ナイジェリアにおける農業発電の展望

導入

世界食糧計画 (2023) によると、82 か国の 3 億 4,500 万人以上が食料不安のリスクに直面しており、気候危機とその後の新型コロナウイルス感染症のパンデミックの影響もあり、世界的に人々が深刻な飢餓に陥っています。 この壊滅的な飢餓を回避するには、食糧需要を満たすことが緊急に必要です。 さらに、再生可能エネルギーはクリーンで汚染のない資源から生成されるため、使用すると気候変動の影響を防ぐことができます。 風力、太陽光、水力、バイオマス、地熱などの再生可能エネルギー技術は、化石燃料の代わりに発電に導入されている技術の一部です。 太陽光発電 (PV) 発電は、維持が容易で費用効果が高いため、ナイジェリアでは主に再生可能エネルギー技術として採用されています。 用途に応じて、屋根、柱、または地面に取り付けることができます。 地上設置型 PV モジュールは広い土地スペースを占めます。 それは、特に太陽光発電と農業の間で競争がある地域において、そのような土地空間から得られる他の経済的機会の可能性を制限します。 しかし、これでは作物農場と太陽光パネル農場を併置できるかどうかという疑問が残ります。

コンセプト

農業太陽光発電またはアグリボルタイクスは、農業実践と太陽光発電エネルギー生成の相補性を指します。 この概念は、農家が土地利用を制限することなくクリーン エネルギーを導入できるソリューションとして、フライブルクの科学者アルミン ザストローとドイツのフラウンホーファー ISE 研究所のドイツ人物理学者アドルフ ゲッツベルガーによって 1981 年に開拓されました。 しかし、最初の研究パイロットプロジェクトは2004年に日本の長島昭氏によって実施されました。 このシステムは、スイス、中国、ベルギー、日本、フランス、ケニア、オーストリアなど、他のいくつかの国でも採用されています。 2022 年 2 月、アフリカ技術研究センター、エネルギーおよび省エネルギー研究センター、ストックホルム環境研究所、ヨークのシェフィールド大学、イギリスのティーサイド大学、およびワールド アグロフォレストリーの共同研究により、最初の施設が開設されました。東アフリカの農業システムはケニアのインシンヤにあり、技術開発を促進し、ユーザー体験が東アフリカ全土へのシステムの展開を促進する方法を実験しています。 それ以来、アグリボルタティクスは進化してきました。 特に日よけとしての太陽電池モジュールの配置を考慮して、効果的かつ効率的なエネルギー生成と作物の収量を確保する設計に関する研究と実験の取り組みが進行中です。 太陽光は光合成に不可欠であり、植物の成長に必要です。 ただし、光飽和点を超える暴露は植物に悪影響を与える可能性があります。 したがって、アグリボルタティクス システムは、日よけの役割を果たし、作物に利用できる照明を減らします。 研究によると、日陰が作物生産量に及ぼす影響は気象条件によって異なり、予測するのは簡単ではありません。 日陰条件でも生育する作物には次のものがありますが、これらに限定されません。 ベリー、ハーブ、大豆、ラッカセイ、ジャガイモ、トマト、レタス。Shiva Gorjian と他の著者による「半透明太陽光発電技術を使用した農業システムにおける作物生産と発電の進歩と課題」によると、農業システムは次のとおりです。さまざまな指標を使用して分類されます。 これらの指標の一部は (A) です。 用途の種類（耕作、牧畜、水産養殖、園芸）に基づきます。 (B)。 モジュールの動きに基づく (固定、1 軸、または 2 軸トラッキング) (C)。 システムのタイプ (クローズドまたはオープン) に基づきます。 (D) 構造のタイプに基づく (インタースペース PV またはオーバーヘッド PV)。構造のタイプに基づいて、インタースペース PV 構造は、農業生産をサポートするために PV アレイの列間に十分な間隔を提供します。 耕作および牧畜に適しています。 この構造では機械の使用が列スペースに限定され、土地利用効率が低い。 垂直 PV 構造は、両面モジュールを使用した間隔型 PV 構造の一種です。 多くの場合、農業生産性のために利用可能な列スペースは、列の高さによって決まります。 一方、オーバーヘッド型 PV 構造では、PV モジュールを地上 2 ～ 6 メートルの高さに設置するため、障害物なく植物を栽培したり、機械を使用したりできます。 間隔をあけた太陽光発電構造と比較して、土地利用効率が高くなります。 これにより、灌漑管理と雨水の貯留を組み込む可能性が広がります。 ただし、取り付け構造が複雑なため、価格は高くなります。 オーバーヘッド PV は、園芸、耕作可能な農業、および温室構造に適しています。

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利点と欠点

オレゴン州立大学による「持続可能な農場アグリボルタイクス」に関する研究によると、アグリボルタイクスは、現代生活の最も基本的な 3 つの要素である食料、水、エネルギー間の Win-Win-Win の関係です。 アグリボルタクスは、持続可能な農業と再生可能エネルギーの共生に向けた有望な道筋を示しています。 土地の生産性を最大限に高めることができます。 また、温室効果ガス排出量を削減する方法の 1 つである太陽光発電技術を使用して太陽からエネルギーを生成することで、気候変動の影響を緩和します。 特に乾燥地域では、モジュールからの日陰が土壌の水の蒸発速度を低下させ、灌漑の需要を減らし、助長的な微気候を作り出すことで土壌の劣化速度を減らします。 日陰は特定の作物を熱ストレスから保護し、全体的な作物生産量を向上させます。 また、日陰の悪影響を克服するために、植物は日陰条件で葉の面積を増やすことで対応し、葉が主な農作物であるため、アグリボルタイクスはレタスなどの野菜品種にとって望ましい選択肢となります。 乾燥地域では、この技術は作物に成長の機会を提供し、それによって炭素吸収源として大気中の炭素削減に貢献します。 アグリボルタックスを農村地域や農地コミュニティに導入すると、協力関係が促進され、雇用の機会が創出され、電力クレジットや農産物の販売によって繁栄する経済バリューチェーンが生み出される可能性があります。 この現象により、安価なエネルギーの生成が可能になります。

また、土地を二重の目的で使用することにより、土地の生産的利用が増加します。 全国各地の温室に電力を供給するために導入できます。 生成された電気は、農場で必要な水の汲み上げ、照明、保育器などの農業機械の駆動などの農場活動に電力を供給できます。 余剰エネルギーはバッテリーバンクに保存し、夜間のエネルギー需要を満たすために使用できます。このシステムの大きな欠点の 1 つは、資本集約型であることです。 パネルが取り付けられるオーバーヘッド構造の長さと耐久性を考慮するとシステムの追加コストが発生し、オーバーヘッド PV システムの取り付けは従来の屋根または地面に取り付ける構造よりも高価になります。 また、このシステムにはメンテナンスと監視に追加の運用コストがかかります。 土壌や空気の湿度の変化は、特定の植物の成長に悪影響を与える可能性があります。

結論

食糧とエネルギーの安全保障は社会経済的発展に不可欠であるため、アグリボルタクスは注目すべき技術と生態学的相乗効果をもたらします。 それはエネルギー転換と経済の脱炭素化において重要な役割を果たします。 ナイジェリアでは良好な見通しがあり、土地面積が競合する地域での立地ニーズに基づいて探索することが可能です。 アグリボルタティクスは、その下に農業生産物を備えたソーラーカーポートとみなすことができます。 スペースを最大限に活用しながら収益性を高めるツールです。 このシステムはすべての作物に有利なわけではありません。 好ましい作物を決定するための実験が進行中です。 トマトと葉物野菜はナイジェリア国内で実験することができます。 また、この技術は非常に資本集約的であるため、この技術の初期の実験と適応をサポートするには、政府と開発資金提供者からの支援が不可欠です。 また、作物生産を超えた農業の探求を奨励するための努力が国内で行われるべきである。