家族経営の農場が新たな収入源の育成に挑戦：太陽光発電

2020年2月22日午前8時

コロラド州の「ソーラーシェアリング」のパイロットプロジェクトでは、農家が同じ土地で野菜を栽培し、グリーンエネルギーを収穫することで利益を得ることができるかどうかをテストしている。

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この記事はもともとGristに掲載されたもので、Climate Deskのコラボレーションの一部です。

コミネック家の農場は、コロラド州北部にある干し草とアルファルファが広がる緑豊かな土地です。一家は半世紀にわたり作物を植え、熊手で畝を立ててきましたが、近年収穫量が減少するにつれ、農場は赤字に陥り始めました。2017年後半、バイロン・コミネック氏は、太陽光パネルの設置や電力会社への売電など、より収益性の高い代替案を模索しました。しかし、ボルダー郡の土地利用規制により、24エーカーの土地を農業以外の用途に利用することは困難でした。

そこでコミネック夫妻は妥協案を見つけた。それは、太陽光パネルの列の下、間、周囲に植物を育てる太陽光発電パネルアレイだ。

コミネック農場では、今春、1.2メガワットの太陽光発電パネルの建設が開始される予定です。高さ6フィートと8フィートの支柱に約3,300枚の太陽光パネルが設置され、5エーカーの土地で栽培されるトマト、ピーマン、ケール、豆などの作物に日陰を提供します。周囲には牧草地と養蜂箱が設置される予定です。

「これで、地域で栽培される食料や再生可能エネルギーが増え、地元農家の収入が増える可能性が高まります」と、1972年に亡くなった祖父ジャックさんが農場を購入したコミネックさん（37歳）は語った。

このプロジェクトが成功すれば、生産性の低い畑をクリーンエネルギーと新鮮な食品の収益源となる可能性のある拠点に変えることで、資金難に苦しむ他の農家にとってのモデルとなる可能性がある。

州最大の電力会社であるエクセル・エナジーは、コミネックの太陽光発電パネルから送電網に供給される1キロワット時あたりの電力料金を支払うことに同意しました。近隣住民もこのプロジェクトに参加できます。参加者はパネルの一定割合に投資し、毎月の光熱費から控除を受けます。また、この投資は農家の初期建設費用の一部負担にもなります。

野菜は地域の農産物シェアプログラムを通じて販売され、近隣住民は農産物の箱と引き換えにプロジェクトに投資できる。

農業と太陽光発電のこの融合は、「アグリボルタイクス」という厄介な名前で知られていますが、より広範な太陽光発電業界の中で新たなニッチ分野となっています。

国立再生可能エネルギー研究所（NREL）によると、米国では、5メガワット相当の太陽光発電パネルの下で作物が栽培されているのはわずかです。これは、米国の太陽光発電設備容量7万1300メガワットのほんの一部に過ぎません。農業と太陽光発電を組み合わせた分野は、10年以上前にこのコンセプトが初めて登場した日本では比較的規模が大きいです。現在、数百のプロジェクトが存在し、その中には、高麗人参、ハーブ、コリアンダー畑の上に設置された35メガワットの太陽光発電パネルも含まれています。

支持者たちは、このアプローチによって、食料生産に不可欠な土地を奪うことなく、再生可能エネルギーの広範な開発が可能になると主張している。最近の研究では、より涼しく湿潤な微気候を作り出すことで、より効率的なエネルギー生産と農作物生産につながる可能性が示唆されている。

アリゾナ州で最近行われた実験で、科学者たちは太陽光パネルの下に植えた作物と直射日光の下で育てた作物を比較しました。その結果、パネルの下に植えた作物では、赤チルテピンペッパーの総収穫量が3倍、ミニトマトの収穫量は2倍になったことがわかりました。これらの植物の中には、日陰の土壌がより多くの水分を保持するため、灌漑用水の使用量が大幅に減少したものもあります。また、NRELとアリゾナ大学、メリーランド大学が昨年行った研究によると、植物の下に設置した太陽光パネルは、通常の地上設置型パネルよりも日中かなり涼しく、そのためより効率的に稼働しました。

マサチューセッツ州サウスディアフィールドで行われたプロジェクトでも、同様に有望な結果が得られました。初期の圃場試験では、スイスチャード、ブロッコリー、その他類似の野菜の収穫量が、直射日光の当たる場所の植物と比較して約60%増加することが示されました。

コミネック氏のプロジェクト「ジャックのソーラーガーデン」は、アグリボルタイクスの研究機会をさらに増やすことになるだろう。コロラド州ゴールデン近郊にあるNRELは、ボルダー郡の暑く乾燥した気候において、植物と太陽光パネルが共存してどのように機能するかを追跡する計画だ。「この構造物が水分を保持し、蒸発が抑えられれば、同じ量、あるいはそれ以上の作物を栽培するのに必要な水は少なくなるでしょう」と、NRELの主任エネルギー・水・土地アナリスト、ジョーダン・マックニック氏は述べた。

マックニック氏は、生物学者のブレンダ・ビーティ氏と共に、NRELの環境負荷低減型太陽光発電プロジェクトを主導しています。2015年以降、研究者たちは全米各地で25カ所以上の施設を開発し、太陽光パネルと食用作物、在来植物、あるいは花粉媒介者に優しい植物を組み合わせています。

ジャックス・ソーラー・ガーデンは、このグループの中で最大規模となり、3つのタイプ全てを網羅する初のプロジェクトとなります。NRELはプエルトリコでも、コーヒー農園と牛の放牧地を含む太陽光発電プロジェクトを追加しています。

「私たちは、アグリボルタイクスの利点と、それがエネルギー分野だけでなく農業分野にもどのような意味を持つのかを理解し始めたばかりです」とマックニック氏は語った。

アグリボルタイクス（別名「ソーラーシェアリング」）は、エンジニアの長島明氏が高さ10フィート（約3メートル）のパネルを吊り上げる高床式の鉄骨構造を開発したことをきっかけに、2004年に日本で初めて普及しました。再生可能エネルギー開発に野心的な目標を掲げる日本では、利用可能な土地が限られています。（偶然にも、灌漑用池や貯水池の上に設置する浮体式太陽光発電システムも、2007年に日本で開発が始まりました。）最近、長島氏は日陰に弱い作物が太陽光発電システムの下でどのように生育するかを研究し始めました。彼の研究チームは最近、ソーラーシェアリングシステムによってトウモロコシの収穫量がわずかに向上することを発見しました。

しかし、研究現場以外では、トウモロコシなどの換金作物と太陽光発電を組み合わせることは大きな課題となる可能性があります。既存の圃場では、小型トラクターはパネル列の間の狭い隙間を通行できます。しかし、コンバインなどの産業用機械は幅が広く、かさばるため、隙間を通り抜けることができません。パネルの下で栽培される作物のほとんどは、手作業で収穫しなければなりません。この作業はコミュニティガーデンの規模であれば管理可能ですが、産業規模では過酷で腰を痛める作業になる可能性があります。農家は、パネルにぶつかる可能性のあるイチゴ、メロン、トマトを収穫するための機械を開発しています。

オレゴン州立大学の生物生態工学准教授、チャド・ヒギンズ氏は、規模の大小を問わず、農村インフラの不足がアグリボルタイクスの導入促進における「大きな障害」となっていると述べた。送電線や電気設備は、太陽光発電の導入に対応できない可能性がある。また、遠隔地での事業を支えるために、道路や通信網の拡張も必要になる可能性があるとヒギンズ氏は指摘した。

それでも、農家や技術者がこれらの課題に対処できれば、地球上の土地のどれだけが農業に使われているかを考えると、アグリボルタイクスの可能性は計り知れません。ヒギンズ氏らは昨年の分析で、こうした「ソーラーシェアリング」システムが世界の耕作地の1%未満をカバーするだけでも、世界の年間エネルギー需要を満たすのに十分な太陽光発電が可能になると述べています。彼らは、作物の栽培に最適な場所は、太陽光発電の潜在的可能性が非常に高い地域、特に米国西部、南アフリカ、中東の一部地域にあることを発見しました。

「私たちは、砂漠のような非常に開けた乾燥地帯に太陽光パネルを設置するというビジョンを持っています」とヒギンズ氏は述べた。しかし、太陽光パネルは十分な日照量と適度な気温の気候で最も効率よく発電できる。極端な暑さはパネルに過負荷をかけ、発電量の低下を招く可能性がある。植物でも同じことが言える。

コロラド州にあるジャックス・ソーラー・ガーデンでは、今春の太陽光発電パネル建設を皮切りに、様々な取り組みが進められています。コミネック夫妻は、来年の野菜栽培に備えて5エーカーの区画に草を植え、全米オーデュボン協会の地元メンバーは、プロジェクトの周囲に大規模な花粉媒介者の生息地を整備する予定です。1.2メガワットのパネルは、初秋までにエクセル・エナジーの送電網に電力を供給開始する予定です。

バイロン・コミネック氏は、同様のプロジェクトがすぐに実現することを期待していると述べた。2018年、ボルダー郡当局は地域の土地利用規則を改正し、農業用地として指定されている土地でのコミュニティソーラーの設置を許可した。コミネック氏は、他の農家に対し、太陽光パネルの設置と並行した作物の栽培方法を指導する予定だ。「若い農家がこうした取り組みをより深く理解し、既に設置されている、あるいは計画中の太陽光発電パネルを見に出て、新たな仕事を見つけてくれることを願っています」とコミネック氏は語った。

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