(57)【要約】【課題】  光飽和点が低い作物を栽培することができるだけでなく、工場栽培のような管理栽培を行うことができるソーラーシェアリングにおける作物栽培方法を提供する。【解決手段】  地面２から所定の高さに支持された複数組の太陽光発電パネル群１０の下側におけるむき出しの地面２で作物１を栽培するソーラーシェアリングにおける作物栽培方法において、隣り合う太陽光発電パネル群１０の隙間を屋根用面材３０で覆って、栽培空間αの側方を壁用面材５０で囲うとともに、栽培空間αで栽培される作物１に補助光を照射するための複数の照明装置６０を、栽培空間αに設けた。【選択図】  図１
2020010632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面から所定の高さに支持された複数組の太陽光発電パネル群の下側におけるむき出しの地面で作物を栽培するソーラーシェアリングにおける作物栽培方法であって、
隣り合う太陽光発電パネル群の隙間を屋根用面材で覆って、
太陽光発電パネル群又は屋根用面材の下側空間（以下において「栽培空間」と云う。）の側方を壁用面材で囲うとともに、
栽培空間で栽培される作物に補助光を照射するための複数の照明装置を、栽培空間に設ける
ことを特徴とするソーラーシェアリングにおける作物栽培方法。
【請求項２】
栽培空間で栽培される作物に水を供給するための潅水手段が設けられた請求項１記載の作物栽培方法。
【請求項３】
栽培空間の温度又は湿度を調節するための空調手段が設けられた請求項１又は２記載のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法。
【請求項４】
太陽光発電パネルが発電した電力を蓄えるためのバッテリーが設けられた請求項１〜３いずれか記載のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法。
【請求項５】
照明装置が、三原色の光源が組み合わされて、それぞれの色の光源の照度を独立して制御することが可能なものとされ、
調光手段が、照明装置の光源の照度を色ごとに調節するものとされた
請求項１〜４いずれか記載のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法。
【請求項６】
照明装置が、光源に発光ダイオードを用いたものとされた請求項１〜５いずれか記載のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法。
【請求項７】
屋根用面材又は壁用面材が、光拡散面材、透光面材又は遮光面材のいずれかとされた請求項１〜６いずれか記載のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農地で作物を栽培しながら、その農地で太陽光発電を行うソーラーシェアリングにおける作物栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農地に設置した架台上に太陽光発電パネルを設置し、その太陽光発電パネルの下側の地面で作物を栽培するソーラーシェアリングは、架台の設置が農地転用に当たるとして、嘗ては認められていなかった。しかし、近年、農林水産省が農地転用の規制を緩めたことに伴い、ソーラーシェアリングを行う農家が増えつつある。このソーラーシェアリングにより、農地の収益性が高まり、農業に従事する人の減少や、耕作放棄地の増加に歯止めがかかることが期待されている。
【０００３】
しかし、ソーラーシェアリングでは、作物を栽培する地面の上方が太陽光発電パネルで覆われて、農地に日陰が形成される。このため、ソーラーシェアリングでは、レタスやキノコ類等、成長に大量の光を必要としない作物（光飽和点が低い作物）は栽培することができても、トマト等、成長に大量の光を必要とする作物（光飽和点が高い作物）は栽培することが難しかった。従来のソーラーシェアリングでは、太陽光発電パネルの下側の地面に５０ｋｌｘの光が届くなら、光飽和点が５０ｋｌｘ以下の作物を栽培するということが一般的となっている。
【０００４】
このような実情に鑑みてか、これまでには、特許文献１や特許文献２に示されるように、ソーラーシェアリングにおいて、太陽光発電パネルの下面側に発光ダイオードからなる照明を設けることも提案されている。特許文献１や特許文献２には、照明を設けることによって、太陽光の不足を補い、作物の成長が阻害されないようにすることが可能になる旨が記載されている（例えば、特許文献１の段落０００４等を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−０９３８５３号公報
【特許文献２】特開２０１８−０９３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１や特許文献２のソーラーシェアリングでは、作物を栽培する空間（栽培空間）の上方が太陽光発電パネルで覆われた状態となる一方、栽培空間の側方は解放された状態となっている。このため、栽培空間の側方から雨水や風が入り込んで作物の栽培に悪影響が及ぼされる虞があった。また、作物のなかには、照射光の管理だけでなく、温度や湿度を管理することが重要なものもある。この点、特許文献１や特許文献２のソーラーシェアリングでは、照射光の管理は行うことができても、温度や湿度までも管理することはできなかった。
【０００７】
作物への照射光の光量や、作物へ与える水の量や、栽培空間の温度や湿度を管理する管理栽培は、通常、屋内の栽培工場（閉鎖型の栽培工場）で行われる。しかし、閉鎖型の栽培工場による栽培（以下において「工場栽培」と呼ぶことがある。）は、設備の導入コストが高いことに加えて、ランニングコストも高い。このため、工場栽培で採算をとろうとするとかなり大規模な設備を建設する必要があり、一般的な農家では工場栽培を導入することが難しい。また、工場栽培は、培地として土壌を利用するものではないため、培地として土壌を利用する栽培方法に慣れている一般的な農家がそれまでの経験で得た栽培に関する知識が工場栽培に通用するとは限らない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、光飽和点が低い作物を栽培することができるだけでなく、工場栽培のような管理栽培を行うことができるソーラーシェアリングにおける作物栽培方法を提供するものである。また、導入コストやランニングコストが安く、小規模な農地でも採算をとることができるソーラーシェアリングにおける作物栽培方法を提供することも本発明の目的である。さらに、培地として土壌を利用する栽培方法に慣れている一般的な農家がそれまでの経験で得た知識を活用することができるソーラーシェアリングにおける作物栽培方法を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、
地面から所定の高さに支持された複数組の太陽光発電パネル群の下側におけるむき出しの地面で作物を栽培するソーラーシェアリングにおける作物栽培方法であって、
隣り合う太陽光発電パネル群の隙間を屋根用面材で覆って、
太陽光発電パネル群又は屋根用面材の下側空間（以下において「栽培空間」と云う。）の側方を壁用面材で囲うとともに、
栽培空間で栽培される作物に補助光を照射するための複数の照明装置を、栽培空間に設ける
ことを特徴とするソーラーシェアリングにおける作物栽培方法
を提供することによって解決される。
【００１０】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法では、作物に補助光を照射する照明装置を栽培空間に設けているため、太陽光発電パネル群の下側の栽培空間では、光飽和点が低い作物（レタスやキノコ類等）だけでなく、光飽和点が高い作物（トマト等）を栽培することも可能になる。したがって、ソーラーシェアリングでありながら、幅広い種類の作物を栽培することが可能になる。
【００１１】
また、本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法では、栽培空間の上方が太陽光発電パネルや屋根用面材で覆われるとともに、栽培空間の側方が壁用面材で囲われた状態となっている。このため、屋外設備でありながら、栽培空間を外部から閉鎖された状態とし、工場栽培のような管理栽培を行うこと（ソーラーシェアリングの栽培工場化）が可能になる。それにもかかわらず、設備としては、非常に簡素で導入コストやランニングコストが安いため、小規模な農地でも採算をとることができる。したがって、一般的な農家でも導入することが可能である。加えて、大雨や強風による作物への被害を防ぎ、作物の収量を安定させることも可能である。
【００１２】
さらに、本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法は、むき出しの地面で作物を栽培する（培地として土壌を利用する）ものであるため、培地として土壌を利用することに慣れている一般的な農家がそれまでの経験で得た知識を活用することができるものとなっている。したがって、栽培工場化されたソーラーシェアリングの導入に対する農家の心理的な負担を軽減することも可能になる。
【００１３】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法において、屋根用面材や壁用面材は、面状（板状又はシート状等）の部材であれば特に限定されない。例えば、屋根用面材又は壁用面材として、半透明のナミイタ等、光を拡散する面材（光拡散面材）を用いると、屋根用面材又は壁用面材に当たった太陽の光を拡散しながら栽培空間に導き入れることが可能になり、栽培空間を柔らかな光で均一に照射することが可能になる。また、屋根用面材又は壁用面材として、透明なアクリル板やビニールシート等、それに当たった光の大部分を透過する面材（透光面材）を用いると、栽培空間に多くの光を導き入れることが可能になる。さらに、屋根用面材又は壁用面材として、遮光プレートや遮光シートや遮光ネット等、光を遮る面材（遮光面材）を用いると、照明装置からの光のみで作物を栽培することが可能になる。
【００１４】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法においては、栽培空間で栽培される作物に水を供給するための潅水手段を設けることが好ましい。というのも、本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法では、上記のように、栽培空間が閉鎖された状態となり、栽培空間に雨が降り注がない状態となっている。この点、栽培空間に潅水手段を設けることで、作物に水を供給するだけでなく、作物に供給する水の量を厳密に管理することも可能になるからである。
【００１５】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法においては、栽培空間の温度又は湿度を調節するための空調手段を設けることも好ましい。というのも、本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法では、既に述べたように、栽培空間が閉鎖された状態になるところ、栽培空間に空調手段を設けることで、栽培空間の温度や湿度を厳密に管理することが可能になるからである。この構成は、季節作物を本来の収穫期とは異なる時期に収穫する場合に特に好適に採用することができる。
【００１６】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法においては、太陽光発電パネルが発電した電力を蓄えるためのバッテリーを設けることも好ましい。これにより、照明装置から作物に照射される補助照明の電力をピークシフトするだけでなく、電気代を安く抑えることも可能になる。例えば、太陽が出ている間は、照明装置をオフにするか暗くするかして、作物に照射される光が主に屋根用面材等を透過してくる光となるようにするとともに、日没からの数時間を、バッテリーに蓄えられた電力で照明装置が明るく点灯するようにすることもできる。日没から数時間も経過すると、商用電力は割安な深夜料金となるため、深夜料金となる時間に、照明装置の駆動電力を商用電力に切り替えることで、電気代を抑えながら最大で２４時間作物に光を照射することができる。このとき、作物に光を照射する時間帯や光量をコントロールすると、作物の育成スピードを管理して、作物の市場への出荷時期をコントロールできるようになり、よりアクティブな農業を実現することが可能になる。この構成は、将来的に、太陽光発電の売電価格が買電価格を下回った場合や、太陽光発電設備の償却が終わった場合に好適に採用することができる。
【００１７】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法においては、照明装置を、三原色の光源が組み合わされて、それぞれの色の光源の照度を独立して制御することが可能なものとし、調光手段を、照明装置の光源の照度を色ごとに調節するものとすることも好ましい。これにより、照明装置から照射される光の色を、例えば、朝の光と昼の光とで変化させるといったこと等ができるようになり、作物の育成スピードをより厳密に管理することが可能になる。
【００１８】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法においては、照明装置を、光源に発光ダイオードを用いたものとすることも好ましい。これにより、照明装置を長寿命なものとして、光源の交換頻度を減らし、照明装置のメンテナンスコストを抑えることが可能になる。また、照明装置を省電力のものとして、電気代を抑えることも可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によって、光飽和点が低い作物を栽培することができるだけでなく、工場栽培のような管理栽培を行うことができるソーラーシェアリングにおける作物栽培方法を提供することが可能になる。また、導入コストやランニングコストが安く、小規模な農地でも採算をとることができるソーラーシェアリングにおける作物栽培方法を提供することも可能になる。さらに、培地として土壌を利用する栽培方法に慣れている一般的な農家がそれまでの経験で得た知識を活用することができるソーラーシェアリングにおける作物栽培方法を提供することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法で作物を栽培している様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。以下で述べる構成は、飽くまで好適な一実施態様に過ぎず、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更することができる。図１は、本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法で作物１を栽培している様子を示した図である。
【００２２】
本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法は、図１に示すように、地面２から所定の高さに支持された複数組の太陽光発電パネル群１０の下側におけるむき出しの地面２で作物１を栽培するものとなっている。それぞれの太陽光発電パネル群１０は、複数枚の太陽光発電パネルを横方向（図１の紙面に垂直な方向）や縦方向（図１の太陽光発電パネル群１０の傾斜に沿った方向）に並べて構成されている。太陽光発電パネル群１０は、「太陽光発電アレイ」と呼ばれることもある。本実施態様においては、上下方向に立てた複数本の支柱２１や複数本の桟２２等の構造材を組み合わせることにより構成した架台２０の上側に、太陽光発電パネル群１０を設置している。
【００２３】
太陽光発電パネル群１０は、水平に配してもよいが、北半球でソーラーシェアリングを実施する場合には、通常、南向きに傾斜した状態で設けている。これにより、太陽３からの光が太陽光発電パネル群１０に垂直に近い状態で入射するようにして、太陽光発電パネル群１０の発電量を増大させることができる。また、太陽光発電パネル群１０の表面を雨水が流れ落ちやすくして、太陽光発電パネル群１０の表面にゴミ等が付着しにくくすることも可能になる。太陽光発電パネル群１０の傾斜角度は、ソーラーシェアリングを実施する場所の緯度等によっても異なるが、日本においては、概ね１０〜４０°の範囲とされる。ソーラーシェアリングを南半球で実施する場合には、太陽光発電パネル群１０は、通常、北向きに傾斜した状態に設けられる。
【００２４】
それぞれの太陽光発電パネル群１０は、後側（北側）の太陽光発電パネル群１０の受光面に、前側（南側）の太陽光発電パネル群１０の影が形成されないように、前後方向（南北方向）に隣り合う太陽光発電パネル群１０の間には、隙間（幅Ｗ２で示される隙間）が設けられる。前後方向に隣り合う太陽光発電パネル群１０の隙間の幅Ｗ２は、太陽光発電パネル群１０の傾斜角度によっても異なる。すなわち、太陽光発電パネル群１０の傾斜角度が小さい場合（０°に近い場合）には、前後方向に隣り合う太陽光発電パネル群１０の隙間の幅Ｗ２は狭くすることができ、太陽光発電パネル群１０の傾斜角度が大きい場合（９０°に近い場合）には、前後方向に隣り合う太陽光発電パネル群１０の隙間の幅Ｗ２は広くする必要が生じる。本実施態様において、前後方向に隣り合う太陽光発電パネル群１０の隙間の幅Ｗ２は、それぞれの太陽光発電パネル群１０の前後方向の幅Ｗ１と略等しくしている。
【００２５】
前後方向に隣り合う太陽光発電パネル群１０の隙間は、屋根用面材３０で覆われて塞がった状態となっている。このため、作物を栽培する栽培空間αの上方は、この屋根用面材３０と太陽光発電パネル群１０とによって覆われた状態となっている。それぞれの屋根用面材３０は、太陽光発電パネル群１０とは逆に、北向きに傾斜した状態で配されている。このため、屋根用面材３０に落ちた雨水も屋根用面材３０の表面を流れ落ちるようになっている。屋根用面材３０と太陽光発電パネル群１０とが落ち込む境界部分には、雨樋４０を設けており、屋根用面材３０や太陽光発電パネル群１０から流れ落ちる雨水をこの雨樋４０で受けることができるようにしている。雨樋４０に落ちた雨水は、図示省略の雨水貯留槽に流れ込むようになっている。
【００２６】
栽培空間αは、その上方を屋根用面材３０と太陽光発電パネル群１０で覆われているだけでなく、その側方を壁用面材５０で覆われた状態となっている。図１においては、西側を覆う壁用面材５０（図１の紙面奥側に位置する壁用面材５０（同図において網掛けハッチングで示した部分））のみを図示しているが、栽培空間αの東側（図１の紙面手前側）や、栽培空間αの南側（図１の紙面の左側）や、栽培空間αの北側（図１の紙面の右側）等も、同様に壁用面材５０で覆われている。このため、栽培空間αは、その周囲を壁用面材５０で囲まれた状態となっている。屋根用面材３０や壁用面材５０は、面状（板状又はシート状等）の部材であれば特に限定されない。屋根用面材３０及び壁用面材５０としては、光拡散面材（半透明のナミイタ等）や、透光面材（透明なアクリル板やビニールシート等）や、遮光面材（遮光プレートや遮光シートや遮光ネット等）が例示される。
【００２７】
屋根用面材３０及び壁用面材５０として光拡散面材を用いると、太陽３の光を屋根用面材３０や壁用面材５０を通じて拡散しながら（散乱させながら）栽培空間αに導き入れることができる。作物１に直射日光を当てるのではなく、上記のように拡散光（散乱光）が当たるようにすることで、作物１の強光ストレスを軽減することが可能になる。これに対し、屋根用面材３０及び壁用面材５０として透光面材を用いると、屋根用面材３０や壁用面材５０を通じて栽培空間αに強い光を多く導き入れることができ、逆に、屋根用面材３０及び壁用面材５０として遮光面材を用いると、太陽３の光が屋根用面材３０や壁用面材５０を通じて栽培空間αに入り込まないようにすることができる。屋根用面材３０や壁用面材としていずれを用いるかは、栽培空間αで栽培する作物１の種類に応じて適宜決定する。例えば、椎茸のように光飽和点の低い作物を栽培する場合には、屋根用面材３０及び壁用面材５０を遮光面材（遮光率９５％の遮光ネット等）とし、トマトのように光飽和点の高い作物を栽培する場合には、屋根用面材３０及び壁用面材５０を光拡散面材（半透明のナミイタ等）とするといった具合である。
【００２８】
栽培空間αには、複数の照明装置６０が設けられている。既に述べたように、一般的なソーラーシェアリングでは、栽培できる作物が光飽和点の低いものに制限されるという欠点がある。この点、栽培空間αに照明装置６０を設け、この照明装置６０からの光（補助光）を作物１に照射することで、栽培空間αでは、光飽和点が低い作物だけでなく、光飽和点が高い作物を栽培することも可能となっている。照明装置６０は、白熱電球や蛍光灯を用いてもよいが、寿命や省電力等を考慮すると、発光ダイオードを光源とするものを用いることが好ましい。この場合には、照明装置６０を、赤色の発光ダイオードと、青色の発光ダイオードと、緑色の発光ダイオードとが組み合わされたものとすることもできる。この照明装置６０は、各色の発光ダイオードの照度を独立して制御することができ、朝の光や昼の光等の微妙な変化を再現することができるものとなっている。したがって、作物１の育成スピードを厳密に管理することが可能となっている。
【００２９】
照明装置６０は、専ら商用電源により点灯されるようにしてもよいが、将来的に、太陽光発電の売電価格が買電価格を下回った場合や、太陽光発電設備の償却が終わった場合には、太陽光発電パネル群１０が発電した電力をできるだけ用いるようにした方が経済的である。ただし、太陽光発電パネル群１０が発電した電力を逐次的に用いるようにすると、太陽光発電パネル群１０が発電している間（太陽３が出ている間）しか照明装置６０を点灯することができない。このため、本実施態様においては、太陽光発電パネル群１０が発電した電力を、図示省略のバッテリーに蓄えることができるようにするとともに、このバッテリーに蓄えた電力を適宜用いることで、照明装置６０を点灯するようにしている。これにより、照明装置６０から作物１に照射される補助照明の電力をピークシフトするだけでなく、電気代を安く抑えることもできるようにしている。
【００３０】
具体的には、太陽３が出ている間は、照明装置６０を消灯（若しくは低めの照度で点灯）し、作物１に照射される光が主に屋根用面材３０や壁用面材５０を透過してくる光となるようにするとともに、日没からの数時間を、上記のバッテリーに蓄えられた電力で照明装置６０が点灯（若しくは太陽３が出ているときよりも高めの照度で点灯）するようにするようにし、商用電源の電気代が割安な深夜料金となる時間帯になると、照明装置６０の駆動電力を商用電源に切り替えるようにしている。このような照明装置６０の駆動電力の切り替えや、照明装置６０の照度の制御は、図示省略のコントローラによって行われる。照明装置６０を、上記のように複数色の発光ダイオードの照度を独立して制御できるものとした場合における各色の発光ダイオードの照度の制御もこのコントローラによって行われる。これにより、作物１の育成スピードを管理して、作物１の市場への出荷時期をコントロールしやすくなり、よりアクティブな農業を実現することが可能になる。
【００３１】
上記のコントローラは、予め定められた時間に応じて、照明装置６０の駆動電力の切り替えや、照度の制御を行うものとしてもよい。しかし、日の出の時間や日没の時間は、季節や場所によって変化する。また、時間に基づく制御のみでは、曇りや雨等の日照不足の状態を判別することができず、その結果、作物１への光が不足する虞もある。この点、栽培空間αの照度を検出するための照度検出手段（図示省略）を設けて、この照度検出手段が検出した栽培空間αの照度に応じて照明装置６０の切り替えや照度を制御するようにすることもできる。これにより、作物１へ照射される光の量をより厳密に制御することが可能になる。
【００３２】
ところで、本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法では、栽培空間αが太陽光発電パネル群１０や屋根用面材３０や壁用面材５０で閉鎖された状態となるため、栽培空間αに雨水が降り注がない状態となっており、そのままでは、作物１に十分な水分を供給できない状態となっている。このため、成長に水分をあまり必要としない一部の作物を栽培する場合を除いて、人工的に潅水を行う必要がある。したがって、本実施態様においては、栽培空間αで栽培される作物１に水４を供給するための潅水手段７０を設けている。これにより、作物１に水を供給するだけでなく、その水の量を厳密に管理することも可能となっている。潅水手段７０は、専ら水道水を利用するものであってもよいが、上述した雨水貯留槽に蓄えられた雨水を利用することで水道水を節約することが可能になる。
【００３３】
また、本発明のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法では、栽培空間αが太陽光発電パネル群１０や屋根用面材３０や壁用面材５０で閉鎖された状態となるため、栽培空間αに図示省略の空調手段を設けることで、栽培空間αの温度や湿度を調節することも可能である。これにより、作物１の育成スピードをより管理しやすくなる。将来的に、太陽光発電の売電価格が買電価格を下回った場合や、太陽光発電設備の償却が終わった場合には、上記の照明装置６０と同様、この空調手段を、太陽光発電パネル群１０が発電した電力で駆動するようにすると、電気代を節約することができる。
【００３４】
以上のように、本実施態様のソーラーシェアリングにおける作物栽培方法は、作物１に照射する光の量や、作物１に供給する水の量や、栽培空間αの温度や湿度を、工場栽培と同様に管理することができ、農業収益の向上と安定化が見込めるものとなっている。にもかかわらず、その設備は、工場栽培と比較して非常に簡素であり、導入コストやランニングコストが安価である。このため、小規模な農地でも採算をとることが十分に可能である。したがって、小規模な企業や個人でも導入することが十分に可能なものとなっている。また、むき出しの地面２で作物１を栽培する（培地として土壌を利用する）ものであるため、培地として土壌を利用することに慣れている一般的な農家がそれまでの経験で得た知識を活用することができるものとなっている。
【符号の説明】
【００３５】
１    作物
２    地面
３    太陽
４    水
１０    太陽光発電パネル群
２０    架台
２１    支柱
２２    桟
３０    屋根用面材
４０    雨樋
５０    壁用面材
６０    照明装置
７０    潅水手段
α    栽培空間
【図１】
2020010632.tif 000003