ソーラーシェアリングの成否を分ける「架台選び」、押さえておきたいポイントは？
「ソーラーシェアリング（営農型太陽光発電）」について解説する本連載。今回はソーラーシェアリングの事業性に大きく関わる「架台」の設計について、その種類から選ぶ際の注意点などを解説します。
2020年度から改訂されたFIT制度に、低圧規模の全量売電対象としてソーラーシェアリング（営農型太陽光発電）が残ったこともあり、改めて野立ての太陽光発電設備とのコスト差が注目されています。この2つの発電方式を見た場合、コストに直結する設備面で大きく異なるのが「架台」です。ということで今回は、ソーラーシェアリングの架台設計を改めて考えてみます。
農林水産省がソーラーシェアリング設備に対して定めている設計要件には、農作物の生育に適した日照量が確保できる設計であること、農作業に必要な農業機械等を効率的に利用して営農するための空間が確保されていることなどがあります。定量的な規定は「最低地上高おおむね2メートル以上」というところのみなので、各事業者による多彩な解釈によって色々なパターンの架台設計が行われています。
こうした要件があるなかで、ソーラーシェアリングの架台方式は、大きく分けて藤棚式とアレイ式に分類されます。また、事例は少数ですが一本または二本足の可動式（追尾式）架台もあります。
藤棚式のソーラーシェアリング架台
実際には藤棚式とアレイ式の設計を採用している事例が多く見られますが、藤棚式は農作物に均等な日照を確保できることと設備下で農業機械を取り回しやすいことなどを特徴とし、アレイ式は野立ての積雪地対応の設計を転用できるので低コストに設置ができることが主な特徴です。
ソーラーシェアリングに特徴的な藤棚式架台は日本で考案された設計なので、日本の事例を参考にしている韓国や台湾などでも多く見られます。藤棚式とアレイ式のどちらを選ぶかは、主に農作業の作業性や作物の生育に主眼を置くか、発電設備として低コストに設置できることに主眼を置くかが、事業者にとっての判断基準になっているようです。
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アレイ式のソーラーシェアリング架台
どちらの架台を選ぶにせよ、注意しておきたいのが、架台の設計によって変わってくるのは日照量だけでなく、地面の湿度や温度に風の流れなど幅広い環境の変化が起きるという点です。従来、ソーラーシェアリングでは農作物の生育条件を「光飽和点」軸に考えてきましたが、あくまでも日照量・日射量は1つの要素でしかありません。もし架台メーカーなどで光飽和点だけを理由付けとして売りにしている製品があったら、採用には注意が必要です。
可動式ソーラーシェアリング架台の課題とは？
最後に、太陽光パネルの角度を自由に変えることができる可動式のソーラーシェアリング架台についても触れておきます。日本国内でのソーラーシェアリング普及初期から、可動式の設計はさまざまなパターンが研究されてきました。
その目的は面積当たりの発電量の最大化や、農地に接する支柱部分の省スペース化、作物に日照が必要な時期の日射量調整など多岐にわたります。手動で季節に応じて太陽光パネルの角度を調整するものから、プログラムによって自動的に太陽を追いかけたり台風に備えたりできるものまでありますが、それらの製品がこれまで普及してこなかった理由と、今後導入を考えるに際しても注意していただきたい点を整理しておきます。
可動式のソーラーシェアリング架台
まず、可動式は太陽光パネルを動かすための部品が必要になりますが、この部品点数が膨大であることによるメンテナンスの問題があります。例えば藤棚式架台などで一軸追尾を行うとすれば、太陽光パネルの枚数＋αの可動用部品を設置することになりますが、工業製品というのは可動部が増えるほど故障リスクが高まります。太陽光発電が他の再生可能エネルギー発電に対して有利な点の一つが、この可動部が実質的にないということです。風力発電の風車や水力発電の水車、バイオマス発電や地熱発電のタービンに該当する部品が、太陽光発電にはありません。しかし、可動式を採用すれば低圧設備でも数百個の可動部の部品が増加し、その分だけメンテナンスの手間と故障のリスクが増加します。
次に、部品を継続的に調達できない可能性があるというリスクも課題となります。一軸追尾でも二軸追尾でも、これまで可動式を提案してきているメーカーの製品はほとんどは、自社開発の言うなれば特注品です。藤棚式やアレイ式の架台であれば、破損時の代替品はメーカーが異なっても比較的容易に入手できますが、追尾式の可動部の部品などは代替調達が難しいことが考えられます。
最後に、台風などで故障した際の修理のリスクです。強風による部品の損傷などで、可動部が動かなくなるというトラブルは私も何度も目にしてきました。そうなると、修理が終わるまで期待されている発電量が得られなくなりますし、台風シーズンは概ね農繁期であり、重機などを入れての作業も困難ですから、売電の機会損失が拡大していきます。
可動式設備の場合、建設時のコストと可動によって増加する売電収入のバランスで投資が決定されることになりますが、故障による停止が長引けばその期間の売電収入の低下が大きな事業リスクです。重機を入れるような作業は農閑期でなければできませんし、それこそ代替部品が調達できなくなって可動式として使えなくなるリスクもあります。20～30年にわたって運転する設備として考えたときに、これらの課題をクリアできるかどうかが、今後可動式の架台を利用したソーラーシェアリングが普及するかどうかの分水嶺になると考えます。
どのような架台方式であれ、まだまだソーラーシェアリングは発展途上の技術ですから、今後ブレイクスルーが起きる可能性は十分にあります。とはいえ、何よりも農作物を安定して生産できるかどうかがソーラーシェアリングにおいて最も重要なポイントですから、その環境を実現できる架台を選ぶようにしましょう。