あらゆる場所で太陽光発電：インフラ整備の機会
太陽光発電は、欧州のエネルギー転換の柱の一つです。2025年には新たに65GW以上の設備容量が設置され、既に405GW以上が稼働している欧州連合は、2030年までに太陽光発電容量を750GWにするという目標に向けて邁進しています。この目標を達成するには、今後5年間でさらに約345GWの設備容量を設置する必要があります。太陽光発電設備の増設地域は変化しています。広くて向きの良い屋上、接続しやすい場所、そして最も好条件の場所は徐々に利用されつつあります。同時に、一部の国では、地上設置型太陽光発電プロジェクトが、土地利用の競合、農地の保護、生物多様性、そして地域住民の受容といった問題に直面しています。
先日、本誌で軽量モジュールを使えば、構造的に制約のあるヨーロッパの屋上85GW以上を太陽光発電に活用できる可能性があると論じた。その主張の背景には、開発業者に最も単純な設置場所以外の選択肢を探させるという圧力がある。もはやヨーロッパが太陽光発電を増やしたいかどうかではなく、次のギガワット級の太陽光発電設備が実際にどこに設置されるのか、そしてそこで発電された電力がどのように送電網に統合され、価値に転換されるのかが問われている。
デュアルユース太陽光発電：「あらゆる場所に太陽光発電を」という理念
最も有望な新分野のいくつかは、「あらゆる場所に太陽光発電を」という共通の理念のもとに集結しています。それは、新たな土地を探すのではなく、既に利用している土地を共有するという考え方です。アグリボルタイクスは、農地を生産しながらエネルギーを生み出します。水上太陽光発電、建物一体型太陽光発電、車両一体型太陽光発電は、貯水池、建物の外壁、自動車などを発電設備へと変えます。いずれの場合も、そのブレークスルーは同じです。太陽光発電はもはや空間を奪い合うのではなく、空間を共有するのです。
あまり議論されることのないもう一つの空間カテゴリーも、同じ論理に当てはまります。それは、交通インフラや水インフラに隣接する土地です。高速道路の路肩や盛土、鉄道の線路や切り通し、防音壁、洪水堤防、運河の堤防、自転車道、そして技術的な通行権は、大陸のほぼすべての道路や鉄道の線路に隣接しています。この分野はまだ名称が定まっていません。研究文献ではインフラ統合型太陽光発電（IIPV）、その形状から「リニアPV」、あるいは報道ではより分かりやすくソーラーハイウェイ、ソーラー鉄道、運河上太陽光発電などと呼ばれています。しかし、その論理は馴染み深いものです。この土地は既に開発され、公共機関や事業者によって管理され、既に主要な機能を果たしています。自然回廊や再生された回廊を保全しながら、その上に発電設備を追加することは、受け入れに対する反対意見をはるかに少なくする傾向があります。これは新しい種類の地形ではなく、既に構築されている地形との新たな関係なのです。
欧州の賞金規模
その可能性は決して些細なものではない。欧州委員会の共同研究センターは、欧州全域を対象とした評価で、屋上、貯水池、道路や鉄道インフラに適用される太陽光発電設備の設置容量は1テラワット（TW）を超え、EUの2030年目標をはるかに上回る可能性があると推定している。特に注目すべきは、線状インフラにおける割合である。この調査では、EUの道路や鉄道沿いの垂直型太陽光発電の総潜在容量を403ギガワット（GW）と推定しており、これは2030年目標の約50%に相当する。また、分析によると、垂直型の東西両面太陽光発電を大規模に導入することで、太陽光発電の市場価値が高まり、従来の南向きアレイの収益をますます侵食している正午の価格競争を緩和できるという。これらは市場予測ではなく技術的な可能性ではあるが、その可能性のほんの一部でも大きな意味を持つだろう。
現実的な線形電力密度を、垂直に配置された両面受光型モジュール1列の場合で約0.3MW/km、より広いシステムの場合で2MW/km以上と仮定すると、数万キロメートルに及ぶインフラ回廊に適用した場合、その規模はすぐに桁違いに大きくなる。
さらに、この機会は土地だけにとどまりません。高速道路、鉄道、運河といったインフラ資産の多くは既に電力を消費しているか、既存の送電網接続に隣接しています。こうした近接性によって、土地利用に関する議論はエネルギーシステムに関する議論へと変わります。インフラ上に設置された発電設備は、地域の電力需要や既存の接続点に直接電力を供給できるため、出力抑制のリスクを低減し、従来の太陽光発電プロジェクトを制約する送電網への統合という課題を緩和することができます。
世界が既に構築しているもの
中国は他国には類を見ない交通関連太陽光発電市場を開発し、最も速いスピードで、かつ圧倒的に大規模な展開を見せている。高速道路沿いの太陽光発電は2024年末までに約1.7GWに達し、中国交通科学研究院は路側帯の潜在能力を944GW近くと推定している。複数の省が現在、ほぼゼロカーボンの高速道路サービスエリアの開発を進めている。例えば、旗艦プロジェクトである済南－濰坊回廊は、運営会社によると年間約68GWhを発電する68MWの太陽光発電設備を備えている。
アジアには他にも様々な種類のデモンストレーションが存在する。韓国の大田・世宗自転車道の屋根は、2010年代半ばから高速道路の中央車線に沿って設置されており、韓国インフラ交通部が公開しているように、全長4.8kmにわたって約7,500枚のパネルが使用されている。
インドは10年以上前にグジャラート州で運河上太陽光発電を先駆けて導入しました。ナルマダ運河公社は、2012年の1MWの試験運用から現在では約35MWにまで規模を拡大し、蒸発量を削減していると報告しています。日本では、交通機関と一体化した太陽光発電への関心が高まっています。国土交通省は路面太陽光発電技術を評価するための国家プログラムを開始しており、高速道路運営会社は盛土、防音壁、サービスエリア用地を太陽光発電に利用することを検討しています。
アメリカ合衆国では、ジョージア州の州間高速道路85号線沿いの実証回廊であるザ・レイに1MWの路側太陽光発電設備が設置されている一方、テキサス大学オースティン校の分析によると、約21,000ヘクタールに及ぶインターチェンジ用地だけでも、理論的には年間最大36TWhの発電が可能とされている。水域では、アリゾナ州のギラ川インディアンコミュニティが、西半球初の運河上太陽光発電プロジェクト（約1.3MW）を2024年に稼働させ、カリフォルニア州が支援するプロジェクト・ネクサスもそれに続く予定だ。
ヨーロッパでも事例が増えつつある。最も成熟した方法は防音壁への設置だ。公表されている調査によると、ドイツの高速道路に設置された大規模な太陽光発電設備は1基あたり1～2MWpの規模で、オランダの道路当局はA50号線で両面受光型の「ソーラーハイウェイ」の実証実験を実施しており、オーストリアとスイスの高速道路および鉄道事業者は、防音壁を大規模な太陽光発電に開放する動きを強めている。防音壁以外にも、設置場所の多様性は目覚ましい。スイスのビュット近郊の路線ではレール間に取り外し可能なモジュールが設置され、ローヌ川の堤防には垂直型の両面受光型アレイが、フランスのサイクリングロードには約900mのキャノピーが設置され、地中海のマリーナにはソーラー桟橋まで存在する。
課題の幾何学
どれも容易なことではありません。線状太陽光発電における最大の課題は、インフラの共存です。パネルは、堤防の安定性、高速道路の緊急アクセス、鉄道の保守アクセス、水路の航行性など、インフラの主要機能を決して損なってはなりません。それぞれのタイプには、グレア対策、緊急アクセス、水理学的透明性、機械的負荷など、独自の制約があります。
発電設備を数キロメートルにわたって分散させると、接続点や昇圧変圧器、ケーブル配線距離や損失も増加し、開発者は新たなアーキテクチャを模索せざるを得なくなる。フランスのある研究プロジェクトでは、中電圧直流を用いて自転車道に沿って効率的に電力を送電する方法を研究している一方、スイスでは「鉄道スマートグリッド」の取り組みが進められており、線路沿いの太陽光発電、牽引力供給、回生ブレーキエネルギー、電気自動車充電などを組み合わせた、真のマイクログリッドとして鉄道回廊を捉えている。
一つのプロジェクトが複数の管轄区域にまたがる可能性があるため、断片的な許認可手続きが障害となる場合がある。さらに、公有地から利権者、私有地まで、土地の所有形態が多様であることも加わり、事業モデルは従来のプラントに比べて著しく複雑になる。
ビジネスケースを作成する
他の太陽光発電所と同様に、インフラ統合型システムも発電した電力を（差金決済契約や固定価格買取制度などの国が支援する買取メカニズム、または卸売市場価格で）販売したり、敷地内または近隣で消費したり、あるいは両方の方法を組み合わせたりすることができます。ただし、事業計画は地上設置型太陽光発電よりも複雑になる可能性があります。初期費用は、より複雑な直線状の電気回路、高所に設置された架台、特殊なモジュールコーティングなどを反映して高くなる可能性があり、また、土地が安価または無料であっても、汚れ、アクセス制限、露出などによって運用コストも高くなる可能性があります。実際には、近隣の電力購入者による自家消費と、専用の入札で得られる差金決済契約が、プロジェクトの実現可能性を確保する最も確実な方法であると考えられます。
パイロットプロジェクトから規模拡大まで
今後の方向性としては、線形太陽光発電を単一の製品として扱うのではなく、成熟度の異なる様々なタイプのポートフォリオとして捉え、屋上設置型、アグリボルタイクス、浮体式太陽光発電を補完しながら、2030年の目標達成に向けた複数の道筋の一つとして位置づけることが重要である。現実的なアプローチとしては、制約が最も少なく、複製しやすい構成から始めるべきである。同時に重要な課題は、事業者が必要とするエビデンス基盤の構築を継続することである。具体的には、初期導入事例の構造化されたモニタリングを通じて、太陽光発電システムと発電が主要インフラ機能に干渉しないこと、そしてインフラの運用、保守、振動が太陽光発電の性能を低下させないことを実証する必要がある。
実証段階から実用化への移行を加速させるには、3つの手段が有効である。(1) 実証プロジェクトを実施してエビデンスを構築する必要がある。(2) プロジェクトには明確な許可原則と調整された承認が必要である。(3) そして、少なくとも当面の間は、インフラ整備プロジェクト専用の入札枠を設けるか、開発コストの高さに見合う価格プレミアムを設定するなどして、これらの用地を公募入札に明示的に含めるべきである。
ヨーロッパの太陽光発電の歴史はまだ終わっていませんが、より困難な局面を迎えています。次のギガワット級の発電量は、より制約の多い、より独創的な立地から生まれるでしょう。土地利用の制約に対する解決策は、複合利用です。直線型太陽光発電だけでも、ヨーロッパ大陸の道路、鉄道、運河沿いに、技術的に利用可能な数百ギガワットの潜在能力が存在します。土地はこれまでずっとそこにありました。今こそ、その土地をいかに共有するかを学ぶ時です。