農業と太陽光発電の組み合わせについて

まとめ
◇農業分野に太陽光発電を導入する試みがなされている
◇ソーラーシェアリングには、農業と発電事業と言う２つのビジネスを同時に成功させる難しさがある
◇太陽光発電のビジネスの鍵はシステムの低価格化と維持・管理コストの低減です。太陽光発電を始めるにはコスト試算が必須です

今回のテーマは、「ソーラーシェアリング」です。政府機関では「営農型太陽光発電」と言う言葉を使っています。数年前のことですが、ピーナツ畑で実証実験を行っている農家を見学したことがあり、ソーラーシェアリングには親しみを感じています。たまたま、昼食時にレストランに入ると（2021年02月22日）、TVの国会中継中で、菅元総理大臣が脱炭素関連の質問をしていました。菅さんはソーラーシェアリングを推進するようにと主張していました。私は、ソーラーシェアリング/営農型太陽光発電を始められる条件が本当に整っているのか？の疑問に思い、今回、調査することにしました。

営農型太陽光発電とは

「ソーラーシェアリング」は長島　彬氏　資料１）が発案した方法です。一定の光の強さを超える強い光（光飽和点と呼ぶ）は作物の光合成量の増大にほとんど貢献していません。この光飽和点を超えた剰余の光から発電する、つまり、植物と光発電が太陽光を共有（シェアー）すると言う意味で、「ソーラーシェアリング（発電）」と名付けたそうです。長島氏はこのアイデアを特許にし、無償で誰もが使用できるように公開しています。

農林水産省　資料２）によると、「営農型太陽光発電は、太陽光を農業生産と発電とで共有する取組です。作物の販売収入に加え、売電による収入や発電電力の自家利用により、農業者の収入拡大による農業経営のさらなる規模拡大や6次産業化の推進が期待できます。」としています。また、営農型太陽光発電は、農地を利用して発電事業を行うため、太陽光パネルの下部の農地で適切に営農を継続する必要があり、設備の設置に当たっては、農地法に基づく一時転用許可が必要となっています。

ソーラーシェアリングに向く植物　参考３）は、少ない日光で育つ光飽和点が低い作物です。具体的には、お茶、イネ、さといも、サツマイモ、キャベツ、白菜、レタス、みつば、ミョウガ、ねぎ、アスパラ、ナス、エンドウ、ぶどう、桃、梨、いちご、榊などです。

ソーラーシェアリングでは太陽エネルギーを植物と分け合うので、太陽電池パネルは天井の全面ではなく、一部分にのみ張られています。多くのケースでは、太陽電池パネルの占める割合である遮光率は30％程度となっています。パネルは幅の狭いパネル（細身パネル）が使われています。また、パネルは、強風時のパネルのダメージの低減と太陽光を効率的に集めるための回転機構を備えたものもあります。太陽電池の架台はトラクターなどの農作業が出来るように高くなっています。

太陽光発電の状況

日本で最大の農業生産品はコメだと思いますが、イネは本当にソーラーシェアリングに向いた作物なのでしょうか？　私は平成のコメ騒動（1993年の米の凶作）資料４）を思い出します。この年の低温と日照不足が原因で、コメの作況指数(対平年比、全国）が戦後最悪の74となりました。このため、政府はタイ米などを緊急輸入（合計250万トン）して対応しました。この様に気温、日照などの気象条件は毎年変動し、時には台風や地震などの自然災害も発生すると考えた方が良いと思います。更に、イネは繊細な植物であることが資料５）から分かります。成長のステージに合った良い自然環境が整わないと、収穫量の確保と良質な品質なコメは出来ません。ソーラーシェアリングに向いた作物でもハードルが高いものと低いものがあると考えられます。これらの点を考慮した上でソーラーシェアリングを計画すべきと思います。

ソーラーシェアリング用の太陽光発電システムは、一般の発電設備よりコストが高くなると容易に推定されます。サイズの小さい細身のパネルを使用、パネルの回動機構を備える（オプション）、遮光空間があることや高い架台が必要など、どれをとっても高コストになるのは必至です。さらに、農地は系統連系をするにも既存の電力網に繋ぐ適当な電柱を近くに見つけられないことも多いと推定されます。

ソーラーシェアリングには、架台材料として単管パイプ（鉄パイプ）を使う例が多く見られます。ソーラーシェアリングを止める時を想定して、撤去が簡単な単管パイプを採用されているのでしょうか？　簡易な架台でも、台風や地震などに対する強度は十分確保する必要があります。更に言えば、鉄パイプの亜鉛メッキの厚みにも注意が必要です。10年、20年の腐食に対する耐久性を確保するには数十ミクロンの亜鉛メッキが施されているものを使うべきです。

規模が大きい程コストメリットが出ますので、ここでは、50ｋWの太陽光発電所を想定し、収益性を試算します。パワコンの最大電力は50kWを若干下回るものとします。設備利用率を高めるため、太陽電池パネルは1.33倍の過積載とします。パネル換算の発電の最大電力は50ｘ1.33＝66.5ｋＷとなります。遮光率を33％とすると、農地として約1,500m2（1.5反）が必要となります。資料６）を参考にして事業計画の諸元を下表にまとめています。試算でしばしば抜け落ちていることが多い項目を青文字で示しています。条件設定が終われば、事業計画の試算は表計算ソフトで簡単にできます　資料７）。

太陽光発電所の総投資額は約1,140万円で全て自己資金で賄うと仮定します。2020年度の固定価格買い取り制度（FIT）の売電価格13円＋税(10kW以上50kW未満)で計算とすると、黒字となるのは18年目以降となります。20年間の累積利益は約-40万円と見積もられ、事業としては赤字となります。　売電価格を産業向け電力17.03円/kWh（税抜き）の場合も試算しました。今度は、投資額全額を年率2％の融資で賄うとします。この場合は、売電価格が高いので初年度から黒字となります。ただし、パワコンの更新期間は赤字となります。20年間の累積の黒字額は約308万円となります。事業収益は、投資額に対して20年間の平均利回りは約1.35％/年に相当します。この数値は事業としては低収益事業と考えられます。以上から、結論としては、如何に低コストで発電所をつくれるか、FIT制度より高い単価が期待できる電力の利用（家庭用税抜き平均単価：24.76円/kWh、産業用：17.03円/kWh）を確保できるかがソーラーシェアリングの太陽光発電事業の鍵となります。

項目	コスト	備考
システム	17.05万円/kW	2020年度の最低価格帯の20％増し
系統連系	1.05万円/kW	電力網との接続費用
土地造成費	0
パワーコン更新費用	2万円/kW	パワコンの寿命は10-15年
施設撤去費用	0.71万円/kW	システム価格の5％
運転管理費	0.44万円/kW/年
保険料	6万円/年	火災保険・動産総合保険火災、台風、降雪、盗難などへの備え
借入金利	2%	住宅ローン固定20年：年 0.900%
減価償却	17年間定額式
償却資産税	1.4％
所得、法人税金	20%	所得金額や法人の規模/個人で異なる 20％-33％
設備利用率	17.2％	過積載133.1%
年間パネル劣化率	0.5％	年間パネル劣化　0.3-0.5%/年

事業計画の諸元

まとめ

「ソーラーシェアリング」の成功には、農業と発電の２つのビジネス能力が問われると考えられます。日々の気候の変動に合わせて、農作物の収穫量と品質を確保する。同時に、収益の出る太陽光発電の事業を行う。固定価格買い取り制度（FIT）の進展に伴い、売電事業者と競合する買取価格は毎年低下しています。このような状況下、設備価格が相対的に高くなるソーラーシェアリングには逆風となっています。したがって、設備導入費を業界最良レベルで確保するのと設備の維持・管理にかかる日常の費用を抑えるのが必須となります。

雑種地、広い宅地、山林などの土地持ちの農家なら、ソーラーシェアリングに拘らなく、農地以外の空き地で太陽光発電を行う。そこで発電した電力を農業用の電力（乾燥機、温室など、農業関連して使用する電力）あるいは自宅の生活電力に使うと、FITの売電より経済的には大きなメリットがでます。

参考資料

１）ソーラーシェアリングのすすめ
https://higashi9.jimdofree.com/

２）営農型太陽光発電　農林水産省
https://www.maff.go.jp/j/shokusan/renewable/energy/einou.html

３）神奈川県　ソーラーシェアリングの魅力
https://www.pref.kanagawa.jp/docs/e3g/cnt/f535675/

４）1993年の米の凶作
http://www.mekong.ne.jp/linkage/thairice.htm

５）水稲の営農型太陽光発電が生育に与える影響に関する研究
https://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/index.php?action=pages_view_main&active_action=repository_action_common_download&item_id=49186&item_no=1&attribute_id=14&file_no=1&page_id=28&block_id=31

６）経済産業省　調達価格等算定委員会
https://www.meti.go.jp/shingikai/santeii/

７）エクセルフォームで簡単に２０年間の事業計画を作成
https://taiyou-hatsuden.jp/solar-simulation-1209