近年、ICT技術やAIなどを活用した事業が増えつつあり、農業でも取り入れられています。スマート農業は、このようなICTをはじめとしたデジタル技術を組み合わせたものを指し、人手不足の解消などが期待されています。一方で電力消費量が多く、電力の解決に太陽光発電の導入を検討しているところも増えてきています。
今回は、スマート農業とは何か、メリット・デメリットから導入事例まで詳しくご紹介していきます。スマート農業を取り入れたい方や農業の効率化について悩んでいる方などは、参考にしてみてください。
スマート農業とは？
スマート農業とは、ICT（Information and Communication Technology）や最新の技術を取り入れながら農作物の品質向上、作業の効率化を図る取り組みのことです。
たとえば、自動運転のトラクターをはじめとしたロボットなどを活用し、効率的に農作業を行うことで、人手不足や作業の負担を改善する取り組みが代表的です。またアプリなどに蓄積されたデータを活用した経営管理、ドローンや衛星を活用したデータ解析による、農作物の品質改善、病虫害の予測などの取り組みもあります。
スマート農業が必要とされる背景
農業分野では、担い手不足と農業に携わる人たちの高齢化、新規参入に関するハードルの高さなど、さまざまな問題を抱えています。こうした課題を解決する手段として、スマート農業が必要とされています。
農作業を支える熟練農業者は、高齢化が進んでいる状況です。しかし、人手不足は解消していないため、1人あたりの負担が大きく、作業効率の低下や農業離れにつながります。また、新規就農者は存在するものの、すぐに熟練農業者と同程度の知識や技術を持てるほど農業は簡単ではありません。また農作業そのものが重労働で、体力的な側面でも新規参入のハードルは高い分野といえます。
そこでスマート農業に注目が集まっています。
スマート農業は少ない人員でも効率的に農作業を進められる技術でもあり、労働力不足や作業負担に関する問題を改善することが期待されています。農作物の品質に関してはAIやデータを活用により、新規就農者をはじめとした経験の少ない農業者でも向上を図ることが可能です。スマート農業が進めば、農業分野への参入ハードルを下げ、より生産性を上げられるでしょう。
スマート農業の種類
スマート農業では、AIやICT、アシストスーツ、管理システム、ロボットなど、さまざまな技術が取り入れられています。主にスマートセンシング（センサーで測定すること）とロボット技術にわけられます。ここからは、スマート農業の種類と特徴について詳しく解説していきます。
スマートセンシングの活用
スマート農業で活用されている技術の1つが、スマートセンシングです。
スマートセンシングでは、ビッグデータ（人には処理できないほどの巨大なデータ群）やAI（人工知能）、ICT（情報通信技術）やIoT（モノとインターネットをつなぐ技術）といった技術を用いながら、温度・湿度といった情報を分析します。
ビッグデータの処理をAIに行わせることで、作物の状態に関する分析から収穫時期の予測、病虫害の判断などが簡略化できます。またIoTやデータを活用しながら市場の動向を調査し、どのような野菜に需要が集中しているか分析することも可能です。
こうしたスマートセンシング技術や生産管理システムは、タブレットやPCから土壌・農作物の状態を簡単に管理できるように作られています。
ロボット技術の活用
スマート農業で注目されているシステムの一つは、ロボット技術を活用した新しい農業です。
たとえば、人の監視下で無人走行が可能な自動走行トラクターは、すでに市販レベルとなっています。アクセルやブレーキ、ハンドル操作などほとんどの制御が自動化されており、作業負担の大幅な軽減につながります。遠隔監視による無人走行も現在研究が進められている最中です。
またドローンを活用した農薬・肥料散布、画像撮影による分析も、作業効率化を図れる方法のひとつです。広い面積へスピーディにアプローチできるため、少人数でも短時間で作業を進められるようになります。
他ロボット技術関連の開発は広く進んでおり、アシストスーツにも注目です。アシストスーツは作業者が装着するもので、腕や腰などの負担を軽減しながら作業を進められるシステムです。
農作業中は中腰姿勢や前傾姿勢が多く、腰に負担のかかりやすい状態で、作業の長時間化・作業者の負担増加は大きな課題です。アシストスーツを着用すれば体への負荷を軽減でき、高齢者や重労働の難しい方でも作業を継続しやすく、かつ新規就農者不足の改善にもつながります。
スマート農業のメリット
続いては、スマート農業を取り入れることで得られるメリットをわかりやすく紹介していきます。
少ない人員でも効率的に農作業ができる
少人数でも効率的に農作業を継続できるのが、スマート農業の導入メリットといえます。
自動走行型トラクターやドローン、生産管理システムなどが、農作業や農作物の管理・分析を一部カバするのは、想像以上に生産性が上がります。
農林水産省の「スマート農業実証プロジェクトの成果について」によれば、ぶどう農家へのスマート農業導入により、センシング技術や自動化システムなどを活用して、デラウェア10aあたりの労働時間を150時間近く削減しています。また削減した労働時間をより収益の見込める作型にあてることで、利益が拡大しました。
このように作業時間の短縮を図ることができれば、より広い面積の農地を管理したり、農作物の品質向上へ集中したりでき、農業経営の成長につながります。
出典：出典：「スマート農業実証プロジェクトの成果について」（農林水産省）
最適な作業方法の提案による生産性向上が期待できる
熟練農業者でなくとも生産性の向上を期待できる点は、スマート農業の大きなメリットであり、注目すべきポイントです。
農業経営において農作物の品質向上、収穫量の増加などは、利益にかかわる大きな課題です。しかし、経験の少ない若手の農業者にとっては、ハードルの高い部分でもあります。
ビッグデータとAI、IoTなどを活用した生産管理システムを構築できれば、人の目で見なくともリアルタイムで生育状況を監視できます。また、AIのサポートによって生育状況のチェックや病虫害の対応を簡単に進められるため、熟練農業者でなくとも適切な行動を取ることが可能です。
先述したぶどう農家の例では、VRシステムを活用して新しい作業者の技術教育をしたところ、新規作業者の秀品率が16％向上した成果もあります。
出典：「スマート農業実証プロジェクトの成果について」（農林水産省）
人件費の削減につながる
先述した通り、スマート農業は作業を省力化できるため、労働時間を大幅に削減できます。このため人件費をはじめとしたコスト削減を図れるのも、メリットのひとつです。
農作業の必要な人員を自動走行型トラクターや自動運転型ドローンといったロボット技術でカバーできれば、作業を効率化させながら人件費を削減できます。また自動運転でなくとも、ドローンを遠隔で操作しながら農薬や肥料を散布することで、労働時間の短縮や人手不足解消を実現することが可能です。
スマートセンシング技術によって農薬や肥料、水などの使用量を自動制御・分析すれば、肥料などの余計な資材購入費用を抑えつつ、効率的に農作物を育てたり生産量を上げることができるでしょう。
農作物の品質向上を図れる
スマート農業は、熟練農業者でなくとも農作物の品質向上を図れる画期的な技術です。
作物の適切な生育に必要な温度・湿度、肥料、水などのバランスは、知識だけでなく経験によって支えられている部分も大きいです。IoT技術やセンサー、管理システムなどといったデータやシステムを活用すれば、新規参入者でも短期間で農作物の品質を向上させられるため、農業人口の増加や経営の安定化につながる可能性もあります。
また、適切な温度・湿度、肥料などの調整、出荷時期の予測などあらゆる情報を適切に把握できるのは、作業負担の軽減につながる嬉しいポイントです。
農業技術の継承が進めやすくなる
これまでに培ってきた農業技術・ノウハウをビッグデータに集約させれば、これから新規就農する人たちにとって役立ちます。
農業従事者の減少によって熟練農業者から農業を学ぶ機会は減り、農業技術の継承について大きな課題とされています。農業に関する技術や生育に関する情報をデータに長期的に記録し、情報共有できるよう管理できれば、よりスムーズな技術継承が期待できます。
スマート農業のデメリット
スマート農業には、作業の効率化や体力的な負担軽減といったメリットを得られる一方、費用や技術的ハードルなど、課題やデメリットもあります。
導入費用が高い
スマート農業におけるデメリットとして、導入費用の負担が挙げられます。
実際にスマート農業を取り入れるには、生育状況を監視するためのモニタリングシステム、センサー、データ分析や管理ソフトおよびシステム、自動走行型トラクターやドローンなど、さまざまなシステムや設備を導入・整備する必要があります。さらに、維持管理費用がかかるほか、状況に合わせた設備投資や改修も求められます。
たとえば、自動走行型トラクターは、1台あたり1,200～1,900万円程度かかります。
これからスマート農業を取り入れる場合は費用回収可能かどうか計算し、慎重に検討することが大切です。また、すべての技術を取り入れるのではなく、部分的にシステムや設備を購入し、無理のない範囲でスマート農業を始めてみるのもおすすめです。
高度な知識や技術を持った人材が必要になる
スマート農業には専門技術や知識が必要のため、導入ハードルが高い傾向にあります。
AIやビッグデータ、生産管理システムなど先進的な技術を利用するためには、それぞれのソフトウェアやシステム、設備に関する知識や使い方を習得しなければいけません。また、生産システムや設備にはさまざまな種類があり、それぞれの使い方に違いもあります。
初めてスマート農業へ取り組む場合は、研修プログラムやスマート農業講座などで基礎から学んでいきましょう。
農林水産省ではスマート農業に関するコンテンツを配布しており、基礎から応用といった幅広い内容を確認することが可能です。
出典：農林水産省Webサイト
農作物や環境に適したシステムがないケースも
スマート農業は新しい農業で、すべての農作物や環境に対応しきれていません。状況によっては、データ分析やセンサーなどをうまく活用できない可能性もあります。
「実現したいこと」先行で導入しようとすると、なかなか思うようにはいかないかもしれません。こうした場合は、比較的導入が容易な技術から検討してみましょう。
自動走行型トラクターやドローンによる監視・肥料散布といったロボット技術の一部は、農作物の種類や環境にかぎらず比較的導入しやすい設備です。他にもアシストスーツは、誰でも農作業の負担を軽減できるロボット技術で、農地や農作物の状況に左右されません。
まずはスマート農業の種類を調査し、自身にとって運用しやすいものから比較検討してみてください。
スマート農業に必要な環境整備が不十分
スマート農業における情報通信関連のインフラ整備は発展途上です。今後の開発・整備を待つ必要があります。
農作物の生育状況、温度や湿度などを監視するためのセンサー類などは、サーバや基地局といった通信環境がなければいけません。しかし、地域によってはスマート農業関連のインフラ整備が進んでいないため、すぐに取り組めない可能性もあります。
電力の確保が必要になる
スマート農業を維持するためには、電力の確保が必要です。
たとえば、センサーシステムや生産管理システムなどは常時稼働させなければいけないため、電力を供給できる環境の整備が欠かせません。スマート農業の設備費用や肥料、農薬、その他資材の費用負担などもある中、電気代の増加はさらなる負担となるでしょう。
電力の確保および電気代負担を軽減したい場合は、ソーラーシェアリングについて検討してみるのがおすすめです。
ソーラーシェアリングは、農地の上に専用の支柱などを設置し、太陽光パネルを固定して発電することで、農業と発電事業を両立させる方法です。発電した電力をそのまま使用できるので、スマート農業との相性もいいでしょう。
なお、ソーラーシェアリングの仕組みや特徴については後半で詳しく紹介します。
スマート農業の取り組み
スマート農業の具体的な事例として、水田センサーや自動操舵システム、ICT機器を紹介していきます。
水田センサーの導入
北海道でいちごなどの栽培を行っている農園では、自動給水装置付き水田センサーを導入し、省力化を実現しました。
これまでこの農園では、経営の多角化や水田面積の拡大を進めていたため、作業負担の増加が懸念されていました。そこで導入されたのが自動給水装置が付いた水田センサーです。スマホの画面から水位や水温を確認でき、遠隔で給水装置の自動管理を可能とします。
同システムの導入後は、水位調整を含む水管理の作業を省力化できるようになり、作業負担を軽減できました。水管理に充てていた時間を、高収益作物の管理へあてられるようになった成果も確認されています。
出典：「自動給水装置付き水田センサーの導入による省力化の実現」（農林水産省）
自動操舵システムの導入
北海道で肉牛畑作経営を行っている北翔産業では、GNSSガイダンスシステムと自動操舵システムを導入したことで、作業効率の向上や疲労軽減といった成果を得られました。
GNSSガイダンスシステムは、GPS信号を受信し、トラクターの位置や走行経路のガイドを行ってくれるカーナビのような運転支援システムです。自動操舵システムは、トラクターのハンドル操作やアクセル・ブレーキを自動で行ってくれるシステムで、施肥量（肥料を畑にまく量）の自動調整機能があるタイプも存在します。
2つのシステムを組み合わせることによって、経験の少ない作業者でも肥料散布などをスピーディに行えるため、作業時間短縮・作業負担軽減につながりました。現状の経営状態で面積の拡大が可能になったことから、収益率向上や所得の安定化を図れるようになりました。
出典：「GNSSガイダンスシステム及び自動操舵システムの導入による作業効率の向上」（農林水産省）
ロボット・ICT機器の導入
岩手県の酪農家では、ロボット・ICT機器の導入によって経営の安定化や総合的な省力化を図っています。
取り組みの内容については多岐にわたっており、自動給餌機や飼養管理PCソフト、分娩監視システムなど複数の設備機器が導入されています。システムの活用後は、個体乳量の増加、搾乳にかかる作業負担の軽減、分娩事故の減少といった成果を得られました。
たとえば、搾乳ユニットを自動搬送させることで、搾乳にかかる作業負担軽減および作業時間の短縮を図ることができます。自動給餌機や飼養管理PCソフトは、リアルタイムで各個体の乳量や乳質データを把握でき、給餌や搾乳などの判断に役立ちます。
出典：「ロボット・ICT機器の導入による総合的な省力化および経営の安定化」（農林水産省）
スマート農業に必要な電力はソーラーシェアリングでカバー！
前半で少し触れたようにスマート農業を導入する場合は、各設備機器を常時稼働させるための電力が必要です。しかし、電力会社から供給されている電力を活用する方法では、大幅な電気代負担増加につながってしまいます。そこでおすすめなのがソーラーシェアリングです。
ここからは、スマート農業に必要な電力を確保できるソーラーシェアリングの仕組みとメリットについて詳しく解説していきます。
農地に太陽光発電を設置し農業と両立させる方法
ソーラーシェアリングは、農地に太陽光発電システムを設置し、農業と発電を両立させた新しい運用方法です。
太陽光発電システムを導入する場合は、農地に2m以上の支柱を固定し、支柱の先端付近に太陽光パネルやその他部材、ケーブルなどを設置します。隙間を空けながら太陽光パネルを設置・固定するため、作物へ日光を当てられるのです。
ソーラーシェアリングの場合は、農地の一時転用許可を申請すれば始められるため、農地を別の用途へ転用しなくとも問題ありません。このような土地の規制に関するハードルも低い点が、メリットの一つです。
発電した電力を活用できる
ソーラーシェアリングで発電した電気は、自由に活用できるのが大きなメリットといえます。
たとえば、水田センサーや監視システムといった各種設備に電気を供給したり、ドローンなどの充電へ利用したりできます。
このような自家消費（発電した電気を自社で消費する）には、電気料金の基本料金・電力量料金、再エネ賦課金、燃料費調整額といったコストがかかりません。スマート農業に必要な電力を調達しながら、電気代負担の削減を図ることが可能です。
また使いきれなかった電気（余剰電力）が発生すれば、電力を電力会社へ売電を行うこともできます。
さまざまな作物を育てながら稼働可能
さまざまな作物を育てながら自家消費・売電を行えるのが、ソーラーシェアリングならではのメリットです。
作物に必要な日射量には上限（光飽和点）があり、日光の当たりすぎによって傷んでしまうケースもあります。ソーラーシェアリングで農地の上に太陽光パネルを設置すれば、日光の当たりすぎを防ぎ、生育状況の改善を図ることが可能です。
太陽光パネルの設置位置や角度の調整などを行うことで、作物によって異なる光飽和点にも対応できます。
とくに相性がいいのは、1日3～4時間の直射日光で育てられる半陰性植物や、日陰で育てられる陰性植物とされています。白菜やキャベツ、みょうがといった野菜のほか、いちごや桃、柿といった果物は、ソーラーシェアリングで生育することが可能です。
さまざまな種類の作物を育てながら電力を確保できるソーラーシェアリングは、多くの農家にとって注目の運用方法といえます。
ソーラーシェアリングに関する詳細、補助金制度などは、以下記事で解説しております。関心を持っている方は、ぜひ参考にしてみてください。
スマート農業とはデジタル技術を活用した新しい農業の形！
スマート農業とは、ビッグデータやAI、ICT、ロボット技術といった最新のデジタル技術を取り入れた新しい農業のことです。熟練農業者でなくとも作物の品質を向上させたり生産性を向上させたりできるのが、大きなメリットのひとつといえます。
また、スマート農業に必要不可欠な電力は、ソーラーシェアリングでカバーすることが可能です。これからスマート農業へ取り組む方などは、今回の記事を参考にしながらソーラーシェアリングについても検討してみてはいかがでしょうか。
和上ホールディングスでは、全量自家消費型太陽光発電の企画から設計、部材調達、施工、保守運用まで一括サポートしております。
また、さまざまな太陽光発電の施工・保守に対応しており、ソーラーシェアリング（営農型太陽光発電）の設計・設置にも対応可能です。
スマート農業の導入に向けてソーラーシェアリングを検討し始めている方は、お電話やメールからぜひお気軽にご相談ください。
