ソーラーシェアリング

■■持続可能な田園地帯を再定義する

【着眼大局:vision】

・地域発電所として営農型太陽光発電を田園地帯に普及させ、シェアリング・エコノミー社会を建設していく。

【着手小局:mission】

・持続可能な営農型太陽光発電所の建設を田園地帯に普及させる。

【普及の取組:value】

営農型太陽光発電設備が20年間安定稼働する為の情報発信。

【【再定義された21世紀の田園風景】】

【【コメ農家が導入した、2軸追尾型の営農型太陽光発電設備事例】】

・10年で投資回収でき、稲の収穫量や品質も維持

( メガソーラービジネス 『コメ農家が導入した、2軸追尾型の営農型太陽光』 加藤 伸一=日経BP総研 クリーンテックラボ  2019/12/14 記事から一部抜粋)

一反(約1000m2)あたり、出力49.9kWの太陽光発電設備を、低圧配電線に連系している。

高精度の光センサーを採用し、1日中、太陽光を正面に受けるように、自動制御する。

これによって、固定型架台に比べて、30~50%も発電量が増加するという。

出典:図1:PARU社製追尾式データ  図2: 太陽光発電の過積載をめぐるこれまでの対応(既認定案件による国民負担 の抑制に向けた対応 2018年10月15日 資源エネルギー庁)

追尾を担う光センサーや、追尾する方向を調整する駆動部などは、韓国パル社製を採用している。

2軸追尾型のシステムは、朝は東向き、昼は南向き、夕は西向きと、1日の間に徐々に向きを変えて動いている。(メニュー:PARU両軸追尾式太陽光発電にて動画紹介しています)

この画像には alt 属性が指定されておらず、ファイル名は image-18-1024x204.png です
PARU社製 両軸(2軸)追尾式太陽光発電:1日の動き

この動きによって、変換効率が良くなるだけでなく、太陽光パネルの向きが刻々と変わり続けているので、追尾型システムが立っている場所に近い稲にかかる影の状況も刻々と変わり、極端に生育の悪い稲ができにくい利点もある。

2軸追尾型で、面積あたりの変換効率を高めることで、すぐにフル出力に達しやすく、太陽光パネルを連系出力よりも多く設置する過積載の必要性が薄れることは、稲作の面で有利に働く。出力49.9kWに対して、設置する太陽光パネル出力は約52kWに留めている。

今回の天理市の田んぼでは、固定価格買取制度(FIT)に基づく売電単価が27円/kWh(税抜き)で、連系出力は49.9kW、太陽光パネル出力が52kW弱、2軸追尾型架台システムが4基で導入コストが約2400万円だった。

これに対して、売電収入は年約240万円を見込み、約10年間で回収できる事業モデルとなっている。

営農型太陽光では農地の一時転用の条件として、収量が設置前の80%を超えていなければならない。

天理市の田んぼでは、設置後の2017年以降、収穫量とさらに収穫した稲の品質の面で、まったく問題のない状況が続いているとしている

詳細記事( メガソーラービジネス コメ農家が導入した、2軸追尾型の営農型太陽光 )は以下のURLにて記載されています。

https://project.nikkeibp.co.jp/ms/atcl/19/feature/00009/00004/?ST=msb

注1:太陽光発電設備の減価償却期間は17年間であり、毎年定額(又は定率)の減価償却費用が損益計算書(P/L)に費用計上されるが、毎年の償却額は貸借対照表(B/S)の現預金等(流動資産)に積み上げられ、外部への現金流出は無い。

17年間を掛けて投資金額の全額を回収する事により次の投資資金に充てられる仕組みになっているのが減価償却制度である。

注2:2軸(両軸)追尾式の付加価値として太陽光リアルタイム位置検出に新たにAI(人工知能)機能を搭載する事により、固定式では不可能なきめ細かな制御も可能となり、発電効率をAI非搭載よりも高められる可能性がある。ソフトウェア制御と連動した両軸追尾駆動を基盤としたシステムは、時代の流れにも柔軟に対応でき、付加価値を高めている。

■■ソーラーシェアリング導入諸検討■■

1. 投資採算検討

2.FIT制度の変更 (未稼働案件対応) 確認

 サブメニューにて『2020年度 FITの買取価格 委員長案』

3. 遮光率(作物選定と計画地面積に対するパネル被覆率 )検討と新規就農者による有機農業実践事例紹介(熟練者の技を凌駕した農産物品質の実現例)

4. 営農計画検討

5. 計画地の地形・土壌・気候・自然災害等のリスク検討

6. 農地区分と農地一時転用許可取得検討

■1.投資採算検討

・詳細内容はメニュー 『プロジェクトIRR(EBITDAベース』にて記載。

経済産業省の調達価格等算定委員会は2019年1月9日、固定価格買取制度(FIT制度)における2019年度の事業用太陽光発電(10kW以上500kW未満)の調達価格を14円/kWhとする委員長案を提示した。

委員長案によるとプロジェクトIRRで4%(税引前)は可能と指摘。

その前提条件を採用して『EBITDAベース(税引前利益に、特別損益、支払利息、及び減価償却費を加算した値)』で投資採算分析をした。

尚、『プロジェクトIRR(EBITDAベース』による評価の根拠は、ビックマック価格の国際比較と同様に、各国の金利水準、税率、減価償却方法などの違いにより、収益力を一概に比較することは容易ではない事から『一物一価の評価軸』として採用されるに至っている。

これにより各国の再生エネルギー政策及び価格の比較検討が可能になり、国境を越えて活動する再生エネルギー企業にとっては、アービトラージ(裁定機会)の存在に気付かせる。

出典: 令和2年度の調達価格等に関する 意見(案)
令和2年2月4日(火) 調達価格等算定委員会

■2.FIT制度の変更 (未稼働案件対応) 確認

・詳細内容はメニュー『FIT制度(未稼働案件対応)』にて記載。

 ⇒ サブメニューにて『2020年度 FITの買取価格 委員長案』をアップデート

■3.遮光率(作物選定と計画地面積に対するパネル被覆率 )検討と新規就農者による有機農業実践事例紹介(熟練者の技を凌駕した農産物品質の実現例)

遮光率(作物選定と計画地面積に対するパネル被覆率 )検討

営農型太陽光発電設備下での栽培試験結果 事例

(宮崎大学農学部の研究圃場に営農型太陽光発電設備を設置し、下部の農地で栽培試験を実施した調査報告書より)

⇒ 実験区は設備によって遮光しない対照区、パネル角度を水平(0°)に固定した固定区、太陽高度に垂直になるようにパネル角度を変化させた可変区の計 3 区を設けた(図20)(被覆率は62% )

出典: 施設園芸学分野における太陽光発電の可能性と課題
霧村雅昭(宮崎大学農学部・助教)
Journal for Interdisciplinary Research on Community Life vol.7, 2016, pp. 127-138
出典: 施設園芸学分野における太陽光発電の可能性と課題
霧村雅昭(宮崎大学農学部・助教)
Journal for Interdisciplinary Research on Community Life vol.7, 2016, pp. 127-138

注1:決定係数Rの数値情報は記載されていない。

注2:回帰直線の求め方と予測の仕方は、メニュー「AI(深層学習)の概要を学ぶ」のサブメニュー『DNN(Deep Neural Networkを学ぶ』の第2ステップ : 最小二乗法 (近似解)の計算プロセス(DNNの前段階学習)にて記載。

体験的(週末家庭菜園を実践中)には、メニュー『生育予測モデルの方程式~AIへの展開』で述べたロジスティック曲線の方が、データと予測の当てはまり具合に関してよりフィットするのではと感じている。 (個人的な見解)

尚、同報告書では、これらの作物では栽培期間は延びるものの、収量は十分に得られることが明らかとなった。ただし、ミズナは収穫適期を過ぎると抽だいして商品価値がなくなるため、収穫時期を逃さないように注意が必要であると記載されている。

尚、詳細な内容は下記URLにて紹介されている。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jircl/07/0/07_127/_pdf/-char/ja

<どのような作物が適するのか>

植物には強い日照を好むもの(陽生植物)と、そうではないもの(陰生植物)がある。

陽生植物の代表はサトウキビやトウモロコシ等。

陰生植物の代表はコンニャクやサトイモ等。

ただし、それぞれの区別は絶対的なものではなく、連続している。

コムギよりもダイズが、ダイズよりもイネがより陽生植物の性質が強い。これは、ある一定以上光の強度を高めても光合成の速度が増えなくなる点(光飽和点)に基づいた分類だ。

光飽和点以上の光を与えても作物の成長が速くなることはない。

出典:図2&図3 高等学校生物/生物I/細胞とエネルギー (WIKIBOOKS)、
図1 ソーラーシェアリングにおけるサツマイモの光合成効率
https://researchmap.jp/jo8gdvnu0-1949491/

耐陰性での分類を以下の図にて紹介。

出典:水稲栽培における営農型太陽光発電の実証とモデルシュミレーション
東京大学大学院 本間 優

現在、光飽和点の高低(弱・中・強耐陰性植物)と照度単位klx(晴天の直射日光約100klx、日陰は約10klx )の関係から大よその遮光率を推定しており、極めて漠然的である。

一般的に利用されている遮光率に対応する農作物品目の目安は以下である。

<遮光率:目安>

・20%~30%:水稲、トマト、スイカ、果樹

・30%~50%:キュウリ、サツマイモ、大豆、たまねぎ、牧草

・50%~80%:ミヨウガ、アシタバ、サカキ、キノコ、ミツバ、フキ。(品目は限られる)

・『施設園芸学分野における太陽光発電の可能性と課題』の報告書を再掲示

これらの作物では栽培期間は延びるものの、収量は十分に得られることが明らかとなったと記載されている。

栽培期間に注目して、以下の着眼点より遮光率を導けないかと仮説を立てる

今後、農業分野にIoT&AIの組合せ活用事例が多くなると予想され、内的成長率 r で遮光率の評価もできるのではと思う。(個人的な見解)

例えば、IoTで入手したデータより対照区の r が0.25(遮光率0%)で成長すると仮定する。その際、固定区の r は0.2(遮光率62%)、可変区の r は0.15(遮光率70%)に対応すると裏付けられたなら(一定幅のバラツキが有る:σ)、以下の近似的な等式が導けるのではないか?。

真の光合成速度≒内的成長率 r≒遮光率(近似的な等式)

メニュー『生育予想モデルの方程式~AIへの展開』より再掲示

栽培期間の違い(対照区:71日、固定区:103日、可変区:111日)を回帰直線で求められているが、この分析評価を出荷価格データと関係付ける事で、供給量が多くなる対照区の出荷価格帯(値崩れ)に対して、相対的に供給量が少なくなる可変区の出荷価格帯は上方シフトできるのではないか?

出荷価格帯の対応策として営農型太陽光発電設備は簡易的な施設園芸へと進化する事にもなり得ると思うが。

出典:第一次産業ネット 野菜の価格
https://www.sangyo.net/contents/myagri/vegetable_price.html
出典: 1/22(水) 19:23配信MBSニュース
出典:第一次産業ネット 野菜の価格
https://www.sangyo.net/contents/myagri/vegetable_price.html

・14品目の指定野菜

⇒キュウリ、キャベツ、サトイモ、ダイコン、タマネギ、トマト、ナス、ニンジン、ネギ、ハクサイ、ピーマン、ジャガイモ、ホウレンソウ、レタス

・ 日本では農林水産省が、消費量の多いものを指定野菜として定め、作る大きな産地を国が指定産地という制度で安定生産する仕組。

⇒こうした仕組みは地域農業の安定的な成長を促し全国で約900の産地が指定されて野菜が生産されている。

今日、時代を前に推し進める動きとして、AI(深層学習=DNN、CNNは判断機能)&IoT(データ生成機能)、ブロックチェーン(信頼性の担保をするデータベース機能)の活用が農業生産現場で利用され始めている。

例えば、 宮崎県綾町が取り組む有機農業とブロックチェーン実証実験や農業従事者(新規就農者も含む)への判断支援に寄与する事例(キュウリの等級判定:メニュー『AI(深層学習)の概要を学ぶにて記載)も出始め、 『質の高さ』を評価出来る仕組み作りや深刻な人手不足の社会的課題解決への手懸りにもなり得ている。

新規就農者による有機農業実践事例紹介(熟練者の技を凌駕した農産物品質の実現例)

最新の技術を使わなくとも、新規就農者の『良きコンセプト=モデル駆動』による農業生産で既に熟練農業生産者の技を凌駕する農業生産品質(オーガニックエコフェスタ2019栄養価コンテストにて優秀賞を受賞 :一般社団法人 日本有機農協普及協会開催)を僅か1年間の農業実践で実現した事例が有る。

同栄養価コンテスト『参加が1点だけの作物(スイスチャート&とうがらし )部門の優秀評価は以下のようになっていた。

検査データでは スイスチャート )、抵酸化力の179は、平均値64の2.7倍。糖度14.2は平均値5.0の2.8倍。ビタミンC の62.5は平均値30.0の2倍

『味の評価』では スイスチャート)、 「葉はしっかりとした食感で食べ応えがあり、茎の部分に甘味が凝縮されており、口の中に濃厚な旨味が残って非常に美味しい」というものでしたと記載。 以下のURLにて 日本有機農協普及協会の活動と受賞内容が紹介されています。

http://organicfestarecords.blogspot.com/2019/05/2019.html

この優秀賞制度(認証制度)は、生産者が発したい情報を消費者が受け止める事も可能になり、品質価値の相互評価と共有(共感)が進んでいくシェアリングエコノミー社会の良き雛形になると考える。

更に、価値評価基盤の仕組み(農作物生育過程の可視化管理、検査データ、品質賞制度、ブロックチェーン等) も整い始めており、生産者が発したい情報が消費社会に広り、成果物である農産物が価格に反映される事を支持する消費者の増大は、農業所得の向上と共に新規就農者への呼び水にもなるのではないか。

農業所得向上への鍵は情報の公開であり、公開を求め、食品の品質について学ぶ事を厭わない消費者の存在も挙げられる。

この変化の進み具合は、食品売り場の棚に検査データが表示されるシーンに出会う頻度で実感できる。

メニュー『Sharing economy』&『食の安全とブロックチェーン』から再掲示

新規就農者が抱く所得不安の一つとしてあげられる『農業生産物の出来具合』に対して具体的な取組の道筋をこの実践事例は示していると考える。

ゴール(成果の設定:例として品質賞の獲得と収穫量)を起点に到達手順(良きモデル化による農産物の生産工程定義)が明示されていると、具体的な行動に結びつき、変動にさらされる農業経営に対しても積極的に対策を講じるアイディアが生まれ、農業所得の振れ幅を抑える仕組みが整備されていく。

メニュー『営農計画』
(2)営農計画の事前調査の限界について(農業所得のバラツキが解明出来ない) から再掲示

■4.営農計画検討

・詳細内容はメニュー『営農計画』&『施設園芸のPDCA~植物工場』にて記載。

特に『施設園芸のPDCA~植物工場』で紹介した (有)育葉産業様の事例は非常に有益である。

施設園芸に携わらない農家の方にも示唆に富む情報が発信されています。

例えば、農業所得に直結する観点から『その他経営上の特徴』にて以下のように記載されている。

・販路は、ほぼ100%農協向けの出荷

・産地全体の出荷量や出荷単価

⇒過去の公開データをもとに、『単価の高い時期』に出荷量を増やすように計画生産する。

収益を向上させている。

・予定出荷量や生産工程、安全管理、地域での害虫発生状況等に関する情報

⇒なるべく全ての市場関係者(せり人等)等に共有するようにしている。

⇒情報を公開し、リスク発生時の対応(虫発生時の代替え対応等)についても事前に情報共有しておく。

・トレーサビリティの仕組み作り

⇒クレーム対応なども最小限の労力で対応できるようにしている。

・コストに関して

⇒人件費が4割強と最も高い割合を占めている。

尚、人件費のの6~7割は出荷調整作業にかかっている。

詳細な内容は、平成30年 次世代施設園芸地域展開促進事業 事業報告書(別冊1)で紹介されたタイトルは『ロボット化や先進的GAPの取組を通し、高効率で高品質なミツバを生産』の箇所にて記載されています。

営農計画を立てる際、同じ面積でも農業所得にバラツキが有る事を前提に、バラツキ幅を抑える施策を事前検討で行う事は、将来に対する漠然とした不安を取り除く事も可能になり、意識的に課題項目にも取り組める。

この画像には alt 属性が指定されておらず、ファイル名は image-4.png です
メニュー:施設園芸のPDCA~植物工場&営農計画より抜粋

この画像には alt 属性が指定されておらず、ファイル名は image-3-1024x717.png です
メニュー:施設園芸のPDCA~植物工場&営農計画より抜粋

■5.計画地の地形・土壌・気候・自然災害等のリスク検討

・詳細内容はメニュー『提供サービス』にて記載。

気象変動に伴う自然災害に対して『立地条件』の見直しがされた事例

台風19号(10月12日夜から13日にかけて東日本を縦断した)の浸水被害により日立製作所は、団地内にある郡山事業所の事業の大半を神奈川県や愛知県に移転する方針だ。同社は1986年の8.5豪雨でも被災。高さ約3メートルの防水壁を設置したが、今回も生産設備などが被害を受けた。 (河北新報 2020年01月11日土曜日 )

[郡山中央工業団地] 約189ヘクタールの敷地に251社が立地し、従業員は合わせて約8000人。台風19号では阿武隈川支流の谷田川の氾濫によってほぼ全域が浸水した。被災企業は234社に上り、このうち郡山市が把握している137社分だけでも被害額は383億9530万円。 (河北新報 2020年01月11日土曜日 )

出典: 河北新報 2020年01月11日土曜日

下記のURL(YouTube) にて 10月13日(日)午前10時~阿武隈川を中心にヘリコプターで撮影しながらがライブ配信された動画。 (郡山中央工業団地の洪水被害(出典のURL)も紹介されている)

出典:福島中央テレビ
https://www.youtube.com/watch?v=fO25IX5SVG0

「水防法等の一部を改正する法律」が、平成27年5月20日に公布、7月19日に一部施行、11月19日に完全施行された。

洪水浸水想定区域とは(千葉県 県土整備部河川環境課 より)

洪水浸水想定区域とは、河川が氾濫した場合の浸水が想定される区域であり、市町村が作成する洪水ハザードマップの基本情報となります。

既に「計画規1の降雨を対象とした浸水想定区域図は公表していますが、近年多発している激甚な浸水被害への対応を図るため、平成27年5月に改正された水防法に基づき、水位周知河川において、「想定し得る最大規模の降雨」※2による洪水浸水想定区域図を作成することとなった

※1:河川の洪水防御計画の基本となる降雨であり、その発生確率は概ね1/30~1/50程度

※2:関東地方において観測された最大の降雨量に基づき設定された降雨であり、その発生確率は1/1,000を上回る。

出典: 福島県からの防災情報等の提供について (水害への備え)
平成29年2月 福島県 土木部 河川整備課

・【2019台風19号・福島】東北の川は弱い!? 耐えられる雨量は川それぞれ

出典:福島テレビ  2019年12月30日 月曜 午後9:05

台風19号では川の水があふれたことで甚大な被害が発生。

【どの程度の雨が降ると川の水が溢れるのか?その目安は?】

《防災マイスター 松尾一郎さんの解説》

河川ごとに耐えられる雨の量『限界降雨量』がある。川の勾配や流域土壌環境によって違いがある。

もともと雨が多い四国・徳島県の那賀川は48時間で640ミリの雨に耐えることができる。

一方、東北の河川は雨に弱い。

福島県を流れる阿武隈川は48時間で256ミリ。福島県須賀川市の釈迦堂川では48時間で202ミリ。台風19号で阿武隈川流域の平均雨量は252.7ミリ。最大300ミリだからハザードマップに示されている数値より多い雨だった。

《福テレ斎藤恭紀気象予報士の解説》

東日本は西日本に比べると元々雨の量が少なく雨に対する耐性が弱い

また、阿武隈川は南から北へ流れている。台風は南から北へ進む。台風の雨をまともに川が受けてしまう。さらに川幅が狭くなったり広くなったりする箇所も多く、狭い箇所では冠水してしまう事が多くある。

saigen.gif
出典: 国立研究開発法人防災科学技術研究所 水・土砂防災研究部門 (図1)
令和元年台風第19号に伴う大雨と強風について(速報)

図1.(左)2019年10月13日0時における前24時間降水量の分布(mm)。データは国土交通省XRAINを利用。(右)2019年10月13日0時における前24時間降水量の再現期間(年)。太い黒枠は河川の流域界を示す。

24時間降水量の『再現期間』国立研究開発法人防災科学技術研究所 水・土砂防災研究部門

測定された降水量が「確率的に何年に1回起こるか」を極値統計の理論に基づき算出したものを、降水量の「再現期間」と呼んでいます。

台風19号に伴う10月13日0時時点で記録された前24時間降水量の再現期間を、5kmメッシュで計算しました。

千曲川流域や阿武隈川流域では、24時間降水量の再現期間が百年を超えている箇所が多くあり(右図)、それぞれの流域において「非常に稀な降水量であった」ことが分かります。

・千葉県における2019年度の自然災害発生事例

令和元年台風15号(9月9日)の直撃上陸(千葉市)、台風19号(10月12日)及び10月25日の大雨(線状降雨帯の発生)と2カ月間で3回大規模な自然災害が起きた。

気象変動による自然災害現象は、従来の想定が通用しない事を体験させると同時に河川の『限界降雨量』に対する隠されて問題点(全国一律の河川管理政策ではなく地域差が有る)が顕在化した。

出典:気象庁  令和元年台風第19号とそれに伴う大雨などの 特徴・要因について(速報)
出典:気象庁  令和元年台風第19号とそれに伴う大雨などの 特徴・要因について(速報)
出典:左図 時事ドットコムニュース【図解・社会】台風19号の進路と大雨(2019年10月)
右図:NHK 解説委員室『温暖化台風』が招く危機」(視点・論点)

■6.農地区分と農地一時転用許可取得検討

・詳細内容はメニュー『農振除外』&『農地一時転用許可取得申請』にて記載。

尚、ソーラーシェアリング=営農型太陽光発電設備である。

出典: 岐阜県農政部 農村振興課

〇農用地区域内農地 (計画地)

農地転用をするためには、あらかじめ農用地区域からの除外(農振除外)しておく必要がある。

そして、農用地からの除外が完了後に、

改めて農地一時転用の許可申請をすることになる。

出典: 岐阜県農政部 農村振興課
出典: 岐阜県農政部 農村振興課

出典: 岐阜県農政部 農村振興課

出典: 岐阜県農政部 農村振興課

出典: 岐阜県農政部 農村振興課

営農型発電設備のタイプについて

一本脚タイプの事例の 詳細内容はメニュー『PARU両軸追尾式太陽光発電』にて記載。

出典: 岐阜県農政部 農村振興課

農地転用許可制度の概要と営農型太陽光発電設備設置の位置付けについて

下記の≪農地区分≧でも

農業の健全な 発展と再生可能エネルギーの導入の促進を図る観点から、「支柱を立てて営農 を継続する太陽光発電設備等についての農地転用許可制度上の取扱いについ て」(平成25年3月31日付け24農振第2657号農林水産省農村振興局長通知)等

により営農型太陽光発電設備の設置を可能にする仕組みを用意した。

但し、設備設置予定計画地に対して、農地一時転用許可が得られるかを事前に管轄自治体に訪問し確認する必要がある。

≪農地区分≫

『農用地区域内農地(青色)』・『甲種農地』・『第1種農地』に関して

許可の方針である

立地基準では原則不可許

一般基準では一時転用場合に農地への現状回復が確実と認められない場合は不許可。

出典: 農林水産省

農地一時転用許可取得に係る制度変更について

30農振第78号 平成30年5月15日 支柱を立てて営農を継続する太陽光発電設備等についての農地転用 許可制度上の取扱いについて

出典:農林水産水産省
出典:農林水産水産省