白樺高原に稼働したメガソーラー、標高1400mが発電にプラスも

長野県北佐久郡に広がる白樺高原は、夏でも涼しい避暑地として知られる。八ヶ岳の西端にあり、中央本線の茅野駅から北に大門街道を登って白樺湖を過ぎ、さらに東に位置する。逆に、西に向かうビーナスラインを走れば、車山高原、霧ヶ峰と眺めの良い高原地域が続く。

長門牧場は、この高原の一角、蓼科山の麓に位置する(図1)。標高は約1430mになる。長門町が第3セクター方式で運営している。

図1●標高約1430mの高原にある長門牧場
上の画像の右奥にメガソーラーが見える(出所:長門牧場)

この牧場の敷地に2018年1月、出力約18MWのメガソーラー(大規模太陽光発電所)が稼働を開始した。中部電力グループのシーエナジー(名古屋市中区)が土地を借り、発電所を開発・運営している。

長門牧場は、約211haという広大な牧草地を有し、自家産の牧草を使って約200頭の乳牛を飼育している。この乳牛による新鮮な生乳を使い、牧場内で乳製品に加工し、来場者に販売したり、レストランで料理して提供したりしている(図2)。

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図2●体験型の牧場として知られる
牧草から育て、約200頭の乳牛を飼育している(出所:長門牧場)
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乳牛の餌となる牧草から自家生産する酪農を基盤に、生産・製造・販売に一貫して取り組む事業モデルを構築している。来場者は年間約20万人に達し、蓼科観光の名所の一つとなっている。

広大な牧場という空間で、チーズや牛乳、アイスクリーム、ヨーグルトなど新鮮な乳製品をその場で味わえるほか、乳製品の物販や家畜に触れられる場もある。乳製品やビーフシチュー、ピザなど、原料の育成からこだわりのある食事も人気を集めている。

しかし、経営上の課題もある。来場者の需要に人手や設備が、十分には追いついていない点である。

例えば、チーズなどの需要に対して、搾乳の能力が不足している。搾乳ロボットを十分に配備できれば、この課題はある程度、解消する。また、アイスクリームの製造機は約25年前に導入した当時のものを使っており、繁忙期の需要を十分に満たすために、新規の設備を導入したいという。

こうした継続した設備更新や追加投資が必要でありながら、現状の収益性では、十分な投資対効果を見込めなかった。この課題を解消する手段として、長門牧場が活路を見出したのは、遊休地を賃貸し、太陽光発電所を誘致することだった。

土地の借地料が新たな収入に加わることによって、必要な規模を維持しつつ、今後も長期的に牧場として運営し続けられる経営基盤を確立できると考えた。

じつは当初、固定価格買取制度(FIT)の施行を機に、長門牧場が自ら、メガソーラーを開発・運営する構想を持っていた。しかし、太陽光発電所の開発や運営には、牧場とはまったく異なる技術や知見が必要になる。最終的に、独自の開発・運営は断念した。

こうして導入した最初のメガソーラーは、NTTファシリティーズによる出力約4.2MWの発電所だった。自社開発を断念した後、同社を紹介されて土地を貸し、2015年に稼働を開始した。

次に稼働したのが、シーエナジーによる出力約18MWのメガソーラーだった(図3)。こちらは当初からシーエナジーのメガソーラーを誘致し、開発してもらう方針だったという。

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図3●シーエナジーが開発した出力約18MW
牧場の入り口から最も遠い位置にある。発電設備越しに、蓼科山が大きく見える(下)(出所:上はシーエナジー、下は日経BP)
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シーエナジーがメガソーラーを設置した場所は、長門牧場の北東に位置する場所で、牧場の入り口からは最も遠い場所にある。飼育している乳牛の頭数が減ってきたことに加え、北東の土地は牧場内の中でも、相対的に牧草の育成に向かない場所だった。こうした事情から、メガソーラーの誘致を決めた。敷地面積は約33haある。

太陽光パネルの容量は約18.7MW、パワーコンディショナー(PCS)の定格出力は16.5MWとなっている。

積雪は限定的、2月や3月でもフル稼働

高原の牧場内にメガソーラーが立地する利点は、どのようなところにあるのだろうか。シーエナジーによると、まず日射が良い点という。

南信と呼ばれる長野県のこの地域は、日照量に恵まれることで知られる。しかも、高原の上に位置するので、日射を遮るような丘や建物は存在しない(図4)。

図4●北アルプス北部まで見える
遮るものがない立地で、発電にも利点。鉄塔から左に、鹿島槍ヶ岳、爺ヶ岳、劒岳、鉄塔から右に五龍岳、唐松岳、白馬岳などが見える(出所:日経BP)
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標高が約1400mという高地であることも、太陽光発電にはプラスに働くようだ。標高が低い場所に比べて、相対的に空気中の塵が少なく澄んでいるため、日射が散乱せず、強いままで太陽光パネル内に入光してくる。

標高が高い場所で過ごしていると、通常よりも肌の日焼け度合いが強いことがある。このような状態が、太陽光発電にも寄与しているのではないかとしている。

実際に、稼働後の発電量は良好という。2月や3月といった積雪期でも、フル出力の時間帯が多く続いた。取材日も3月の午前9時台にもかかわらず、ほぼフルの出力の値が表示されていた(図5)。

図5●ほぼフル出力の「16.498kW」を発電
積雪期でも発電量は良好(出所:日経BP)
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また、夏でも冷涼なため、結晶シリコン型パネルの特性である「高温による変換効率の低下」による発電量の目減りが少なくなる。

しかも、牧場として開かれている場所なので、造成などはほぼ必要がない。杭基礎を打ち込めば、架台を固定し、太陽光パネルを取り付けられる。これにより、施工コストを抑えられる。

杭基礎は、凍結深度の約70cmを踏まえながら、さらにボーリング調査の結果から、場所によって長さを変えた。最長で6mの杭基礎を使った。

周辺にはスキー場が多く、積雪が多そうな印象を受ける。実際には、積雪量は、それほど多くない。降雪の回数は多いものの、風が吹いて吹き飛ばす効果もあって、あまり積もらないという。例年で最大積雪深は80cm弱としている。

太陽光パネルは20度に傾け、パネル最低部と地面との設置高は、1m50cmを確保した(図6)。積雪量に対して、余裕を見た設計と言える。

図6●積雪対策と雑草対策を兼ねて太陽光パネルを高く設置
設置高さは1m50cm(出所:日経BP)
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その分、架台の支柱が長くなるため、材料費が高くなる。それでも、20年間の運営コストの低減効果を重視した。

この場合の「運営コストの低減」とは、積雪対策よりも、むしろ除草回数を少なくできる利点を評価しているという。シーエナジーでは、雑草が伸びる最盛期でも、太陽光パネルの設置高が1m50cmあれば、パネルに草丈が達することはなく、除草不要で運営できるのではないかと期待している。

こうした設計方針が、実際に有効かどうかを検証するため、試作のアレイ(太陽光パネルの設置単位)を、現地に1年間仮設し、効果を確かめた上で施工した。

中部電力グループの基礎や架台

杭基礎と架台は、中部電力グループの愛知金属工業(愛知県春日井市)製を採用した。鉄塔などを手がけている会社で、シーエナジーでは多く採用している(図7)。

図7●土地の傾斜に合わせて設置しやすい
中部電力グループの架台を採用(出所:日経BP)
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杭基礎と架台を組み合わせた際の性能の高さだけでなく、構成部品点数が少なく、施工効率が高いなどの利点があるという。今回は、太陽光パネルの設置高が1m50cmあり、アレイ最高部は3mを超えることから、足場を組んだり高所作業車を使って施工した。

太陽光パネルは、中国Astronergy社製を採用し、約7万2000枚を並べた。シーエナジーの太陽光発電所では、多く使っているメーカーという。PCSは、東芝三菱電機産業システム(TMEIC)製を採用した。

設計はシーエナジーが自社で担当し、施工は同じ中部電力グループのトーエネック(名古屋市中区)が担当した。O&M(運用・保守)は、自社で担当している。

牧場の運営を妨げずに施工

長門牧場は、通年で営業している。その敷地内にメガソーラーを設置する上で、おもに二つの点に配慮したという。

まず、牧場の来場客に、悪影響を及ぼさないことである。これについては、来場者が見える場所には機材や車両を置かないようにし、高原牧場の風景を壊さないようにした。

工事車両が現場に向かう経路も、白樺湖や佐久平から長門牧場に直接、到達する道路は極力、避けるように配慮した。

もう一つは、冬季の工事だった。降雪量は、比較的少ないといっても、雪は降り、地面はぬかるむ。寒さも厳しい。施工の作業者にとっては、負担が大きく、健康を害しかねない。

そのため2014年6月の着工から、2017年12月の完工までの間、毎年12月から3月の間、施工を中断した。3回の冬をまたいでおり、毎年4カ月、合計で約1年の期間、施工を中断しながら完成させた。

特別高圧送電線への連系点は、約8km先に設定された。そこまで、8本の鉄塔を建てて架空で送電線を敷設した。

●発電所の概要
所在地 長野県小県郡長和町大門(長門牧場内)
土地所有者 長門牧場
敷地面積 約33ha
賃料 非公開
発電事業者 シーエナジー(名古屋市中区)
太陽光パネル出力 約18.7MW
パワーコンディショナー(PCS)出力 16.5MW
年間予想発電量 一般家庭約5200世帯分の消費電力に相当
設計 シーエナジー
施工 トーエネック(名古屋市中区)
太陽光パネル 中国Astronergy社(約7万2000枚)
PCS 東芝三菱電機産業システム(TMEIC)製
O&M(運用・保守) シーエナジー
着工 2014年6月
売電開始 2018年1月
売電価格 非公開
売電先 中部電力

 

2018年4月25日 カテゴリー: 未分類

 


 

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