在想办法在该国的山区种植太阳能。
• afterFIT使用3D设计模拟来减少阴影对太阳能发电的影响。

到本世纪下半叶消除温室气体排放已成为一项世界性运动。最初提出了到2019年，这一目标已被世界上最大的能源消费国，即中国,我们美国和日本。日本首相菅义伟(Yoshihide Suga)曾表示，要在2050年前实现零排放，日本必须达到46%从可再生能源中获得的能源。

由于高昂的建设和维护成本以及效率问题，日本可再生能源行业的发展一直滞后。即便存在这些问题，日本的上网电价(适合)系统于2012年7月启动，推动了太阳能发电的发展。这导致了该国可再生能源产量的急剧增长:尽管只是8％2010年，日本一半的能源来自可再生能源，到2019年，这一数字已经跃升至18%(PDF，第2及14页)。

为了实现国家的生态目标，即使在FIT制度结束后，太阳能和风能等可再生能源也必须继续增长和保持。太阳能公司afterFIT已成为日本寻求和平的主要力量低碳经济。自成立以来，afterFIT已经为214.9兆瓦的太阳能发电提供了EPC(工程、采购和施工)，并运营着自己的太阳能发电场，发电量为104兆瓦。

在困难地形中平衡效率和成本

要在日本经营可再生能源业务，公司需要有效的做法来控制建设成本。日本可用土地供应不足，而且多山。afterFIT使用技术和注重细节的施工方法开发系统，最大限度地发挥给定位置的电力潜力。

“afterFIT专业从事绿色电力的发电、输电和销售;我们积极利用技术和数据来解决日本的脱碳问题，”afterFIT首席执行官谷本健三说。“我们正在用新的想法解决现有的系统。例如，为了解决日本发电厂短缺的问题，我们将通过分析卫星数据来寻找适合发电厂的地点。为了设计光伏电站，我们引入了业界最先进的3D设计，并进行了24小时太阳模拟，以最大限度地减少阴影的影响。”

来自afterFIT设计团队的Eri Shiraga深入挖掘了公司的方法:“首先，我们必须研究如何以具有成本效益的方式开发场地。我们会考虑我们需要建造或移除的土地数量，以及其他需要完成的清理工作。”

除了电池板和电源转换器，大型太阳能项目还需要阳光测量设备和道路维护。Shiraga说:“当你为维护人员和车辆修建道路时，现在你必须开始考虑排水和许多其他设计因素。”“积水会侵蚀面板地基周围的区域，导致它们倒塌。我们努力有效利用手头有限的土地，例如，在维修道路旁铺设水渠或使用地埋管道。”

太阳能电池板的效率很大程度上取决于它们的位置和朝向。Shiraga说:“每个安装地点的理想安装角度和高度都是独一无二的。“例如，对于北海道的项目，我们需要考虑降雪。在东京周边地区，面板通常安装在不到1米高的支架上，但在北海道，面板安装在高达3.5米的高度和30度的角度。”

安装在这样的高度和角度可以提高电力效率，但也会导致更高的安装成本。白永说，对于一个大型太阳能装置来说，仅仅将电池板提高50厘米就会增加数千万日元的费用，因此需要权衡这种改造的成本和收益。“即使改变面板的角度1度，也会导致发电量的巨大差异，因此我们在推进设计工作时与分析师团队密切合作。”

用3D设计来对抗阴影

为了设计一个太阳能农场，afterFIT使用无人机拍摄航空照片，在Autodesk软件中生成点云回顾，用于在Autodesk中创建精确的地形图公民3 d．3d设计方法允许考虑附近树木或其他物体投下的阴影，以确定将太阳能电池板安装效率最大化的位置。

为了最大限度地提高太阳能电池板的效率，电池板之间不能相互投射阴影。根据afterFIT的研究，只要在面板边缘投上3厘米的阴影，就能使其产生的功率减少60%以上。该公司使用Civil 3D来确定面板的排列;使用Helios 3D插件，它可以自动布局面板并进行3D模拟。然后用Autodesk将计划可视化InfraWorks为了理解阴影的影响。

在设计一个最大限度地提高电力效率的面板时，时间是至关重要的。Shiraga说:“通常情况下，操作开始日期已经确定，计划也开始了，但在计划到位之前，设计工作无法进行，这意味着在许多情况下，分配给设计工作的时间是有限的。”该团队利用这段时间重复放置模拟，即使发现少量阴影也会改变设置。这一过程有效地将阴影对操作的影响降至最低。

技术也在维护和管理中发挥作用。afterFIT拥有无人机操作员和人工智能(AI)专家;无人机用于激光测量和检查工作。不同的任务需要不同类型的无人机，人工需要整整两天才能完成的检查工作，无人机只需15分钟就能完成。面板释放的热量可以帮助团队快速识别和修复脏面板、损坏部件或连接问题，从而减少停机时间。自动无人机检查的研发正在进行中，人工智能驱动的故障检测和分析系统也在研发中。

前瞻性的绿色能源计划

afterFIT将目光从大规模发电转向其他绿色能源。该公司的太阳能车库项目是将太阳能电池板安装在停车场檐篷上，用于大约100个停车位的商业和工业停车场。商业建筑版本的柱子远离购物者，而工业版本的设计是为了最大限度地发电。

Mizuki Maeda负责这个车库项目的设计团队。她说:“与太阳能发电厂最大的不同是，车库的设计使人们可以从电池板下通过。”“根据日本建筑法规，这是4级建筑，这意味着需要政府批准。这意味着我们必须格外注意建筑计算。”

为此，该团队正在使用Autodesk绘制详细的3D计划发明家并计划使用发明家Nastran今后对结构节点进行应力分析。对于商业和工业车库，afterFIT使用infrworks以3D方式可视化模块与汽车和人的关系，以及评估阴影在一天中如何变化。

随着低碳经济的出现，自2020年下半年以来，日本企业的绿色能源计划已经大幅转移了重点。企业的做法很快将强调更积极主动的举措，比如在国际环境谈判后采取的举措，即参与环境问题，而不是仅仅具有环保意识或寻求在交易中增加环境价值的商业活动。