米最大の営農型太陽光を「コミュニティソーラー」として運営 地産地消型で食、エネルギー、雇用、そして低所得層を支援

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産官学で「営農型」を研究・推進

　雄大なロッキー山脈の麓に位置し、自然に恵まれた米国コロラド州ボルダー郡で、全米最大規模の「アグリボルタイック」が稼働した。

　「アグリボルタイック」とは、農業（アグリカルチャー＝Agriculture）と太陽光発電（フォトボルタイック＝Photovoltaic）合わせた造語で、農地の上に太陽光パネルを設置して、1つの土地を農業と太陽光発電で二重利用する仕組みである。日本では、一般的に「ソーラーシェアリング（営農型太陽光発電）」と呼ばれている。

　「ジャックズ・ソーラー・ガーデン」と呼ばれるこのアグリボルタイックは、太陽光パネルの合計出力1.25MWに達し、3276枚ものパネルが5エーカーの農地を覆っている（図1）。

図1●「ジャックズ・ソーラー・ガーデン」でのイベント風景

（出所：Werner Slocum/National Renewable Energy Laboratory）

　

ちなみに、数百MW級のメガソーラー（大規模太陽光発電所）が稼働する米国で、1.25MWを最大規模と呼ぶのは腑に落ちないように思われるが、正確に言うと「ジャックズ・ソーラー・ガーデン」は、米国で最大規模となる「研究用」のアグリボルタイックとされる。

　研究に携わるのは、コロラド州ボルダーに本拠地を置く米エネルギー省の国立再生可能エネルギー研究所（NREL）のほか、コロラド州立大学、アリゾナ大学が参加し、野生の花、牧草地と草原の草、受粉者の生息地、さらにニンジン、タマネギ、トマト、スカッシュなどの作物を太陽光パネルの下、そして周りで育てる最善の方法を研究する。

　さらに、非営利団体（NPO）のスプラウト・シティー・ファームズと提携することで、このガーデンで作物を栽培し、さらに若い、次世代を担う農家がアグリボルタイックの技術を訓練・習得できる場所ともなる。スプラウト・シティー・ファームズは、コミュニティの環境と健康の改善、そしてレジリエンス（回復力）の強化に努める都市農業分野のNPOでコロラド州デンバーを拠点としている（図2）。...Read More Here

図2●「ジャックズ・ソーラー・ガーデン」の研究パートーナー

（出所：Jack’s Solar Garden

2021年に15GW超のメガソーラーが新規導入へ 最大460MW案件は蓄電池併設、両面発電と1軸追尾を採用

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太陽光と風力でシェア8割

　2021年1月に発表された米国エネルギー省（DOE）・エネルギー情報局（EIA）の調査によると、2021年には、約40GWの発電所が新たに稼働する予定になっている。そのうち、太陽光発電は全体でもっともシェアが大きく39％、それに続く風力は31％と、太陽光と風力で全体のなんと80％に達する。次に続くのは、天然ガスでシェアは16％、そしてエネルギー貯蔵が11％となっている（図1）。

図1●2021年に稼働が予定されているテクノロジー別・月別発電所（G W）

（黄色＝太陽光発電、緑＝風力、青色＝天然ガス、藍色＝エネルギー貯蔵設備、赤色＝原子力、出所：Energy Information Administration）

　太陽光発電デベロッパーと発電所所有者は、2021年に連系出力15.4GWもの発電事業用の太陽光発電所を新設・稼働する計画である。EIAのデータによると、この容量は、昨年2020年の約12GWを大きく超えることになる。

　ちなみに立地を見ると、新設太陽光発電所の28％はテキサス州、続いて9％はネバダ州、同じく9％はカリフォルニア州、そして7％がノースカロライナ州となっており、これらの４州で全体の半分以上を占める。

「両面発電・一軸追尾」に蓄電池

　現時点で、2021年に稼働する太陽光プロジェクトで最大規模になるのは、「パーミアン・エネルギー・センター」で、テキサス州アンドリュー郡で開発されている。このプロジェクトは、連系出力420MWの太陽光発電所に出力40MW（容量40MWh）のエネルギー貯蔵施設が併設され、合計出力は460MWに達する。バイフェイシャル（両面発電型）パネルと一軸追尾式の架台システムを採用し、約130万枚のバイフェイシャル太陽光パネルは、中国ジンコソーラー製と中国JAソーラー製で、一軸追尾架台は米国ネクストラッカーにより供給される。

　このプロジェクトを開発しているのは、デンマークの風力発電事業で有名なオーステッドだ。同社は米国内では洋上風力発電でリーダー的な存在になっている。2018年に太陽光発電デベロッパーであるリンカーン・クリーン・エネルギーを買収したことにより、パーミアンプロジェクトを代表とする太陽光発電、そしてエネルギー貯蔵設備も同社のポートフォーリオに加わることになった。

　プロジェクトは今年中期に稼働する予定である。Read More Here

米大規模太陽光のトレンド、「追尾型」のコストが大幅低下 「薄膜系＋追尾型」が「結晶系＋追尾型」に迫る

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「発電事業用」太陽光は30GWに迫る

　今月、米エネルギー省（DOE）の研究所であるローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）が、2019年度（1月～12月）における米国発電事業用の太陽光発電市場に関する統計データを発表した。

　同研究所によると、2019年に稼働した連系出力5MW以上の地上設置型太陽光発電設備は合計103件で、合計出力は前年比16％増の4.58GW-AC（連系出力・交流ベース）だった。ちなみに、2019年末までの累積設置数は792件で、総累積出力は29GW-ACを超えている（図1）。

図1●米国における地上設置型太陽光発電設備の年間導入容量推移

（出所：Lawrence Berkeley National Laboratory ）

　「発電事業用」といっても、その定義は米国内でも異なる。

　米エネルギー省（DOE）・エネルギー情報局（EIA）の定義は、所有権、系統連系の接続が配電網か送電網に関わらず、総出力が最低1MW-ACの発電設備としている。米国太陽エネルギー産業協会（SEIA）が、コンサルティング会社である英ウッドマッケンジー社と共同で出版している市場レポートで使われる「発電事業用」の定義は、発電設備のサイズではなく、発電された電力を受け取る仕組みで決めている。「発電事業用」とは、 電力会社が所有する発電設備、または、自家消費ではなく発電された電気が電力会社に直接売られる発電設備となっている。つまり、固定価格買取制度（FIT）などを利用する小規模の設備も含まれることになる。

「追尾式」が88％占める

　一般的に米国市場の動向について言及される場合、SEIAのデータを引用することが多いが、LBNLは、SEIAと違ったアプローチを使い、発電事業用の定義は、「5MW-AC以上の地上設置型」の太陽光発電設備としている。したがって、数MWを超えた発電設備でも、屋根置型の場合、LBNLによる「発電事業用」には含まれない。ここでは混乱を防ぐために、LBNLのデータは、発電事業用ではなく、「地上設置型」太陽光発電設備と呼ぶことにする...Read More Here

米メガソーラー設計に見る「傾斜角」の決め方 緯度より小さい「20度」選択し、夏季に効率的に発電

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20～30度が全体の76％

　米国エネルギー省・エネルギー情報局（Energy Information Administration：EIA）によると、2017年までに米国で導入された発電事業用太陽光発電所のうち、累積容量で約40％は固定式架台に設置したものであった。さらに、導入された固定式架台のうち76％は20～30度の間の傾斜角度で取り付けられていたという。

　さらに、細かく見ていくと20度の傾斜角度が全体の35％を占め、25度が34％、30度が6％、そして25.5度が5％という構成割合だった。

　太陽光発電では、米国や日本のような中緯度の温帯地域の場合、30～35度が最も効率的で発電量が多くなる。だが、米国全体で見てみると20度が最も選択されている（図1）。

図1●米国における事業用太陽光（固定式架台）の傾斜角別・導入量

（出所：EIA）

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傾斜角・方位角と発電量の関係

　太陽光発電所から出力される電力量は、太陽光パネルの日射に対する相対的な向きで変わってくる。太陽光パネルに対し日射が垂直である時、最も効率的に太陽光を収集できる。多くの発電量を得るためには、太陽光パネルを設置する「方位」と「傾斜角」が重要になってくる。

　EIAのデータを方位別に分析してみると、180度（真南 ）に設置されている太陽光発電所は全体の79％で、195度（真南より西に15度）が7％、200度（真南より西に20度）が3％、190度（真南より西に10度）が2％、そして178度（真南より東に2度）が1％と、南、南西が主流となっている。

　傾斜角を緯度に等しい角度で南向きにパネルを設定すると、太陽光パネルの受ける年間日射量を最大化できるため、緯度はパネルの傾斜角を決める主要因になる。米国では、低緯度（南部）に設置された太陽光発電システムの傾斜角は小さく（緩やか）、高緯度（北部）の場合、傾斜角が大きく（急に）なる。

　比較的低緯度に位置するハワイ州やアリゾナ州は、太陽の南中高度が高くなるので、なるべく太陽光パネルの傾斜角を小さくし、水平に近づけると発電量が増えやすい。逆に緯度の高いオレゴン州やミネソタ州では、パネルはより傾斜を大きく、急にする必要がある。つまり、緯度が下がるにつれて、太陽の南中高度が高くなるため最適な傾斜角は小さくなっていく（図2）。...Read More Here

米国の事業用太陽光、コスト低下で「追尾型」が主流に 導入コストは「1.56ドル/W」、パネルトップはジンコ

Published at Nikkei Technology -- 5MW以上の20GWを分析

　米国における発電事業用の太陽光市場に関する最新の分析レポートを米ローレンス・バークレー国立研究所（Lawrence Berkeley National Laboratory：LBNL）が発表した。

　同レポートの筆者であるマーク・ボリンガー氏によると、2017年に6.2 GW（DC・直流:太陽光パネルベース）の発電事業用太陽光が米国で導入され、米太陽光市場全体の59％を占めたという。累積導入量で見ると31GWを越えており、累積導入量全体の60％を占めている。

　同研究所は、2017年末までに稼働を開始した5 MW（AC・交流：連系出力ベース）以上の発電事業用太陽光（590プロジェクト、総累積容量は20.515 MW）を基に、導入量、テクノロジー、設置コストなどを分析した。

ジンコ、ハンファ、トリナがトップ3

　太陽光パネル（太陽電池モジュール）の技術で見てみると、結晶シリコン系が発電事業用プロジェクトで最も使用されており、2017年には年間導入量全体の77％（連系出力3.03 GW）を占めた。ちなみに、結晶シリコン系モジュールをメーカー別にみると、中国ジンコソーラーが15％とシェアトップで、韓国ハンファ（14％）、中国トリナ・ソラー（10％）、カナディアン・ソーラー（6％）、米ミッションソーラーエネルギー（5％）と米サンパワー（5％）となっている。

　薄膜系（化合物型）では米ファースト・ソーラーが2017年の薄膜系プロジェクト全体の97％を占めた。残りの3％は日本のソーラーフロンティアによるものだった。

　2017年までの累積導入量で見てみると、設置（架台）のタイプでは追尾型が全体の67％を占め、モジュールでは結晶シリコン系が全体の69％を占めた。さらに、組み合わせでみると、「結晶シリコン系＋追尾型」が連系出力11.09GWと最も多く、「薄膜系＋固定型」が連系出力3.70 GW、「結晶シリコン系＋固定型」で2.97 GW、「薄膜系＋追尾型」が2.68GWと続いた（図１）。...Read More Here

図1●米国の発電事業用太陽光市場におけるパネルと架台のタイプ
Credit: LBNL

米加州水道局、全米最大規模の浄水場に追尾型メガソーラー 再エネ導入で持続可能な「水の供給」実現

Published at Nikkei Technology Online --- 　8月6日に、米カリフォルニア州のメトロポリタン水道局（the Metropolitan Water District of Southern California）は、出力3MWの自動追尾式太陽光発電システムの運転を開始したと発表した。

　メトロポリタン水道局は、南カリフォルニアの6郡に及ぶ1900万人に1日15ガロンの水を供給する。ロサンゼルスに拠点を持つ同水道局の年間電力消費量は小さな市の消費量にも匹敵する。

　同水道局が排出する温室効果ガスは、その95％が浄水、配水、そしてオフィス運営の電力使用から排出されている。そのため温室効果ガスの削減には、同水道局の電力消費を見直すことが必須となる。太陽光発電の導入は、その大きな一歩となる。

　ラ・べルネ地区の「ウエイマウス浄水場」に、1万780枚の太陽光パネルを使って出力3MWの1軸追尾型太陽光発電システムが導入された（図1）。年間予想発電量は約650万kWhに及び、同浄水場の約半分の電力需要を賄う。ウエイマウス浄水場は1日約5億2000万ガロンの水を浄化処理する、全米で最大規模の浄水場である。...Read More Here

全米最大規模の浄水所に導入されたメガソーラー
（出所：the Metropolitan Water District of Southern California）

米大学最大の自家消費用メガソーラーが稼働、「ゼロカーボン」目指す 自動追尾システムとパネル洗浄ロボットを導入

Published at Nikkei Technology Online --- 　11月20日、カリフォルニア大学デイビス校（University of California, Davis）は連系出力16.3MWのメガソーラー（大規模太陽光発電所）の竣工式を開催した（図1）。このメガソーラーは、同大学の電力需要の14%を満たすことができ、カリフォルニア大学の中で一番大きな太陽光発電システムである。さらに、電力会社に売電するのではなく、自家消費用に開発されたという点では、米国の大学の中で最大規模になる。

デイビス校は、米国で最大規模の州立大学群であるカリフォルニア大学（University of California） システムに属する10校のうちの1つである。同校はカリフォルニア州の州都サクラメント市の約25km西部に位置する。総学生数3万4000人以上をかかえ、特に農学で有名である。

　このメガソーラーは米サンパワー（SunPower）社によって開発され、同校キャンパスの南側に広がる62エーカーの刈り取りが終わった畑に設置された。同社は、高変換効率の太陽光パネルの製造・供給で知られる世界的メーカーだが、太陽光発電所の設計・調達・建設（EPC）サービスも手掛けている。

パネル洗浄ロボットで発電効率が15％向上

　サンパワー社は、「オアシス」と呼ばれるメガソーラーの開発・施工プロセスを簡素化、低コスト化したテクノロジーを持っており、今回のメガソーラー建設では、このノウハウを採用した。架台システムは、太陽を１軸で追尾する自動追尾システムを使った。その効果で、固定式に比べ最高で25％もの発電効率の向上を実現できる。

　さらに、2年前に同社が買収した米Greenbotics社の開発した太陽光パネル洗浄ロボットを使った場合、従来のパネル洗浄方法に比べ、水使用量が75％少なくなるうえに、発電効率を15％向上する効果もあるという...。See More Here