サステナビリティ
営農型太陽光発電：農業と発電を同じ土地で両立する
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農地と太陽光発電の両立
太陽光発電は主要なエネルギー源へ成長しています。引用された市場予測では、米国の関連市場は2030年まで年平均15.4％の成長を見込んでいました。これは予測であり、確定した実績ではありません。
世界的にも導入が拡大しており、中国は新しい発電設備の建設や計画で大きな役割を果たしています。
中国は2024年上半期に約102 GWの太陽光発電容量を追加しました。設備容量、開発中の案件、年間発電量は異なる指標です。
中国は2024年、風力と太陽光の合計設備容量1,200 GWという目標を達成しました。当初の2030年目標より約6年早い達成でした。
出典： Energy Wind Down Media
The Economistなどは、こうした変化を新しい時代と表現しました。関連技術は記事「太陽光の時代：人類の明るい未来」で紹介しています。
出典: The Economist
半導体製造の進歩と量産効果で太陽電池の価格は大幅に低下しました。引用された1990年以降の比較では約30分の1という数字が示されますが、何の価格を比較するかで結果は変わります。現在の太陽光発電市場では、太陽電池による発電が中心です。
出典: EIA
一方、大規模な発電所では土地の利用が課題になります。
一定量の電気を生むために必要な面積は、技術と立地によって異なります。風力、水力、バイオマスとの比較も、共有利用する土地やライフサイクルをどう数えるかに左右されます。これらを文字どおり無排出とみなすことはできません。
農地や自然環境を太陽光パネルで覆えば、化石燃料による発電より排出を減らせても、生息地の改変や斜面での侵食などを招く場合があります。立地と設計が重要です。
引用された中国福建省の写真には、丘陵地に広がる太陽光設備が写っています。
出典: The Atlantic
農地と健全な土地の保全
UNCCDの報告では、対象期間に毎年 少なくとも1億ヘクタールの健全な土地が劣化したとされています。これは失われた耕地だけの面積ではありません。侵食、砂漠化、都市化、不適切な土地管理などが関係します。
排出削減のための対策は、食料生産と生態系を守る土地利用とも両立させる必要があります。
工場、住宅、農業施設の屋根は有力な設置場所です。砂漠も候補ですが、脆弱な生態系があり、清掃に水を使う場合もあります。乾式清掃などの方法も存在します。
導入拡大には土地だけでなく、送電網、蓄電、需要側の調整などが必要です。太陽光だけであらゆる化石燃料用途を置き換えることを前提にする必要はありません。
その一つの選択肢が、同じ土地で農業と発電を行うアグリボルタイクス、すなわち営農型太陽光発電です。
出典: Dezeen
農業施設の屋根
最初の取り組みとして、倉庫、納屋、畜舎などの広い屋根を活用できます。適性は屋根の強度、状態、向き、系統接続などで決まります。
出典: X/Twitter
屋根への設置は狭い意味の営農型太陽光発電とは異なりますが、農業経営とエネルギー生産を結び付けられます。
農業の化石燃料使用を減らすには、次のような取り組みも関係します。
- トラクターや農業機械の電動化。
- 十分な稼働時間、充電手段、適切な重量が必要です。バッテリーの改善は重要ですが、用途ごとに経済性を確認しなければなりません。
- 小型農業ロボットの導入も選択肢です。詳しくは「投資家が注目すべき農業ロボットの進展」をご覧ください。
- 発電と消費の時間差を調整するための低コストな蓄電・蓄熱。
- 蓄熱は農業施設や畜舎の暖房に使える可能性があります。ただし、数時間の貯蔵と、夏の熱を冬まで保存する季節間貯蔵は異なる課題です。
- 離れた農場からの電力も受け入れられる、柔軟で強い送配電網。
- 適切な資金調達。農業は設備投資が大きく利益率が限られる場合があり、金利と回収期間が導入判断を左右します。
- 炭素価格や支援制度も、適用される規則によって採算に影響します。
農業と発電が使う日光
農業と太陽光発電は、どちらも日光を利用します。そのため、作物と発電設備に配分する光のバランスが必要です。
作物や牧草は光合成で太陽エネルギーをバイオマスに変えます。農業はその一部を食料として収穫し、太陽電池は電気として利用します。
一見すると競合ですが、植物はあらゆる条件で強い日光を必要とするわけではありません。
光阻害
光合成は簡略化すると
「光、水、CO2 → 糖と酸素」と表現できます。実際には複雑な反応系です。
強すぎる光などの条件下では、光阻害が生じることがあります。
光合成の処理能力に対して光が 過剰 になると、活性酸素の発生や光化学系の損傷によって光合成能力が低下する場合があります。
強い光に高温や水不足が重なると問題になりやすくなります。ただし、夏の日光がほとんどの作物に常に有害という意味ではありません。
適切な間隔のパネルは、そのような条件で有用な日陰をつくる可能性があります。一方、作物や気候によっては遮光が減収につながります。
水使用量の削減
日陰は地温と蒸発を抑え、灌漑の必要量を減らす場合があります。効果は土壌、作物、配置に左右されます。
条件によっては、パネル表面で結露した水が補助的な 水源 になる可能性もあります。利用できる量は湿度や気象条件によって変わります。
パネルの下に、夜間に水蒸気を吸着するヒドロゲルを置く研究もあります。昼間はパネルの熱で水を蒸発させ、その蒸気を回収装置で凝縮して利用します。一般のパネルに備わる標準機能ではなく、研究された特定のシステムです。
蒸発は同時にパネルから熱を奪います。水量、装置コスト、運用条件を含めて実用性を評価する必要があります。
太陽光パネルの冷却
パネルは過度な日射を遮り、作物の温度や水需要を下げる場合があります。逆に、作物もパネルの周囲の環境に影響します。
植物の蒸散による冷却が、パネル温度を下げる可能性があります。25 °Cは太陽電池の標準試験におけるセル温度の基準であり、普遍的な最適気温ではありません。一般的な出力温度係数は1 °C当たり相対的に約−0.3～−0.5％ですが、製品ごとに異なります。
暑い日にはセル温度が外気温より高くなり、発電出力が下がります。
作物のある地表の冷却によって発電量が数％増えた例もありますが、すべての立地で同じ効果が得られるわけではありません。
畜産と太陽光発電の統合
太陽光発電所では、草がパネルを覆ったり保守を妨げたりしないよう管理する必要があります。
通常は草刈り機などを使い、化石燃料を消費する場合もあります。
代わりに羊などを放牧する方法があります。牛やガチョウなどを使う場合は、動物の大きさと行動に合う設計が必要です。土地から畜産物も得られます。
ケーブルや設備を保護し、動物が安全に移動できる配置にしなければなりません。草刈り費を減らせても、飼育、柵、管理の費用は残ります。
パネルは動物に日陰や雨よけを提供することもできます。
出典: Rated Power
ブドウの支柱としての活用
パネル架台をブドウなどのつる植物の支柱として兼用する設計も考えられます。
設備の兼用によって一部の工事を減らせる可能性がありますが、荷重、作業動線、作物管理を調整する必要があります。遮光は適切な条件で水ストレスを軽減できます。
出典: Vinetur
ブドウ栽培と発電を組み合わせる「ビティボルタイクス」は、まだ検証が進む分野です。日陰は熟度や成分、ワインの味にも影響し得るため、複数年の評価が必要です。
実験や事業は、例えば ドイツ、 フランス、 イタリア、 スペインなどで進んでいます。
垂直型両面パネル
両面発電パネルなどの技術も、営農型太陽光発電の選択肢を広げます。
両面パネルは表と裏に当たる光を電気に変換します。光をつくる装置ではありません。追加の発電量は反射光と設置条件に左右されます。
垂直設置では、表裏を東西に向け、列をおおむね南北方向に並べる配置が考えられます。
想定される利点には、次があります。
- 正午だけに集中しない朝夕の発電。パワーコンディショナーの出力制限と、パネルが単純に日光で飽和するという説明は区別する必要があります。
- 通風による冷却と温度損失の軽減。
- 雪面などからの反射光の利用。
- パネル表面に雪が積もりにくいこと。
- 南向き設備の出力が小さい時間帯の発電。ただし、需要や価格のピークとの一致は地域の電力システムによって異なります。
出典: Wikipedia
十分な列間隔を確保すれば、垂直パネルを農地に組み込めます。耕うん、除草、収穫などに使う大型機械の通行と作業範囲を考慮する必要があります。
水上太陽光発電
水上太陽光発電は陸上設備の代替として検討されています。ただし湖や池は、自然、漁業、レクリエーション、水管理に重要な場所であり、農地より価値が低いと一律にはいえません。
養殖と発電を組み合わせる方法もあります。
集約的な養殖では外部から飼料を与えることが多く、遮光によって不要な藻類を抑えられる場合があります。ただし、酸素、水質、生物生産への影響は重要であり、すべての養殖に同じ条件は当てはまりません。
適切に設計できれば、養殖事業に追加収入をもたらす可能性があります。
完璧なものはない
利点に加え、農学、技術、経済性の課題もあります。
複雑性
二つの生産システムを組み合わせるため、次のような調整が必要です。
- 作物に必要な光とパネル密度の適切なバランス。
- 大型農業機械が通れる幅と高さ。
- 農家への実践的な情報提供と、作業方法の変更への支援。
収量と発電量のトレードオフ
設計によっては、単独用途に最適化した土地より作物収量や単位面積当たりの発電量が低下します。ただし、すべての組み合わせで両方が低下するわけではありません。
農業と発電を別々の土地で行う場合より、合計の土地利用効率が高くなることはあります。
設備が広く分散すると配線や接続費が増える場合があります。農薬散布、施肥、作業のしやすさも確認が必要です。
作業の複雑化は追加の労働時間や費用を生むため、全体の採算で評価する必要があります。
結論
営農型太陽光発電は、食料生産のための農地を守りながら発電も増やしたい地域で、有力な選択肢になり得ます。
普及には設計の改良、施工者と農家の経験、資金調達、規制への対応が必要です。
初期の導入では、高架式や垂直両面式など複数の設計が試されるでしょう。どの農場にもそのまま使える万能な配置はありません。
小型農業ロボットと組み合わせることで、将来はより一般的になる可能性があります。
ロボットはパネルの電気を使い、播種、作物観察、レーザー除草、収穫などを行えます。用途ごとに技術の成熟度は異なります。
出典: Advanced.farm
営農型太陽光発電への投資
営農型太陽光発電は、太陽光産業の中でも成長途上の応用分野です。
農業と発電は必ずしも土地を奪い合うだけではありません。世界の多くの農業経営体で、地域に合った食料・電力生産の組み合わせを検討できます。
太陽光関連株の取引に使える証券会社については、 securities.ioで、 米国、 カナダ、 オーストラリア、 英国、 その他の国の情報を確認できます。
2024年当時には、太陽光やクリーンエネルギー関連のETFとして、 Global X Solar ETF (RAYS)、 Invesco Solar ETF (TAN)、 Global X China Clean Energy ETF (2809.HK)などがありました。RAYSは2025年8月に取引を終了し清算されたため、現在購入できる選択肢ではありません。各ファンドの構成とリスクは異なり、分散でも損失は防ぎきれません。
関連記事「太陽光発電関連の10銘柄」もご覧ください。
太陽光関連企業
1. Daqo New Energy Corp.
DQ 価格チャート
中国のDaqo New Energyは、多くの太陽電池に使われるポリシリコンの大手メーカーです。中国の太陽光製造サプライチェーンの一角を担っています。
引用された計画では、2019年以降に生産能力が8倍超に拡大しました。能力は、実際の生産量や販売量とは異なります。
出典: Daqo
売上高は2020年の約6億8,000万ドルから2022年に約46億1,000万ドルへ増えましたが、2023年は約23億1,000万ドルに低下しました。ポリシリコン価格の下落は市場の循環性を示しており、株価も2021年の高値を下回っていました。
同社の情報発信とウェブサイトは 主に企業間取引の顧客向けで、一般消費者や海外個人投資家向けの説明は比較的限られます。
過去の利益に基づく低い株価収益率だけで割安と判断することはできません。また、供給網と 新疆ウイグル自治区の強制労働に関する疑惑 も問題となっています。同社は強制労働の使用を否定しています。貿易制限や制裁リスクは、それぞれ内容を確認する必要があります。
地政学、価格サイクル、費用、現在の収益性を合わせて評価すべきです。低い過去の評価倍率は株価回復を保証しません。
2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.
JKS 価格チャート
JinkoSolarは中国を主要拠点とする大手パネルメーカーです。ベトナムのウエハー生産、マレーシアのセル・モジュール生産、米国のモジュール組み立てなど、海外にも拠点があります。米国での組み立てをセル自体の現地生産と混同してはいけません。
出典: Jinko Solar
同社は世界各地に販売しています。中国、アジア太平洋、新興国は重要ですが、2024年第1四半期にはモジュール出荷の70％超が海外市場向けで、欧米も含まれていました。
出典: Jinko Solar
引用された企業資料では累計モジュール出荷は約230 GWでした。2024年第1四半期のモジュール出荷は19.99 GWで、前年同期比53.3％増でした。これはセル単体ではなくモジュールの出荷です。
Jinkoは、この四半期のモジュール出荷量が業界最大だったと報告しました。
以前発表されたN型セルは同社によると約25.8％の変換効率を達成しました。セル効率はパネル全体の効率と同じではありません。同社は 両面発電パネルも提供しています。
N型モジュールの比率は2024年第1四半期に約80％でした。2023年全体の数字ではありません。同社は2024年の出荷で約90％を目指していました。56 GWの拡張は段階的な計画であり、一つの完成済み工場として扱うべきではありません。
2024年末の年間能力目標はウエハー120 GW、セル110 GW、モジュール130 GWでした。異なる工程の能力を合算して、出荷済みパネルの量とみなすことはできません。
NeoGreenは、同社によれば製造時の電力を再生可能エネルギーで賄うN型モジュールです。製品の全ライフサイクルが無排出、あるいは化石資源不使用という意味ではありません。
能力増強は技術と世界需要への期待を示します。一方、過剰供給、価格下落、貿易規則、投資費用は利益を圧迫し得ます。
