◼ 自然エネルギー活用レポート No.20

ダムに５万枚の太陽光パネルを浮かべて発電
千葉県・市原市に日本最大の水上メガソーラー

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概要

東京湾から近い千葉県の丘陵地帯に、日本で最大の水上メガソーラーが 2018 年 3 月に運転を開始した。
そこには東京湾岸の工業地帯に水を送るダムがある。ダム湖の水面の 30％を利用して、約 5 万枚の太陽光パネルを設置した。最大出力は 13.7 メガワットに達する。太陽光パネルは軽量のフロートの上に搭載して水面に浮かべる。さらにフロートが移動しないように、約 500 本のアンカーをダムの湖底に打ち込んだ。ダムを管理する千葉県の水道局が環境負荷の軽減や水質の改善を図るため、公募を通じて事業者を選定して計画を推進した。水道局は年間 2000 万円を超える納付金を 20 年間にわたって事業者から得ることができ、県内の工業用水道設備の維持管理に生かす。

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基本データ
事業者
発電所名

①運営体制
運転開始
建設

京セラ TCL ソーラー千葉・山倉水上メガソーラー
発電所
2018 年 3 月 5 日
京セラコミュニケーションシステム事業者の所在地

東京都千代田区神田練塀町 3

発電所の所在地

千葉県市原市山倉地先

発電所の体制電気主任技術者（常駐）

運転・保守

京セラソーラーコーポレーション
太陽光パネル：京セラ/多結晶

太陽光パネル、フロート、接続
機器構成

箱、パワーコンディショナー、変圧器

シリコン（270W）/5 万 904 枚、メーカー/製品/

フロート：シエル・テール

台数/Hydrelio システム、パワーコン
ディショナー：SMA/SUNNY

②発電設備

③収支計画

CENTRAL 500CP-JP/23 台
最大出力13.7MW

送電出力

11.5MW

年間発電量

1617 万 kWh （想定）

設備利用率16％ （送電出力ベース）

電力供給先

東京電力エナジーパートナー

FIT 認定取得

2015 年 2 月 13 日

事業費

非公表

事業期間

20 年

年間売上高

非公表 （約 5 億円、推定）

運転維持費

非公表

年間売電量

1617 万 kWh （想定）

売電単価32 円/kWh

投資回収年数非公表

資金調達先

東京センチュリー、京セラ
補助金なし11．発電事業の経緯
千葉県の中部に位置する市原市は西側に東京湾があり、京葉工業地帯の一角を占める。沿岸部には大規模な石油コンビナートや火力発電所が建ち並ぶ。大量の水を使う工業地帯に安定して水を供給するため、湾岸から 5 キロメートルほど東の丘陵に「山倉ダム」が 1963 年（昭和 38 年）に造られた（図 1）。貯水量は 440 万立方メートルにのぼり、ダム湖の面積は約 60 ヘクタール（0.6 平方キロメートル）に及ぶ。

図 1◇千葉県の川とダム（県北部を除く）。出典：千葉県総合企画部水政課
千葉県では 2011 年 3 月の東日本大震災によって県内が電力不足に見舞われたことから、エネルギーの分散確保や地域経済の活性化を目的として、自然エネルギーの推進プロジェクトチームを同年 7 月に立ち上げた。このプロジェクトの中で最大の案件が、山倉ダムの水面を利用した太陽光発電事業である。
山倉ダムを管理する千葉県の水道局（2019 年 4 月 1 日から企業局に改称）は、水面を利用した太陽光発電の技術が進展してきたことに着目した。
「埼玉県などで水上メガソーラーの事例が出始めていたこともあり、水面の面積が大きい山倉ダムを対象に計画づくりを進めた」（水道局工業用水部の小菅満氏）。

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写真 1◇山倉ダムの概要（現地の案内板）
ただし水道局には水上メガソーラーの建設ノウハウはないために、事業者から企画提案を募って建設・運営を任せる方式を選んだ。その条件の 1 つとして、環境に配慮する観点から、太陽光パネルを設置できる面積を水面全体の 30％に相当する 18 ヘクタールに制限した。
2014 年 10 月に公募を開始したところ、2 社から提案が届いた。選定委員会の審査をもとに、京セラ
TCL ソーラーを事業者に選定した。ダム湖の水面に約 5 万枚の太陽光パネルを設置して、出力 13.7MW（メガワット＝1000 キロワット）の発電設備を建設する。日本で最大の水上メガソーラーである。
さらに水道局に対して年間 2170 万円（税抜き）の納付金を支払う条件が盛り込まれた。
「工業用水を管理する部門から見て、十分にメリットがある提案だった。新たな収入を工業用水道設備の維持管理などに生かせる」（小菅氏）。
事業者に選ばれた京セラ TCL ソーラーは、太陽光パネルのメーカーである京セラと金融・サービスの東京センチュリーが 2012 年に共同で設立した太陽光発電の専門会社である。陸上と水上のメガソーラーを全国各地に展開している。2019 年 1 月の時点で山倉ダムを含む 11 カ所の水上メガソーラーを運転中だ。山倉ダムを除く 10 カ所は農業用ため池を利用している。

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山倉ダムの水上メガソーラーのプロジェクトマネージャーを務めた東京センチュリーの上杉茂夫氏（環境エネルギー第一部 営業第一グループ マネージャー）によると、「公募の条件である 18 ヘクター
ルの面積の中に、最大限に太陽光パネルを置けるように工夫して設計した」。
ダム湖の大きな出島には「千葉こどもの国キッズダム」がある。出島が突き出ている部分を回避しながら、ダム湖の形に沿って太陽光パネルを設置する必要があった。本来は長方形に太陽光パネルを配置する方法が最も効率的だが、ジグザグ状に不規則な配置をとらざるを得なかった（図 2）。

図 2◇太陽光パネルの設置場所。発電した電力を変電する設備は陸上の 3 カ所に分散（赤で表示）
出典：京セラ TCL ソーラー建設工事は京セラコミュニケーションシステムが請け負い、2015 年 12 月に着工した。水上に太陽光パネルを設置する場合に、陸上と大きく違う点が 2 つある。1 つは水に浮くフロートの上に太陽光パネルを搭載する。もう 1 つはフロートが水面を移動しないように、湖底にアンカーを打ち込んで、そこからワイヤーでフロートと接続する必要がある。

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フロートはフランスのシエル・テール社の製品を採用した。2 種類のフロートを組み合わせる方式で、メインフロートの上に太陽光パネルを搭載して、セカンドフロートで前後左右のメインフロートと接続する構造だ（図 3）。メインフロートは傾斜角が 12 度で造られている（写真 2）。太陽光パネルによる影の範囲や、下から風を受けた時の影響も考慮して、最も効率よく発電できる角度になっている。

図 3◇太陽光パネルとフロートの組み合わせ。出典：シエル・テール・ジャパン

写真 2◇水上に設置する太陽光パネルとフロート。傾斜角は 12 度

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フロートを固定するためのアンカーは、合計で約 500 本にのぼった。先端部が五角形の「マンタレイ・アースアンカー」（写真 3）を湖底に打ち込み、長いワイヤーを 45 度の状態で引っ張って外周のフロートに接続する（図 4）。約 500 本のアンカーを格子状に配置して、フロート全体の負荷を分散できるようにした。

写真 3◇湖底に打ち込むアンカー
先端の五角形の部分を打ち込むと、地中で水平になって抜けにくくなる

図 4◇アンカーの設置状況
出典：京セラ TCL ソーラー（設置イメージの画像は MacLean Civil Products）

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アンカーを設置する作業はダイバーの仕事になる。ここで難問が発生した。山倉ダムの水深は 10 メートル以上ある。潜水士の資格を持つダイバーが水深 10 メートル以上の場所で作業を実施する場合には、危険を回避するために制約条件が多くなる。例えば高い水圧による障害を防止するための救急設備を常に利用可能な状態で準備することが義務づけられている。
「作業を依頼できるダイバーの数も少ないことがわかった」（上杉氏）。
京セラ TCL ソーラーは山倉ダムの工事を開始する時点で、農業用ため池を利用した水上メガソーラーを兵庫県内の 3 カ所で完成させていた。農業用ため池の水深は 3～4 メートル程度が多く、水深 10 メートル以上の場所で工事に取り組むケースは山倉ダムが初めてだった。
そこで千葉県の水道局に相談して、アンカーを設置する期間だけダムの水を減らして水深を 10 メートル未満に抑えた。工業用水の利用者に対しては水道局の担当者から、供給する水量に影響が及ばないことを説明して理解を得た。約 500 本のアンカーを設置する作業には合計 3 カ月かかった（写真 4）。

写真 4◇工事の状況（1）。出典：京セラ TCL ソーラー7

アンカーの設置後に、フロートに搭載した太陽光パネル 14 枚を組み上げて台船で水上に運び、湖底のアンカーとワイヤーでつないでいく（写真 5）。さらに発電した電力を変換するパワーコンディショナーを陸上に設置して、水上の発電設備とケーブルで接続した。最後に東京電力パワーグリッドの送電線に接続する工事を完了するまで、工期は 2 年間に及んだ。

写真 5◇工事の状況（2）。出典：京セラ TCL ソーラーこのプロジェクトは千葉県の水道局が公募して実施するもので、許認可の面では問題は生じなかった。
ただし山倉ダムには周囲に遊歩道があり、近隣の住民の散歩コースになっている。住民からは散歩の途中で利用できるように、公衆トイレの新設を求められた。水道局は公募の条件として、公衆トイレの設置を事業者に義務づけた。
発電設備の建設を開始する前に、地元の町内会を対象に説明会を開いた。参加した住民のあいだから、水面に太陽光パネルが並ぶと景色が変わるので困る、という意見も出た。景観に対する影響が小さいことを説明して納得してもらう必要があった。建設工事が完了した時点で再び住民向けの説明会を開き、設備や景観を確認してもらった。公衆トイレは発電所の事務所の横に設置した。

8公募から 3 年 5 カ月が経過した 2018 年 3 月 5 日に、「千葉・山倉水上メガソーラー発電所」は運転を開始した（写真 6）。水道局の小菅氏によると、「発電所が運転を開始して以降、これまでに住民から苦情は寄せられていない」。

写真 6◇上空から見た「千葉・山倉水上メガソーラー発電所」の全景
ダム湖の外周に遊歩道があり、出島には「千葉こどもの国キッズダム」がある
出典：京セラ TCL ソーラー9

2．発電事業の詳細
広大な山倉ダムの北側の水面に、5 万 904 枚の太陽光パネルが浮かんでいる（写真 7、8）
。1 枚あたりの出力は 270 ワットで、合計すると約 13.7MW になる。

写真 7◇太陽光パネルはダム湖の北側に設置。出典：京セラ TCL ソーラー写真 8◇ダム湖の水面に並ぶ太陽光パネル。傾斜角は南向き 12 度

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太陽光パネルで発電した電力は、接続箱で集約してから地上までケーブルで送る（写真 9、10）。合計
5 万枚以上の太陽光パネルを 3 つの区画に分けて、地上にある 3 カ所の変電設備で直流から交流に変換する。

写真 9◇太陽光パネルの設置状態。パネルを搭載したフロートを前後左右に連結
左上に見える四角い装置は、太陽光パネルから電力を集めてケーブルに送る接続箱

写真 10◇太陽光パネルと地上の変電設備を接続するケーブル
3 カ所の変電設備の送電出力を合計すると 11.5MW になる。太陽光パネルの総出力 13.7MW と比べると 84％に抑えられている。発電出力が送電出力を上回る過積載の状態で、太陽光発電の出力がピークにならなくても効率よく変電して送電する構成である。

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水上の太陽光パネルからケーブルで陸上に送られてきた電力は、パワーコンディショナーで直流から交流に変換する。パワーコンディショナー1 台あたりの出力は 500kW（キロワット）である。3 カ所に分散する変電設備に合計 23 台のパワーコンディショナーが設置されている（写真 11）。

写真 11◇太陽光で発電した直流の電力を交流に変換するパワーコンディショナー
さらに 3 カ所の変電設備のうち 1 カ所には、発電所全体の電力を集約する特別高圧変電所が隣接している（写真 12）。変電設備から送られてくる 6600 ボルトの電力を 15 万 4000 ボルトに昇圧してから、約 1 キロメートル先にある東京電力パワーグリッドの送電線の鉄塔まで地下ケーブルで送る。

写真 12◇発電所全体の電力を集約して送電線に送る特別高圧変電所

12日本最大の水上メガソーラーから送電する電力量は、年間に 1617 万 kWh（キロワット時）を見込んでいる。
「運転を開始してから、ほぼ想定どおりの天候が続いていて、発電量は計画どおりに推移している」（東京センチュリーの上杉氏）。固定価格買取制度の認定を 2014 年度に取得して、1kWh あたり 32 円（税抜き）で売電できる。想定通りの発電量を維持できれば、年間の売電収入は 5 億円を超える。
数多くの水上メガソーラーを開発してきた上杉氏によると、陸上に発電設備を建設する場合と比べてコストはほとんど変わらない。
「太陽光パネルを搭載するフロートは、陸上用のアルミ架台よりも価格が高い。水上では保守・点検にボートを出して作業するコストも必要になる。その代わりに土地を造成しなくて済むメリットがある。最近は陸上で太陽光発電を実施できる場所が限られてきて造成費が上昇している。全体で見れば、陸上と水上で同じくらいのコスト水準になってきた」。
陸上・水上に限らず、最近の発電事業でコスト増加の要因になるのが、送電線に接続するための工事費である。山倉ダムのケースも例外ではなかった。東京電力パワーグリッドに接続を申し込んだところ、発電所から約 1 キロメートルの距離にある送電線につなぐためには、新たに鉄塔を建てる必要があるとの回答が返ってきた。
「請求された工事費は目が飛び出るような金額だった。落札後でプロジェクトが進んでいたため、ほかのコストを削減するしか解決策はなかった」（上杉氏）。送電線の工事費に伴うコストの超過分は機器メーカーと工事会社のコスト削減努力で何とか乗り切った。
水上の太陽光発電は暑い夏の期間に、陸上と比べて出力が大きくなると言われている。太陽光パネルは表面の温度が高くなると、出力が低下する特性があるためだ。水上では冷却効果により、温度の上昇を防いで出力の低下を抑えることができる。
ただし実際にどのくらいの効果をもたらすかは、機器で計測して陸上と比較してみないとわからない。
「太陽光パネルの出力は天候による影響が大きいため、水上の冷却効果は限定的と考えている。当社では陸上と同じ設備利用率を想定して、保守的な事業計画を作っている」（上杉氏）。
水上でも陸上と同様に、安全性の確保と環境に対する配慮が欠かせない。安全面では、災害対策として地震・台風・大雨に備える必要がある。特に水上では強風が最大の問題になる。
「水面に波が発生することがあり、強烈な風が太陽光パネルの下から吹き上がると転覆する恐れもある」（電気主任技術者として発電所に常駐する京セラソーラーコーポレーションの原正範氏）。発電所の設備全体を国の基準に従って設計することで安全性を確保した。

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環境面では、水質・生態系・景観に対する影響が考えられる。水質に関しては、水面の一部を太陽光パネルで覆うことによって改善効果を期待できる。ダムのように水が溜まる場所では、太陽光による光合成で藻が繁殖して水質を悪化させる問題がある。水面に太陽光パネルを設置すると、光合成を抑制できる可能性が大きい。
山倉ダムでは川から取り込んだ水が工業用水として出ていくまでのあいだに、藻の影響などによって水の pH 値が上昇する（アルカリ性が強まる）。
そこで pH 値を下げるために薬品を投入する必要があるが、太陽光発電を実施してから pH 値の上昇が小さくなって薬品の投入量が減っている。
「ただし水質に影響を与える要因はさまざまあるため、太陽光パネルによる改善効果があるかどうか一概には言えない。今後も定期的に水質を調査して状況を見ていきたい」（水道局の小菅氏）。
鳥類はカモやサギなどの水鳥が生息している（写真 13）。発電所の建設工事を開始する前に、事業者の京セラ TCL ソーラーが生態調査を 3 回にわたって実施した。運転開始後も調査を継続して水道局に報告することになっている。
「現地で見る限り、以前と比べて鳥の数が減っている様子はない。むしろ太陽光パネルやフロートなどに鳥がとまれるようになり、数が増えたと思う」（小菅氏）。

写真 13◇水上の発電設備に集まる水鳥（カモ）数多くの鳥が生息することで、太陽光パネルの表面は鳥のフンで汚れる。鳥の数が増えればフンの量も増えるが、今のところ清掃作業は実施していない。
「雨が降ればパネル表面の汚れは落ちるため、発電には影響しないと考えている」（上杉氏）。
5 万枚以上ある太陽光パネルのほかに接続箱やアンカーなどを含めて、定期点検は月に 1 回の頻度で実施している。毎月の点検に 4 日間かけて、保守会社の担当者がボートに乗って作業する。

14太陽光パネルによる景観の問題は、個人によって見方が分かれるところである。陸上のメガソーラーと比較すると、水上では太陽光パネルの傾斜角が小さいこともあり、ダムの周辺から見た色は一般的な黒さではなくて薄い灰色になる（写真 14）。水面の色に近いため、さほど目立たない印象だ。

写真 14◇ダム湖の周囲から見た水上の発電設備とはいえダム湖の水面に大量の設置物が存在して、景観が変わったことは確かである。発電所が運転を開始して 1 年近くが経過したが、ダムを管理する水道局には住民からクレームは来ていない。
自然エネルギーを活用した電力の供給によって、CO2 排出量を削減できる効果がある。水道局の収入や水質の改善など地域のメリットを加味すれば、景観の問題についても住民の理解を得ることは可能だろう。

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3．今後の計画
山倉ダムの水上メガソーラーは固定価格買取制度の 20 年間の買取期間が終了した後も運転を続ける方針だ。
「採用した京セラ製の太陽光パネルは、30 年後でも効率は落ちないと考えている。パワーコンディショナーを交換すれば、発電事業を継続できる。自然エネルギーの電力を地域内に供給する地産地消型の発電事業を目指したい」（東京センチュリーの上杉氏）。
買取期間の終了後も引き続き京セラ TCL ソーラーが運営する方法と、地域の事業者に発電設備を譲渡する方法の 2 つの案が考えられる。千葉県内で 4500 世帯分の電力を長期にわたって、自然エネルギーで安価に供給できればメリットは大きい。
山倉ダムでは太陽光パネルの設置範囲を水面全体の 30％に制限しているため、現状から増設することはできない。千葉県内には山倉ダムのほかに、工業用水用のダムが 2 カ所ある。南部の臨海工業地帯に水を供給する「豊英（とよふさ）ダム」と「郡（こおり）ダム」である（図 5）。

図 5◇千葉県の工業用水を供給するダム。出典：千葉県水道局工業用水部

16千葉県の水道局は、この 2 つのダムでも水上メガソーラーの可能性を検討した。しかし実行することは困難だった。豊英ダムは川に造ったダムで、水流があり、水位も大幅に変動する。水上メガソーラーではフロートをアンカーで固定する必要があるため、水位が変動するとフロートとアンカーをつなぐワイヤーがゆるみ、水上に組んだフロートが崩れてしまう可能性がある。
もう 1 つの郡ダムには、水流や水位の変動はほとんど生じない。川の水をせき止める方式ではなく、近くを流れる川に設けた取水場から導水管でダムまで水を引き込んでいるからだ。貯水池に近い状態で、ダム湖の水は安定している。山倉ダムも同様の取水方式を採用しているため、水上メガソーラーの設置が可能だった。
郡ダムの水面の面積は 36 ヘクタールで、山倉ダムの 6 割の広さである。水面の 30％を利用できれば、単純計算で 8.2MW の水上メガソーラーを建設できる。ところが水道局が郡ダムの太陽光発電を検討した時には、すでに送電線に空き容量がなく、新設する発電設備を接続できない状態になっていた。2 カ所目の水上メガソーラーを建設する構想は断念せざるを得ないのが現状だ。
東京電力パワーグリッドが公表している情報（2019 年 2 月 13 日時点）では、千葉県内で 2MW 以上の発電設備を新規に接続できる送電線は、北部の 1 系統を除いて空き容量がない、とされている。政府が 2018 年度から推進する系統運用の新ルール「日本版コネクト＆マネージ」を早急に実施して、平常時には空き容量がある送電線の有効活用を急ぐべきである。

＊本レポートの内容はヒアリング実施日（下記）の時点の情報です。
ヒアリング実施日：2019 年 1 月 10 日（千葉）、2 月 7 日（東京）
ヒアリング/レポート作成協力：京セラ TCL ソーラー、東京センチュリー、京セラソーラーコーポレーション
千葉県水道局
レポート作成者：石田雅也（自然エネルギー財団 自然エネルギービジネスグループマネージャー）©自然エネルギー財団

Renewable Energy Institute 201917