アグリ・フォトボルタイック（ソーラーシェアリング）：太陽光パネルで作物収穫量が60%向上

食料増産と未来への貢献：アグリ・フォトボルタイクス・システム

世界人口は今後15年間で12億人増加すると予測されており、肉、卵、乳製品の需要増加も相まって、農作物への淡水消費は70%を超え、電力需要も高まっています。気候中立を達成し、人類の排出量を削減するためには、エネルギー生産において抜本的な転換が必要であることはもはや秘密ではありません。多くの研究が、これを達成するためには、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源への大規模な投資が不可欠であることを示しています。専門家は、将来的に太陽光発電の生産量は現在の6倍から8倍に増加すると予測しています。農業は何世紀にもわたり人間の生活の重要な一部であり、再生可能エネルギーを生産しながらこれを維持する方法を見つけることが不可欠です。

しかし、従来のソーラーパークの大きな問題は、パネルの下の土地が利用できないことです。アグリボルタイクスは、ソーラーパネルのキャノピーの下で農業を行うことで、農業と発電を組み合わせ、これらの問題の解決策となり得ます。

そこで登場するのが**アグリ・フォトボルタイクス・システム（またはアグリPVシステム）**です。この技術により、農地に太陽光セルを設置し、発電しながら、その下で農作物を栽培することが可能になります。

アグロソーラー：作物を栽培し、電力を生産する

アグリボルタイクスは、ソーラーパネルの下でほぼ全ての作物を栽培できることも示していますが、日照を好む植物にとっては、日照の少ない季節には収穫量が減少する可能性があります。それにもかかわらず、APV作物の収量は「乾燥して暑い」年において参照圃場を上回り、アグリボルタイクスが乾燥・暑熱地域においてゲームチェンジャーとなり得ることを示しています。

アグリボルタイクスに関する経験はまだ限られていますが、現在活発に研究されているアグリボルタイクスのバリエーションは数多く存在します。大きな成功を収めているのは、主にレタス、ほうれん草、ジャガイモ、トマトなどの耐陰性作物です。いくつかの非常に有望な事例は、アグリボルタイクスの強力な可能性を示しています。

土地は二重に利用され、エネルギー出力を最大化できます。Agri-PVシステムはフラウンホーファー研究所で開発され、研究者たちはこの技術がドイツの全エネルギー需要を農地のわずか4パーセントで賄う可能性を秘めていると考えています。この種の再生可能エネルギー発電は、ニーダーザクセン州リューショウにあるシュタイニッケ社で既に試験されています。太陽光モジュールは高さ6メートルに設置され、その下では日陰でハーブが栽培されていました。これは植物にとって、微気候を提供し、日焼けによるダメージを軽減するため有益です。フラウンホーファー研究所は、日陰の影響と収穫への影響を測定するためにリンゴの木を使った試験圃場も建設しました。初期の調査結果では、太陽光発電ルーフは一部の品種には有益であり、害虫から保護することさえ示されています。この技術は、年間約70万キロワット時の電力を生成できると推定されています。AgroSolarはこの技術のパイオニアであり、現在さらに多くのプロジェクトに取り組んでいます。

長期化する手続きと高額な設置費用

しかし、彼らは一般的な問題、すなわち長期化する手続きに直面しています。土地利用計画の変更を伴う開発計画手続きを完了するには、しばしば2年半かかり、その費用は2万ユーロから8万ユーロにもなります。これにより、小規模システムではこのプロセスを負担することが困難になります。農家や起業家がAgri-PVシステムに投資するためには、より多くのインセンティブが必要であり、それは欧州連合による潜在的な補助金（EU全域の農業補助金の通常の供給源）となる可能性があります。承認プロセスはより迅速かつ容易になる必要があり、デジタル化は役立つツールとなるでしょう。

人々が移行するためには、経済的な条件が整う必要があります。太陽光発電は、気候変動との戦いにおいて役立つ要素となり得ます。Agri-PVシステムにより、私たちは再生可能エネルギーを生成する機会を得ると同時に、農業を維持し、食料を生産し、人類に食料を供給し続けることができます。この技術は、もし大規模に導入されれば、170基の原子力発電所が供給する電力と同量の電力を生産する可能性（理論上）を秘めています。

両面から太陽エネルギーを収集できる垂直設置型バイフェイシャル太陽光パネルは、より多くの耕作地を確保するために使用されます。このタイプの設置は、風食に苦しむ地域で特に効果的です。なぜなら、構造物が風速を低下させ、そこに生育する土地や作物を保護するのに役立つからです。バイフェイシャルパネルは、従来の片面パネルよりも平方メートルあたりの発電量が多く、可動部品を必要としません。

土地の二重利用：リスクと機会のバランス

アグリ・フォトボルタイクスは、エネルギー転換において重要な役割を果たす可能性のある、比較的新しい技術です。 この技術の潜在能力は大きいですが、普及に向けて克服すべき課題も同様に大きいのです。2030年までに215ギガワットの太陽光発電（PV）を設置するため、EEG改正法はいくつかの施策を打ち出しました。これには、1キロワット時あたり1.2セントの技術プレミアムが含まれていますが、専門家はこの額では不十分であると指摘しています。

オランダは世界第2位の食料輸出国であり、ドイツ・ミュンヘンに本社を置くBayWaグループの子会社である「GroenLeven」社は、地元の果樹農家といくつかのパイロットプロジェクトを開始しました。同社は、オランダのバベリッヒにある4ヘクタールのラズベリー農園のうち3ヘクタールを、2 MWのアグリボルタイクス農園に転換しました。

ラズベリーの苗木は、太陽光パネルの真下で栽培されました。パネルは東西に交互に配置され、太陽光の収量を最大化すると同時に、風から苗木を保護しました。パネル下で生産された果物の量と質は、従来のプラスチック製トンネルで生産されたものと同等かそれ以上であることが判明し、農家はプラスチック製トンネルの管理にかかる労力を大幅に削減できました。もう一つの大きな利点は、太陽光パネル下の温度が数度低くなり、農作業員にとってより快適になったことと、参照圃場と比較して灌漑用水量を50%削減できたことです。

AgroSolarの利点

食料作物とエネルギー作物の土地利用における競合をなくすことで、この新しい技術は土地利用効率を大幅に向上させます。現在、その効率は**最大186%**（AgroSolarによる主張）に達します。

アグリボルタイクス設置において、高く設置された太陽光パネルの下で土地を耕作する専門の農業機械は、このデュアルユース技術がクリーンエネルギー生成と最適化された作物成長を組み合わせることで、土地効率を最大186%まで向上させることを示しています。

この広大なアグリボルタイクス配列は、クリーンエネルギーと農業を融合させた革新的なデュアルシステムを示しており、大きな利点を提供しています。

このアグリボルタイクス配列は、農業用地や作物に適応するデュアルシステムのカスタマイズ可能な設計を例示しています。

AgroSolarが主張するデュアルシステムの利点：

• 各アグリ・フォトボルタイクスシステムはカスタマイズ可能で柔軟性があり、敷地の規模、栽培される作物の種類、地質条件に合わせて調整されます。

• アグリ・PVは、熱、干ばつ、大雨、雹、風などの気象極端現象から作物を保護し、収穫を守ります。

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農業用機械は、アグリ・フォトボルタイクス（Agri-PV）システムの下でも、様々なサイズで通常通り使用可能です。

農業地域の水需要は最大20%削減でき、土壌の保水能力も向上します。

カーボン・ファーミング：アグリ・PVにより、管理された腐植土を構築でき、肥料の必要性を減らし、より多くのCO2を土壌に貯留することが可能になります。

アグリ・PVの利用は作物収量を増加させ、農業事業の収益向上を可能にします。

柔軟かつ収益性：AgroSolar Europeは、自社システムへの投資に加えて、リースモデルも提供しているため、農業事業者は電力の設置や販売に手間がかかりません。

アグリボルタイクスは、世界の暑く乾燥した地域におけるエネルギー需要を満たし、水消費量を削減するための、ウィン・ウィン戦略となる可能性を秘めています。

アグリ・PVには、エリアに屋根を提供する、土地の二重利用といった多くの利点がありますが、考慮すべき欠点も存在します。これらには以下が含まれます。

• 高コスト
• 農業生産と電力生産のバランスを取る必要性
• 土壌保護に関する懸念

しかし、アグリボルタイクスに対するコミュニティの抵抗、特に農業を装って大規模な太陽光発電所を建設する慣行である疑似アグリボルタイクスは、管理することが重要です。規則、規制、官僚主義もアグリボルタイクスを妨げる可能性があり、適切な地域支援を維持することが不可欠です。EUはアグリボルタイクスシステムを物理的構造物とみなし、建築許可を必要とします。アグリボルタイクスのkWhあたりのコストは、従来の太陽光発電所と比較して10～20%高くなる可能性があり、これは太陽光パネルの所有権が誰にあるのかという疑問を提起します。補助金や価格保証を通じた政府の介入なしには、アグリボルタイクスは他の太陽光イニシアチブに対して勝ち目がないかもしれません。アグリボルタイクスは、特にバイオ燃料作物の栽培に使用されている土地を、実際の食用作物生産または植林のために転換できれば、耕作地を犠牲にすることなく、食料供給を助け、よりクリーンなエネルギー源への移行を支援する可能性を秘めています。

私はまた、AgroSolarのファンであるLukas氏にTwitterで、制約に関するいくつかの考えを共有するよう依頼しました。そして、以下のような意見が得られました。

• 良好な排水管理。例えば、軒先にある自動洗浄可能な豪雨対応型十分な容量の雨樋から、灌漑用の貯水タンクへ導く。
• アグロソーラー下での栽培適性に関するデータベース：このデータベースは物理学的なものではありませんが、すべての作物が強い日差しが少ないほど良く育つわけではないため、重要です。農家にとって、より安心できるものです。

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semi local power to gas バッファ storage solutions との連携：非表面封止型のコンテナ式 power-to-gas は、モジュール式でスケーラブルなオプションとして有望です。これは、いわゆる「ピーク太陽光発電のマイナス電力価格の障壁」を乗り越えてアグロソーラーを推進するために最終的に役立つでしょう。この障壁はすでに一部存在しており、近いうちに深刻化する可能性があります。

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資料

• Agrivoltaics provide mutual benefits across food-energy-water nexus (2022) - アグリボルタイクスシステムによる収量60%増加を記録した科学研究。
• Fraunhofer Institute (2023) - ドイツのエネルギー需要を農地の4%でカバーできることを示す研究。
• AgroSolar Europe - Land Use Efficiency up to 186% (2023) - 二重生産システムが186%の土地利用効率を達成したとする企業データ。
• Expert Insights on Agrivoltaic Constraints (2023) - アグリボルタイクスの技術的および実践的な課題に関する専門家の解説。
• BayWa AG (2023) - 灌漑量を50%削減した2 MWのラズベリー農場の事例研究。