太陽光発電農業が世界の地下水資源を急速に枯渇させている

このストーリーはもともとYale Environment 360 に掲載されたもので、Climate Desk コラボレーションの一部です。

インドの畑では、太陽光発電革命が起こっています。2026年までに、300万人以上の農家が太陽光発電ポンプを使って畑の下から灌漑用水を汲み上げるようになります。作物を育てるために、実質的に無料でほぼ無制限に水が利用できるようになることで、彼らの生活は一変する可能性があります。水が枯渇するまでは。

砂漠地帯の州であるラジャスタン州はインドにおける太陽光発電ポンプのパイオニアであり、他のどの州よりも多くの太陽光発電ポンプが設置されています。過去10年間で、政府は約10万人の農家に補助金付きの太陽光発電ポンプを提供してきました。これらのポンプは現在、100万エーカー以上の土地に水を供給し、農業用水の使用量を25%以上増加させることに成功しました。しかし、その結果、地下水位が急速に低下しています。地上に汲み上げられた水を補充する雨はほとんど降っていません。場所によっては、地下400フィート（約120メートル）の岩盤まで乾いてしまっています。

これはポンプの有効取水限界であり、現在では多くのポンプが放置されている。枯渇しつつある水資源の底値競争とも言うべき状況に追いつくため、裕福な農家はより強力な太陽光発電ポンプを購入し、他の農家は水不足に陥るか、裕福な隣人から水を買わざるを得なくなっている。

断水が迫っている。ラジャスタン州だけではない。

インド、アフリカ、そしてその他の水不足に苦しむ多くの地域で、太陽光発電ポンプが農村コミュニティに急速に普及しています。これらの装置は、政府の監視なしに、一日中無料で地下水を汲み上げることができます。

今のところ、これらのポンプは農家にとって朗報であり、農業を変革し、食料安全保障を向上させる可能性を秘めています。これらのポンプは日中を通して水を供給できるため、耕作地を砂漠まで拡大し、予測不能な降雨への依存を終わらせ、場合によっては運用コストのかかる既存のディーゼルポンプや電力系統から供給されるポンプに取って代わることも可能になります。

しかし、この太陽光発電による水資源革命は、すでに枯渇寸前の地下水資源（地下水または帯水層とも呼ばれる）を枯渇させつつある。世界銀行で水政策に豊富な経験を持つエコノミスト、ソウミヤ・バラスブラマニヤ氏は1月に、太陽光発電ポンプの成功そのものが「すでに枯渇の危機に瀕している多くの帯水層の存続を脅かしている」と警告した。

当初は化石燃料の消費を削減すると同時に農家の繁栄にも貢献すると思われたイノベーションが、急速に環境の時限爆弾へと変貌しつつある。

20世紀の大半において、政府と世界銀行による貯水池や水路網への投資により、農地への人工灌漑が急速に発展しました。灌漑は、高収量だが水を多く必要とする新しい作物を生み出す「緑の革命」を促し、急増する世界人口の食糧供給を支えました。

しかし、多くのシステムは限界に達しています。河川は干上がり、新たな投資は枯渇しています。そのため、過去30年間で、メキシコから中東、南アジアに至るまで、暑く乾燥した地域で何億人もの農家が地下水から水を得るようになりました。

世界銀行の昨年の調査によると、多孔質の保水性岩石に掘られたボーリングホールは現在、世界の灌漑用水の43%を供給している。灌漑は世界の地下水取水量の約70%を占めており、その量は年間200立方マイル（約320立方キロメートル）以上と推定されている。これは、降雨による涵養量を年間70立方マイル（約120立方キロメートル）近く上回っている。

個々の地下埋蔵量のモニタリングは、せいぜい不完全なものだ。それらは目に見えず、意識されることもほとんどない。しかし、1月に発表された40カ国1,700の帯水層のモニタリング井戸から得られた歴史的データに基づく研究では、埋蔵量の「急速かつ加速的な」減少が広範囲にわたって見られたと報告されている。

カリフォルニア大学サンタバーバラ校の水文学者スコット・ヤセチコ氏は、インド、イラン、アフガニスタン、スペイン、メキシコ、米国、チリ、サウジアラビアなどの国々で、地下水位が毎年3フィート以上低下していることを発見した。

このことが将来に及ぼす影響は計り知れない。「地下水の枯渇は食料安全保障に対する世界的な脅威になりつつあるにもかかわらず、その実態は依然として十分に定量化されていない」と、ミシガン大学で農業システムの持続可能性を研究するメハ・ジェインは述べている。しかし、政策立案者たちは地下水の汲み上げを停止させるどころか、より多くの、そしてより安価な地下水を畑に供給する手段として太陽光発電を推進することで、その取り組みをさらに加速させている。

農場における太陽光発電革命は、善意から起こっており、環境に有益であると広く認識されている技術を活用しています。農家は、太陽光発電（PV）ポンプが高価で汚染物質を排出するディーゼル燃料や送電網への接続を必要としない点を高く評価しています。設置後は一日中無料で稼働させることができるため、より多くの食用作物を栽培できるだけでなく、水資源を大量に消費する換金作物を栽培したり、余った水を近隣に販売して収入を得たりといった事業拡大にも役立ちます。多くの農家は、日没後も古いディーゼルポンプや電動ポンプを使い続け、稼働させています。

開発機関や政府も同様に熱心に取り組んでおり、食料生産の促進、貧困削減、化石燃料からの排出量削減、そして過剰に負荷がかかっている電力網への需要増大を抑制するため、太陽光発電ポンプへの補助金を出している。しかし、この太陽光発電革命には長期的なマイナス面が大きく影を落としている。

この危機は特にインドで顕著だ。世界最大の人口を抱えるインドは、「太陽光発電式灌漑ポンプの導入において革命の瀬戸際に立っている」と、国際水管理研究所（IWAM）の水経済学者、トゥシャール・シャー氏は述べている。政府は2026年までに太陽光発電式ポンプの数を現在の10倍以上の350万基に増やす計画だ。

この国は既に世界最大の地下水消費国であり、農家は毎年、モンスーンの雨で補給される量よりも推定50立方マイル（約130立方メートル）多い水を畑に汲み上げている。シャー氏は、太陽光発電が抑制されなければ、状況はさらに悪化するだろうと指摘する。

サハラ以南のアフリカも、まもなく同じ道を辿る可能性がある。アフリカ大陸の多くの場所で、畑の下に浅い地下水が存在する。しかし、ディーゼル燃料の購入コストは多くの農家にとって法外に高く、農村部のほとんどは電力網に接続されていない。そのため、独立型太陽光発電ポンプの登場は、サハラ以南のアフリカにおける「小規模農家にとって大きな変革をもたらす」と、オーストリアの国際応用システム分析研究所のエネルギー・環境経済学者、ジャコモ・ファルケッタ氏は述べている。

サハラ以南の地域では、すでに50万台の太陽光発電灌漑ポンプが畑に水を供給しています。しかしファルケッタ氏の試算によると、将来的にはさらに1100万台が配備され、現在天水灌漑されている1億3500万エーカー（フランス国土の面積に相当）の畑に水を供給できるようになる見込みです。これらのポンプは、サハラ以南のアフリカで食料の大部分を生産する小規模農家の未充足水需要の3分の1を賄うことができます。

農家が足元の水を無料で利用できない主な理由は、機器の資本コストです。これは通常、年間の農家収入に匹敵します。しかし、コストが下がれば、この状況はすぐに変わるかもしれません。

「アフリカには大きな可能性があります」と、ワシントンD.C.に拠点を置く国際食糧政策研究所の水専門家、クラウディア・リングラー氏は語る。「太陽光発電は画期的な技術です。障壁はますます克服され、農業灌漑に変革をもたらすでしょう。」

ファルケッタ氏は、太陽光ポンプによって得られる余剰水から最も恩恵を受けるのは園芸作物だと見ている。「水需要が高く、経済的価値も高いからだ」。しかし、そこには警鐘も鳴らされる。世界銀行は、アフリカ大陸に数多く存在する浅い帯水層で地下水位が少しでも低下すると、その上の層に住む2億5500万人の貧困層を支える井戸が枯渇する可能性があると警告している。

こうした減少は、何百万人ものアフリカ人が魚やその他の資源を頼りにしている湿地や川など、浅い地下水によって支えられている河川生態系を破壊する可能性もある。

世界銀行の報告書は、地下水の過剰利用は「典型的なコモンズの悲劇であり、指数関数的な影響が最も脆弱な人々に不均衡に及んでいる」と結論付けている。しかし、世界銀行は姉妹機関であるアフリカ開発銀行と共に、トーゴ、ニジェール、そしてアフリカ大陸各地で、独立型太陽光発電ポンププロジェクトに資金提供を行っている。

しかし、多くの地域では、農家は補助金や援助事業が出て太陽光発電ポンプを導入するまで待つことができないかもしれない。畑に水を汲み上げる他の手段が機能不全に陥る中、農作物を育てたいのであれば、選択肢はほとんどない。

アラビア半島南端のイエメンではまさにその通りだ。砂漠の砂は今、様相を一変させている。衛星画像には、緑の野原に囲まれた約10万枚の太陽光パネルが太陽の光にきらめいている様子が映っている。水ポンプに接続されたこれらのパネルは、農家に古代の地下水を汲み上げるための無料電力を供給している。これらのパネルはカートという低木を灌漑している。カートの麻薬のような葉は、この国で人気の興奮剤であり、何百万人もの男たちが一日中噛み続けている。

イエメンの農民にとって、太陽光発電による灌漑革命は必要に迫られて生まれたものです。ほとんどの作物は灌漑がなければ育ちませんが、長引く内戦によって電力網は崩壊し、ポンプ用のディーゼル燃料の供給は高価で不安定になっています。そのため、彼らはカートの生産を維持するために、一斉に太陽光発電に目を向けています。

ロンドン東洋アフリカ研究学院（SOAS）の中東開発研究者ヘレン・ラックナー氏によると、太陽光パネルは瞬く間に人気を博したという。誰もが欲しがっている。しかし、水資源の乱獲によって、この地域の地下水は、より雨の多い時代の遺産として枯渇しつつある。

太陽光発電農場は大量の水を汲み上げているため、「2018年以降、例年を上回る降雨量にもかかわらず、地下水量が大幅に減少している」と、最近まで英国に拠点を置く紛争・環境監視機関に所属していたレオニー・ニモ氏の分析は示している。イエメンにおける太陽光発電の普及は、食用作物の灌漑とカートの販売収入の両面で「不可欠かつ命を救う電力源となっている」とニモ氏は指摘する。しかし同時に、「同国の希少な地下水資源を急速に枯渇させている」とも指摘されている。

イエメンの農業中心地であるサヌア盆地中心部では、農家の30%以上が太陽光発電ポンプを使用している。サヌア戦略研究センターの水研究者、ムサエド・アクラン氏との共同報告書の中で、ラックナー氏は2028年までに太陽光発電への「完全な移行」が実現すると予測している。しかし、盆地で汲み上げ可能な水は残りわずかになる可能性がある。かつては深さ100フィート（約30メートル）以下の水域で水を見つけていた農家は、今では1,300フィート（約400メートル）以上の深さから汲み上げている。

北東約2400キロ、アフガニスタンの砂漠地帯ヘルマンド州では、ここ数年で6万人以上のアヘン農家が、機能不全に陥った国営灌漑用水路を放棄し、太陽光ポンプを使った地下水の汲み上げに切り替えた。ロンドン・スクール・オブ・エコノミクスのアヘン産業専門家、デイビッド・マンスフィールド氏によると、その結果、地下水位は毎年平均3メートルずつ低下しているという。

アフガニスタンのタリバン政権が2022年に突然アヘン生産を禁止したことで、状況は一時的に緩和されるかもしれない。しかし、農家が代替として栽培している小麦もまた、水を大量に必要とする作物である。そのため、ヘルマンド州の水資源枯渇は、先送りされるだけかもしれない。

マンスフィールド氏によると、「（ヘルマンド州の）帯水層、その涵養量、そしていつ枯渇するかについては、ほとんど何も分かっていません」とのことだ。しかし、もしポンプが枯渇すれば、この砂漠地帯に住む100万人以上の住民の多くが貧困に陥る可能性がある。なぜなら、この重要な砂漠資源、つまり雨の多い時代の降雨の遺産が永久に失われてしまうからだ。

世界銀行のバラスブラマニヤ氏は、太陽光発電による揚水がもたらす潜在的な気候改善効果さえも幻想に過ぎない可能性があると指摘する。理論上は、ディーゼル燃料や電気から太陽光発電による揚水に切り替えれば、温室効果ガスの排出はゼロになるはずだ。しかし実際には、農家は既存の揚水ポンプを交換するのではなく、補助として太陽光発電ポンプを利用することが多い。また、揚水方法に関わらず、利用可能な水量が増えることで、農家はより集約的な農法を採用するようになり、より多くの肥料や機械を用いて水を必要とする換金作物を栽培するようになり、農場の二酸化炭素排出量が増加することになる。

何をすべきか？地下水は監視が非常に難しいことで有名だ。インドにおける過剰揚水は「とてつもない無秩序状態」だとシャー氏は言う。一部の州では、農家への電力供給を1日数時間に制限することで、系統電力で稼働する非太陽光発電ポンプを規制しようと試みた。このアイデアを最初に提案したシャー氏によると、ある程度の効果はあったという。しかし、多くの農家はより強力なポンプを購入することで対応した。

現在、グジャラート州は、太陽光ポンプの過剰使用に対抗するため、水を汲み上げるのではなく、PVパネルを使って電力を送電網に送る農家に高額な料金を支払っており、太陽エネルギーは事実上、新たな換金作物となっている。

パイロットプロジェクトはわずか4,300本の井戸に限定され、効果は「控えめ」だったとシャー氏は言う。彼は、より適切に設計された計画であれば効果を発揮する可能性があると考えている。しかし、最近までインドでシャー氏と共に働いていたバラスブラマニヤ氏は、その効果に懐疑的だ。彼女は、この計画はより多くの農家に太陽光パネルへの投資を促すだけになり、結果として揚水量の増加につながる可能性があると警告している。

いずれにせよ、電力網を中心とした規制は、農民が利用したり供給したりできる電力網がほとんどないアフリカの農村部では機能しないだろう。

バラスブラマニヤ氏は、こうしたことは太陽光発電を非難するものと捉えるべきではないと指摘する。「根本的な問題は太陽光発電技術そのものではない」。技術が何であれ、「揚水コストがゼロであれば、何らかの制限がない限り、人々は揚水するだろう」

しかし、バラスブラマニヤ氏は、テクノロジーが救済策になる可能性があると指摘する。太陽光発電ポンプに出力監視用のセンサーを標準装備した状態で販売することが義務付けられれば、規制当局は直接その使用を制限できる。しかし、目先の食料生産と長期的な水資源管理という相反する優先事項がある中で、政府が実際にそうするかどうかは別の問題だ。