農業用太陽光発電 – エネルギー生産者と農業エネルギーにとって欠けているパズルのピース：農業用太陽光発電による農業電力発電

農業におけるエネルギー生産や再生可能エネルギーの利用について語るとき、まずバイオガスプラントを思い浮かべる人が多いでしょう。実際、バイオガスプラントは過去10年間で普及が進み、農業用電力発電における再生可能エネルギーの大きな割合を占めています（2021年には18.45%）。.

バイオマスの大部分は、堆肥、スラリー、藁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、現在、この潜在的バイオマスの3分の1しか利用されていません。森林残渣、産業残渣、廃木材を含むエネルギー用木材は、バイオマスの中で2番目に広く利用されています。この潜在的バイオマスの3分の2はすでに利用されています。.

バイオエネルギーの重要な利点は、貯蔵が可能で、風力や太陽エネルギーの変動を補えることです。.

バイオエネルギーのデメリットは、バイオマスを栽培する場合に特に顕著になります。エネルギー作物に利用されていた農地は、もはや食料や飼料の生産には利用できません。バイオマス需要の増加は、土地利用の変化につながります。長期的には、この競争は、農産物価格の上昇など、様々な要因を引き起こす可能性があります。.

さらに、バイオマスは再生可能エネルギーの中で最も効率の低い利用方法です。その効率（つまり、一定面積あたりのエネルギー生産量）は0.5～1%です。太陽光モジュールの効率は約20%です。面積効率の点では、風力エネルギーと太陽光発電はバイオマスを大きく上回っています。.

2020年と2021年のドイツにおける総発電量に占める再生可能エネルギーの割合 – 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%がバイオマスから生産されました。.

2020年のドイツの総発電量における再生可能エネルギー源の割合

• 風力発電（陸上） – 18.40%
• 太陽光発電 – 8.60%
• バイオマス – 7.80 in %
• 風力発電（洋上） – 4.80 in %
• 水力発電 – 3.30 in %
• 都市ごみ – 1 in %
• 地熱エネルギー – 0.04 in %

2021年のドイツの総発電量における再生可能エネルギー源の割合*

• 風力発電（陸上） – 15.80%
• 太陽光発電 – 8.80%
• バイオマス – 7.50 in %
• 風力発電（洋上） – 4.30 in %
• 水力発電 – 3.40 in %
• 都市ごみ – 1 in %
• 地熱エネルギー – 0.03 in %

*予備。.

半透明の太陽光モジュールはすでに「バーデン・ヴュルテンベルク州農業用太陽光発電モデル地域」の研究施設で使用されています。.

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

バイオマス出力

2011年には、再生可能エネルギー源のみによる総発電量のうち、バイオマスが25.88%（124.02テラワット時/TWh）を占めていました。2021年には、再生可能エネルギーの総発電量は238TWhに達しました。これは10年間で約92%の増加を示しています。2011年には25.88%であったバイオマスの割合は、2021年には18.45%に減少しました。.

風力タービンの出力

陸上風力発電も発電量を大幅に増加させました。これは、特に2014年から2017年にかけての設備容量の増加によるものです。しかしながら、近年、その増加率は大幅に低下しています。また、洋上風力タービン市場も近年大きな変動を経験しています。.

世界の再生可能エネルギー（RE）発電所の出力

世界全体で、再生可能エネルギー発電所の設置容量は年々増加しています。直近では、アジアが最大の設置容量を記録しました。ヨーロッパの設置容量はアジアの半分弱です。再生可能エネルギー発電所の中で、水力発電は世界で最も設置容量の高いエネルギー源です。.

2011年のドイツの再生可能エネルギーによる総発電量（エネルギー源別、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
• 家庭ごみ** – 4.80テラワット時
• 地熱エネルギー – 0.02テラワット時

2021年におけるドイツの再生可能エネルギーによる総発電量（エネルギー源別、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
• 家庭ごみ** – 5.70テラワット時
• 地熱エネルギー – 0.20テラワット時

* 流れ込み式水力発電所および貯水式水力発電所での発電、ならびに揚水式発電所における自然流入水からの発電。
** 都市固形廃棄物の生物由来成分のみからの発電（約50％）。

バイオマスは過去10年間で太陽光発電ほど急速に発展しておらず、追い抜かれているものの、その貯蔵能力と利用可能性は太陽光発電に対する決定的な優位性であり、更なる推進が求められています。バイオマスが太陽光発電と同程度に拡大できないことは関係者全員にとって明らかです。しかしながら、バイオマスは、特に既存の潜在能力の拡大において、依然として大きな進歩を遂げることができます。.

アグリボルタイクスでさえ、エネルギー貯蔵能力の低さ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、環境へのプラスの影響という点で、これほど大規模なエネルギー貯蔵は存在しません。つまり、バイオマスはエネルギー貯蔵よりも常に貯蔵コストが安く、これは環境影響評価にも反映されています。エネルギー貯蔵の環境への影響がプラスとなるのは、その生産に使用されたエネルギーが使用プロセスにおいて節約される場合のみです。.

バイオマスの機能と農業用太陽光発電との組み合わせと拡張により、農業発電の密度と潜在能力が向上します。

透明な太陽光モジュールのおかげで、農業が盛んな農村地域は、より広範囲かつ費用対効果の高いエネルギー源を利用できるようになります。これは、実際には肥沃で農業に価値のある土地でありながら、地上設置型システムなどの太陽光発電には利用できない地域にも当てはまります。.

透明なソーラーモジュールの光透過により、発電が可能になり、同時に植物の栽培と成長も可能になります。.

地上設置型太陽光発電所、露天型太陽光発電所、ソーラーパークとも呼ばれる施設の場合は状況が異なります。これらの施設の設置は、その地域で収益性の高い農業を営むことが不可能であることが前提条件となります。これらの地域は「条件不利地域」と呼ばれ、標高、傾斜、気候条件、アクセス、土壌の質の悪さなど、厳しい自然生産条件により、条件不利地域ではない地域よりも農業が放棄される可能性が高くなります。条件不利地域は、山岳地帯、条件不利農業地域、小規模地域に細分化されます。.

土壌の組成と肥沃度（土壌ポイント）も重要な役割を果たします。これには農業比較価値（LVZ）が含まれます。これは、1934年10月16日に制定された耕地評価法に基づき、農場の農業または園芸における収益性の概算を表します。LVZの計算には、土壌の肥沃度、一般的な土壌条件、土壌の質、気候条件、灌漑などの要素が組み込まれます。.

これらの要因と土壌条件が良好と評価され、利用可能な農地における太陽光発電所または地上設置型太陽光発電システムの建設許可が却下された場合、アグリボルタイクスは興味深い代替手段となり、より効率的な対策となります。このアプローチにより、農地の利用率は実質的に2倍になります。.

農業とエネルギー転換のためのアグリフォトボルタイクス – 画像: Xpert.Digital / affendi shahidan|Shutterstock.com

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ドイツは再生可能エネルギー源法（EEG）を標準化することで、アグリボルタイック（AgriPV）システムの広範な建設と、その出力に応じた補償のための条件を整えました。この考え方の転換は、太陽光発電のさらなる拡大のために可能な限り多くの土地を活用できるようにするため、緊急に必要とされています。そうでなければ、欧州のエネルギー転換に向けて設定された太陽光発電拡大目標の達成は不可能になります。農地の二重利用は、ドイツが2030年までに太陽光発電設備をわずか7年で現在の4倍の215ギガワットに増やすという目標を達成するための重要な要素です。過去25年間で約54ギガワットが設置されました。.

分散型農業発電システムの主な利点は、発電量の大部分が地元で利用されることが多く、送電網への接続に通常、他の地上設置型システムに必要な大規模な送電網拡張を必要としないことです。2つの異なるシステムが登場しています。.

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