[일본] 태양광으로 스마트농업 추진, 사방댐에 소수력발전
화력과 원자력의 의존도가 큰 이시카와현(石川県)이지만, 농촌 및 산간부를 중심으로 재생가능 에너지가 확대되었다. 현 내에서 증가하고 있는 경작유휴지를 재생하기 위해 태양광발전의 도입을 추진하고, 최첨단 발전기술을 이용한 온실재배도 추진한다. 그리고 산간부의 사방댐에서는 소수력발전소 건설이 시작된다.
이시카와현 내에는 호쿠리쿠전력의 큰 발전소가 두 개 있다. 하나는 노토반도(能登半島) 동쪽에 있는 석탄화력발전소이고 다른 하나는 반도의 서쪽에 있는 원자력발전소이다. 각 발전소의 발전능력은 100만kW를 넘는다. 현재 원자력발전소의 운전이 정지되었지만 호쿠리쿠는 재가동을 위해 적합성 심사를 신청하였다.
인구 2만 3,000명인 하쿠이시(羽昨市)는 시의 면적 40% 가까이를 논이 차지하고 있는 농업이 활발한 지역이지만, 최근에는 농가가 감소하여 경작 유휴지가 증가하였다. 그 해결책 중 하나로 태양광발전을 조합시킨 수익성이 높은 사업모델을 도입하는 구상을 추진하고 있다.
지역의 농업조합인 “JA농업 하쿠이”가 경작 유휴지를 재정비하기 시작했다. 하쿠이시 내에 있는 50만 평방미터의 농업지구에서 90%가 경작 유휴지인 장소가 있다. 그 지구를 대상으로 농지의 주인으로부터 토지를 빌려 재생시키는 계획이다. 동시에 농지를 활용한 영농형 태양광발전사업도 실시하여 전력판매 수입을 얻을 계획이다. 이 프로젝트는 JA그룹이 운영하는 “농산어촌 재에너지 펀드”의 1호 사례로 펀드 자금을 활용하여 태양광발전사업을 추진해 나간다. 솔라 쉐어링이 성공한다면 이시카와현 내뿐만 아니라 전국 경작 유휴지를 재생하는 모델이 되기 때문에 관계자들의 기대가 크다.
태양광발전을 농업에 활용하려는 시도는 환경플랜트 회사가 현의 공업시험장 등과 공동으로 개발 중인 “스마트 농업시스템”도 주목을 모으고 있다. 온실재배를 대상으로 한 시스템으로 발전효율이 높은 추적집광식 태양광발전을 이용하여 온실 내의 온도 및 광량 등을 최적의 상태로 유지할 수 있다.
그리고 “열전발전”이라는 방법을 병용한다. 추적집광식 태양광발전에서는 온도상승을 방지하기 위해 냉각액을 순환시킬 필요가 있다. 이 냉각액이 끓어 증기를 발생시켜 그 증기로 발전하는 구조이다. 태양광과의 더블 발전에 의해 자연에너지를 높은 효율로 전력으로 변환할 수 있다.
프로젝트에는 고마츠시(小松市)의 JA도 참가하여 실제로 온실에 적용하면서 효과를 검증할 예정이다. 고마츠시의 특산품인 토마토의 온실재배 등에 이용한다. 고효율 발전시스템으로 전기요금을 삭감하면서 종래보다 수확시기를 확대하여 수확량을 증가시키는 효과를 예상할 수 있다. 고마츠시를 포함한 이시카와현의 남부에는 산간부가 많으며, 수력발전소가 다수 존재하고 있다. 이시카와현은 연간 강수량이 전국에서 가장 많으며, 옆에 위치한 후쿠이현(福井県) 및 토야마현(富山県)과 유사하게 수력발전에 적합한 지역이다. 현 내의 수력발전소 대부분은 호쿠리쿠전력이 운영하고 있지만, 지자체를 중심으로 농업용 수로 등을 활용한 소수력발전도 확대되어 있다.
소수력발전의 대상 중 하나가 현 내의 각 지역에 있는 사방용 제방이다. 연간 강수량이 많기 때문에 토사재해를 방지하기 위해 설치된 댐의 일종이다. 이시카와현에서 최대 사방제방에서 소수력발전 프로젝트가 시작된다. 제방의 상류로부터 도수관을 매설하여 제방 바로 밑의 지하에 설치한 발전기까지 물을 운반한다. 이것으로 수류의 낙차는 20미터가 된다. 최대 매초 1.5 입방미터의 수량을 이용하여 198kW의 전력을 공급할 수 있다. 적은 수량이라도 효율적으로 발전할 수 있는 S형 튜블러 수차를 채용한다.
호쿠리쿠를 중심으로 재생가능 에너지의 개발을 추진하는 신일본컨설턴트가 이시카와현와 협정을 맺고, 2015년 2월에 운전을 개시할 예정이다. 연간 290일을 가동한다고 가정하면 발전량은 약 100만 kWh를 예상할 수 있다. 전력판매 수입은 3,300만 엔 정도이며, 15년간에 걸쳐 투자액인 3억 엔을 회수할 계획이다.
(그림 1) 하쿠이시의 농지 재생 모델(상)과 경작 유휴지(하)
(그림 2) 추적집광식 태양광발전과 열전발전을 조합시킨 스마트 농업 시스템
(그림 3) 사방 제방에 설치하는 소수력발전설비의 완성 이미지(상)과 상류에서 본 이미지(하)
[원문보기]
農村の再生は太陽光でスマートアグリ、砂防ダムに小水力発電を (1/2)
火力と原子力の依存度が大きい石川県だが、農村や山間部を中心に再生可能エネルギーが広がってきた。県内で増加している耕作放棄地を再生するために太陽光発電の導入を進める一方、最先端の発電技術を利用した温室栽培にも取り組む。山間部の砂防ダムでは小水力発電所の建設が始まる。
石川県内には北陸電力の大きな発電所が2つある（図1）。1つは能登半島の東側にある石炭火力の「七尾大田（ななおおおた）火力発電所」、もう1つは半島の西側にある「志賀（しか）原子力発電所」だ。それぞれで発電能力は100万kWを超える。現在のところ志賀原子力発電所は運転を停止しているが、北陸電力は再稼働に向けた適合性審査を先ごろ国に申請した。
図1 石川県の主な発電所の立地状況。出典：石川県企画振興部
志賀町の南側に隣接して、人口2万3000人の羽昨市（はくいし）がある。市の面積の4割近くを水田が占める農業の盛んなところだが、最近は農家が減って「耕作放棄地」が目立ってきた。その解決策の1つとして、太陽光発電を組み合わせた収益性の高い事業モデルを導入する構想が進んでいる。
地元の農業組合である「JAアグリはくい」が耕作放棄地を集積して再整備に乗り出す。羽昨市内にある50万平方メートルに及ぶ農業地区で、9割が耕作放棄地になっている場所がある。その地区を対象に農地の地権者から土地を借り受けて再生させる計画だ（図2）。同時に農地を活用した営農型の太陽光発電事業も実施して売電収入を得られるようにする。いわゆる「ソーラーシェアリング」である。
図2 羽昨市の農地再生モデル（上。画像をクリックすると拡大）、耕作放棄地（下）。出典：石川県総務部、石川県企画振興部
このプロジェクトはJA（全国農業協同組合連合会）グループが運営する「農山漁村再エネファンド」の第1号の事例になる見込みで、ファンドの資金を活用して太陽光発電事業を推進していく。発電規模などの詳細は明らかになっていないが、ソーラーシェアリングが成功すれば、石川県内だけではなく全国の耕作放棄地を再生するモデルになるだけに、関係者の期待は大きい。
太陽光発電を農業に生かす試みでは、環境プラントメーカーが県の工業試験場などと共同で開発中の「スマートアグリシステム」も注目を集める。温室栽培を対象にしたシステムで、発電効率の高い追尾集光式の太陽光発電を利用して、温室内の温度や光量などを最適な状態に維持することができる（図3）。
図3 追尾集光式太陽光発電と熱電発電を組み合わせた「スマートアグリシステム」。出典：石川県企画振興部
さらに「熱電発電」と呼ぶ方法を併用する。追尾集光式の太陽光発電では、温度の上昇を防ぐために冷却液を循環させる必要がある。この冷却液が沸騰することで蒸気を発生させて、その蒸気で発電する仕組みだ。太陽光とのダブル発電によって、自然エネルギーを高い効率で電力に変換することが可能になる。
プロジェクトには小松市のJAも参画して、実際に温室に適用しながら効果を検証する予定だ。小松市の特産品であるトマトの温室栽培などに利用する。高効率の発電システムで電気代を削減しながら、従来よりも収穫時期を拡大して収穫量を増やせる効果が見込める。実証結果が待たれるところである。
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