農業用太陽光発電 – エネルギー経済学者と農業用エネルギーにとって欠けているパズル: 農業用発電または農業用太陽光発電による発電

農村部のエネルギー管理や農業における再生可能エネルギーの利用について話すとき、通常はまずバイオガス プラントを思い浮かべます。 実際、過去 10 年間で、これらのシステムはさらに普及し、農業における発電における再生可能エネルギーの大きなシェアを占めています (2021 年は 18.45%)。

バイオマスの大部分は、肥料、液体肥料、わらなどの農業残渣に由来します。 再生可能資源庁 (FNR) によると、潜在力の 3 分の 1 しか活用されていません。 バイオマス利用の第 2 位はエネルギー木材、つまり森林および産業廃木材、廃木材です。 この可能性の 3 分の 2 はすでに使用されています。

バイオエネルギーの重要な利点は、それを貯蔵し、風力や太陽エネルギーの変動を補償できることです。

バイオエネルギーの欠点は、バイオマスを栽培する場合に特に顕著になります。 エネルギー作物が栽培されている農地は、もはや食料や飼料の生産には使用できません。 バイオマスの需要の増加は、土地利用の変化につながっています。 長期的には、この競争はとりわけ農産物の価格を上昇させる可能性があります。

さらに、バイオマスは再生可能エネルギーの最も効率の悪い利用法です。 効率 (つまり、特定の面積で生成されるエネルギー量) は 0.5 ～ 1% です。 太陽電池モジュールの効率は約 20% です。 風力エネルギーと太陽エネルギーは、面積効率の点でバイオマスを大幅に上回ります。

2020 年と 2021 年のドイツの総発電量に占める再生可能エネルギー源の割合 - 画像: Xpert.Digital

この統計は、2020 年と 2021 年のドイツの総発電量に占める再生可能エネルギー源の割合を示しています。2021 年には、ドイツの総発電量の約 7.5% がバイオマスによって生成されました。

ドイツの総発電量に占める再生可能エネルギー源の割合 2020

• 風力発電 (陸上) – 18.40 パーセント
• 太陽光発電 – 8.60 パーセント
• バイオマス – 7.80 %
• 風力発電 (洋上) – 4.80 パーセント
• 水力発電 – 3.30 パーセント
• 都市廃棄物 – 1%
• 地熱エネルギー – 0.04 %

ドイツの総発電量に占める再生可能エネルギー源の割合 2021 年*

• 風力発電 (陸上) – 15.80 パーセント
• 太陽光発電 – 8.80 パーセント
• バイオマス – 7.50 パーセント
• 風力発電 (洋上) – 4.30 パーセント
• 水力発電 – 3.40 パーセント
• 都市廃棄物 – 1%
• 地熱エネルギー – 0.03 %

※暫定です。

部分的に透明な太陽電池モジュールは、「農業太陽光発電モデル地域バーデン・ヴュルテンベルク」の研究施設ですでに使用されています。

詳細については、こちらをご覧ください:

• 果物栽培用のアグリソーラー：バーデン ヴュルテンベルク州とラインラント プファルツ州における CO2 ニュートラルな果物栽培用のアグリ太陽光発電（果物と野菜）

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再生可能エネルギー - ドイツのエネルギー源別発電量 2011 年と 2021 年 - 画像: Xpert.Digital

バイオマス性能

2011 年、再生可能エネルギーのみによる総発電量に占めるバイオマスの割合 (124.02 テラワット時/TWh) は 25.88% でした。 2021 年の再生可能エネルギーの総発電量は 238 TWh でした。 これは 10 年後にはほぼ 92% の増加です。 バイオマスの割合は 2011 年でも 25.88% でした。 2021年にはシェアは18.45％に低下した。

風車の性能

陸上風力エネルギーも発電量を大幅に増加させた。 これは、特に 2014 年から 2017 年にかけて設備容量が増加したためです。しかし、近年、その拡張は大幅に減少しています。 洋上風力タービンの市場も最近大きく変動しています。

世界中の再生可能エネルギー (RE) プラントのパフォーマンス

世界中で、再生可能エネルギー システムの設置容量は年々増加しています。 ごく最近では、電力のほとんどがアジアに設置されました。 ヨーロッパはアジアのほぼ半分の設備容量を記録しました。 再生可能エネルギー システムの中で、水力発電は世界中で最も多くの設備容量を備えたエネルギー源でした。

2011 年のエネルギー源別のドイツにおける再生可能エネルギーによる総発電量の前年比

• 陸上風力発電 – 49.20 テラワット時
• 太陽光発電 – 19.60 テラワット時
• バイオマス – 32.10 テラワット時
• 洋上風力発電 – 0.60 テラワット時
• 水力発電* – 17.70 テラワット時
• 家庭廃棄物** – 4.80 テラワット時
• 地熱エネルギー – 0.02 テラワット時

2021 年のドイツにおけるエネルギー源別の再生可能エネルギーによる総発電量の前年比

• 陸上風力発電 – 92 テラワット時
• 太陽光発電 – 51.20 テラワット時
• バイオマス – 43.90 テラワット時
• 洋上風力発電 – 25.30 テラワット時
• 水力発電* – 19.70 テラワット時
• 家庭廃棄物** – 5.70 テラワット時
• 地熱エネルギー – 0.20 テラワット時

* 流れ込み水力発電所および貯水式水力発電所での発電、および揚水発電所での自然流入による発電。
** 家庭廃棄物の生物由来部分 (約 50%) からのみ生成されます。

過去 10 年間でバイオマスがそれほど開発されず、太陽光発電に追い越されたとしても、バイオマスの貯蔵と利用可能性は依然として太陽光発電に比べて決定的な利点であり、それに応じて促進する必要があります。 バイオマスを太陽光発電と同程度に拡大できないことは関係者全員が明白です。 バイオマスを使用すると、特に既存の可能性を拡大するという点で、まだ多くのことが達成できます。

農業用太陽光発電では、エネルギー貯蔵が不十分であるという欠点を補うことはできません。 バイオマスと比較すると、電力貯蔵による生態系のプラスのバランスに匹敵する規模のものはありません。 つまり、バイオマスは電力貯蔵よりもエネルギー貯蔵または蓄電の方が常に安価であり、これは生態学的バランスにも反映されています。 蓄電の生態学的バランスは、蓄電の生産に使用されるエネルギーが使用過程で節約される場合にのみ良好になります。

バイオマスの機能と農業用太陽光発電の組み合わせと拡張により、農業用発電の可能性が統合され、増大します。

透明な太陽電池モジュールのおかげで、農業が盛んな農村地域では、利用可能なコスト効率の高いエネルギー源が拡大しています。 言い換えれば、実際には農業にとって肥沃で貴重な土壌であり、オープンスペースシステムなどの太陽光発電には使用できない地域用です。

透明な太陽電池モジュールの半透明性により、電気を生成することができ、同時に植物の栽培や栽培も可能になります。

状況は、オープンスペースシステム、屋外施設、またはソーラーパークとも呼ばれるシステムによって異なります。これらのシステムの前提条件は、これらの領域を使用する場合、収益性の高い農業管理が不可能であることです。これらは、高度、傾向、気候条件、アクセシビリティ、または不十分な土壌の質による困難な自然生産条件が、非潜在的な地域よりも農業の課題につながる「恵まれない地域」です。恵まれない地域は、山岳地帯、恵まれない農業地域、小さな地域に分かれています。

ここでは、土壌の質または土壌の肥沃度（土壌ポイント）も重要な役割を果たします。 これには、農業比較番号 (LVZ) が含まれます。 これは、1934 年 10 月 16 日に可決された農地評価法に基づく農場のおおよその農業または園芸収益性を表します。LVZ の計算には、土壌肥沃度、一般的な土壌状態、土壌品質、気候条件、土壌灌漑などの要素が含まれます。

これらの点と土壌条件が肯定的に評価され、したがってこの利用可能な農地にソーラーパークまたは露地太陽光発電システムを建設する許可が否定的であれば、農業用太陽光発電は拡張された可能性を高める手段として興味深いものになります。 この方法により、本質的に農地を 2 回利用できるようになります。

農業およびエネルギー転換のためのアグリ太陽光発電 – 画像: Xpert.Digital / affendi shahidan|Shutterstock.com

に適し：

• 農業用太陽光発電システム / AgriPV: 農業とエネルギー転換のための農業用太陽光発電による大きなチャンス

ドイツはEEGを平準化することで、広範囲にAgriPVシステムを構築でき、収入も補償できる条件を整えた。 できるだけ多くの分野を太陽光発電のさらなる拡大に利用できるように、この再考も緊急に必要とされています。 そうでなければ、ヨーロッパのエネルギー転換のために目指している太陽光発電の拡大目標はまったく達成できません。 ドイツがわずか 7 年間で 2030 年までに太陽光発電設備を 4 倍の 215 ギガワットに増やすという目標を達成するには、農地の二重利用が不可欠な要素です。 過去 25 年間に約 54 GW が設置されました。

分散型 AgriPV システムの主な利点は、発電量のかなりの部分がローカルで使用されることが多く、一般にグリッド接続に他のオープンスペース システムほど多くのネットワーク拡張を必要としないことです。 2 つの異なるシステムが開発されました。

すべてを単一の供給源から提供し、大規模な農業用太陽光発電システム向けの太陽光ソリューション用に特別に設計されています。 自社の発電を将来に向けて借り換えまたは逆融資します。

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