太陽光発電農地？

太陽光は急速に主要なエネルギー源になりつつあります。太陽エネルギー市場はここ数年で大幅に成長しており、米国では 2030 年まで引き続き 15.4% CAGR で成長すると予想されています。

Solar is quickly becoming a major energy source. The market for solar energy has grown massively over the last few years and is still expected to grow by 15.4% CAGR in the US until 2030.

太陽光は急速に主要なエネルギー源になりつつあります。太陽エネルギー市場はここ数年で大幅に成長しており、米国では 2030 年まで引き続き 15.4% CAGR で成長すると予想されています。

Source: Grand View Research

出典: グランド ビュー リサーチ

The West's adoption of solar energy is actually dwarfed by the global growth of solar energy, with China leading the charge, as it is responsible for more solar power project pipelines than the rest of the world combined.

実際、西側諸国の太陽エネルギーの導入は、世界の太陽エネルギーの成長に比べると小さく見え、中国は世界の他の国々を合わせたよりも多くの太陽光発電プロジェクトのパイプラインを担っているため、その先頭に立っている。

China has been ramping up its renewable energy capacity year on year, installing more solar power between 2023 and 2024 than the previous three years combined, and more than the total global capacity installed in 2023.

中国は再生可能エネルギーの発電容量を年々増やしており、2023年から2024年にかけて過去3年間の合計よりも多くの太陽光発電を設置し、2023年に設置された世界の総容量を超えている。

This has put the Asian giant on track to achieve an installed wind and solar capacity of 1,200 GW by the end of the year, putting it six years ahead of the government goal.

これにより、アジアの巨大企業である同社は、年末までに風力発電と太陽光発電の設置容量1,200GWを達成する軌道に乗り、政府目標より6年早くなった。

Source: Energy Wind Down Media

出典: Energy Wind Down Media

This has led important publications like The Economist to literally call it a new age. We explored what new technology will make it a reality in “The Solar Age – A Bright Future To Mankind”.

これにより、『エコノミスト』のような重要な出版物は、それを文字通り新時代と呼ぶようになりました。 「太陽の時代 – 人類の明るい未来」では、どのような新技術がそれを現実にするのかを探りました。

Source: The Economist

出典: エコノミスト

Progress in semiconductor manufacturing and a growing economy of scale in the production of solar panels has led to a steady decline in photovoltaic costs, which have become 30x cheaper since 1990. As a result, photovoltaic technology is now dominating the solar industry.

半導体製造の進歩とソーラーパネル生産の規模の経済の拡大により、太陽光発電のコストは着実に低下し、1990 年以来 30 倍も安くなりました。その結果、現在、太陽光発電技術が太陽光発電業界を支配しています。

Source: EIA

出典: こちら

However, solar energy is starting to meet an issue. This is because solar is relatively low in energy density when looking at land usage.

しかし、太陽エネルギーは問題に直面し始めています。これは、土地利用を見ると太陽光発電のエネルギー密度が比較的低いためです。

In fact, it is one of the least efficient energy sources regarding land usage, with only equally carbon-neutral wind, hydropower, and biomass scoring worse.

実際、これは土地利用に関して最も効率の悪いエネルギー源の 1 つであり、同様にカーボンニュートラルな風力、水力、バイオマスのスコアが劣っているだけです。

Source: Wouter Beel Gravendeel

出典: ウーター・ビール・グラヴェンディール

This leads to situations where farmland or natural habitats get covered with solar panels for utility-scale solar farms. So, while this reduces carbon emissions, it comes with many unwanted side effects, from the destruction of natural habitats to the risk of erosion, especially in mountainous areas.

これにより、農地や自然生息地が実用規模の太陽光発電所用のソーラーパネルで覆われてしまう状況が生じます。したがって、これにより炭素排出量は削減されますが、特に山岳地帯では、自然生息地の破壊から浸食のリスクまで、多くの望ましくない副作用が伴います。

For example, in the Fujian province of China, you can see the entirety of these hills covered in solar panels.

たとえば、中国の福建省では、丘全体が太陽光パネルで覆われているのを見ることができます。

Source: The Atlantic

出典: アトランティック

Shortage Of Arable Land

耕地の不足

This is a growing problem, as we are already losing a lot of arable land every year, as much as 100 million hectares yearly. The largest factor in these losses is not solar farms but erosion, desertification, urbanization, poor farming practices, etc.

私たちはすでに毎年多くの耕地、年間1億ヘクタールもの耕地を失いつつあるため、これは深刻な問題となっている。これらの損失の最大の要因は太陽光発電施設ではなく、浸食、砂漠化、都市化、劣悪な農業慣行などです。

However, this does not mean that the solution to one problem (carbon emissions) should become a problem for another major issue (arable land losses).

しかし、これは、ある問題 (炭素排出) の解決策が別の大きな問題 (耕地の損失) の問題になるべきだという意味ではありません。

Some solutions are obvious, like utilizing rooftops, especially industrial buildings, but also residential ones. Using desert lands can be another option, but these are also fragile ecosystems, and removing dust consumes a lot of locally rare water resources.

解決策の中には、特に工業用建物だけでなく住宅用建物の屋上を利用するなど、明白な解決策もあります。砂漠地帯を利用するという選択肢もありますが、砂漠地帯も生態系が脆弱であり、塵の除去には地元で希少な水資源が大量に消費されます。

These can be part of the solution, but for solar to replace fossil fuels entirely, it will need to keep growing at a double-digit rate for decades. And land usage will become an issue.

これらは解決策の一部かもしれませんが、太陽光発電が化石燃料に完全に取って代わるには、数十年間にわたって二桁の速度で成長し続ける必要があります。そして土地利用も問題になるだろう。

So, the best solution would be to mix agricultural and power production, using a method called agrivoltaics (agriculture + photovoltaics).

したがって、最良の解決策は、アグリボルタイクス (農業 + 太陽光発電) と呼ばれる方法を使用して、農業と電力生産を組み合わせることです。

Source: Dezeen

出典: Dezeen

Farm Buildings

農場の建物

The simplest way to integrate solar power into farms would be first to leverage farm buildings' remarkably large rooftop surfaces. From hay storage to garages and barns, many farm buildings have tall, large, uniform rooftops that are perfect for installing solar panels.

太陽光発電を農場に組み込む最も簡単な方法は、まず農場の建物の非常に大きな屋根面を活用することです。干し草の保管場所からガレージや納屋に至るまで、多くの農場の建物には、ソーラー パネルの設置に最適な、高くて大きく均一な屋根が付いています。

Source: X/Twitter

出典: X/ツイッター

While maybe not technically agrivoltaics, this is a first step that should have been taken yesterday.

技術的にはアグリボルタクスではないかもしれませんが、これは昨日実行されるべき最初の一歩です。

This should also be a key component in switching farming away from fossil fuels through a few complementary initiatives that will anyway be required for other forms of agrivoltaics:

これは、他の形態の農業にも必要となるいくつかの補完的な取り組みを通じて、化石燃料から農業を切り替える際の重要な要素でもあるはずです。

Farming Power

農業の力

The main issue with mixing farming and solar power generation is that in theory, both are competing for the same resource: sunlight.

農業と太陽光発電を混合する場合の主な問題は、理論上、両方が同じ資源である太陽光をめぐって競合することです。

Sunlight is after all the energy source of the plants being farmed, be it crops or the grass in a pasture. In a way, farming is already harvesting solar energy, although in the form of edible biomass instead of electricity.

作物であれ、牧草地の草であれ、栽培される植物のエネルギー源は結局のところ太陽光です。ある意味、農業はすでに、電気ではなく食用バイオマスの形ではあるものの、太陽エネルギーを収穫しているのです。

So at first glance, it might seem like a pipe dream. But when digging deeper, it is more complex than just plants needing the sun taken away by the solar panels.

したがって、一見すると、それは夢物語のように見えるかもしれません。しかし、さらに深く掘り下げると、植物がソーラーパネルによって太陽を奪う必要があるだけではなく、より複雑になります。

Photoinhibition

光阻害

While it is a convenient simplification, plant photosynthesis can be explained as a simple scheme like

これは便宜的な単純化ではありますが、植物の光合成は次のような単純なスキームとして説明できます。

“Input light, water, & CO2 -> output sugars”, the process is actually a very complex one.

「光、水、CO2を投入→糖を排出」というプロセスは、実は非常に複雑です。

Something that happens very often in real open-field conditions is a phenomenon called photoinhibition.

実際のオープンフィールド条件で非常に頻繁に起こるのは、光阻害と呼ばれる現象です。

This is when the sunlight is too intense for the plant to absorb, causing the production of damaging radical oxidant molecules. This damages the photosynthetic ability of the plant and reduces crop yields.

このとき、太陽光が強すぎて植物が吸収できないため、有害なラジカルオキシダント分子が生成されます。これにより植物の光合成能力が損なわれ、作物の収量が減少します。

Source: Frontiers In Plant Science

出典: 植物科学のフロンティア

This means that on most summer days, especially in southern

これは、ほとんどの夏の日、特に南部では、