Developing sustainability assessment method for next-generation agricultural facilities
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20K04810
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka City University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
鍋島 美奈子 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90315979)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 屋内農業 / 暖房負荷 / 冷房負荷 / 照明負荷 / 施設農業 / 再生可能エネルギー / 下水熱利用ヒートポンプ / 太陽熱温水器 / 農業施設 / 持続可能性 / 都市農業 / エネルギー消費 |
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| Outline of Research at the Start |
次世代都市農業の資源を，都市近郊の『①人材』，『②スペース』，『③エネルギー』であると考え，それらを総合的に評価するため，それぞれのポテンシャルマップ（たとえば，「担い手ポテンシャル」，「地域貢献ポテンシャル」，「立地ポテンシャル」，「熱源ポテンシャル」などを総合化）を作成し，持続可能な都市農業の適地を探索するための総合評価指標の開発をおこなう．都市に立地する「路地農業」，「太陽光型施設農業」，「人工光型施設農業」を対象に，社会，経済，環境面から総合的な評価をおこない，統計モデルにより人口や土地利用の将来像を予測することで，都市農業の持続可能性について過去―現在―未来の時空間解析をおこなう．
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| Outline of Annual Research Achievements |
少子高齢社会への移行に伴い廃校となる小学校が増えており，一方で高齢者の健康寿命延伸のために農福連携事業も推進されていることから，今後は小学校校舎を屋内農業施設として活用することも見込まれる．ただし，屋内農業の場合，空調設備や照明設備の設置が必要となり，エネルギー消費量の増大を招く懸念がある．2023年度は，小学校の教室を利用した市民農園の持続可能性を評価するため，札幌，長野，大阪，那覇の4都市を対象に，レタスなどの比較的弱光で育つ葉物野菜栽培に伴い必要となる空調や照明のエネルギー消費量を試算した．教室のモデルを三次元CADで作成し，RadianceやEnergy Plusといったアプリケーションソフトを用いてシミュレーションをおこなった．栽培に必要な明るさを確保するために昼光利用と補助的な人工照明を用い，VRF空調機と外調機により教室内の温湿度制御をおこなう場合の床面積あたりのエネルギー消費原単位を算出した．築50年程度のコンクリート造小学校の建物モデルを作成し，EnergyPlusの室内プールモデルを利用し栽培ベッドからの蒸発散潜熱の再現した．
その結果，栽培ベッドのレイアウトが，照明用エネルギー消費に与える影響は大きく，間接的に空調機のエネルギー消費量に影響を与え，ベッドの配置によっては1.5～1.8倍の消費エネルギーの差が生じることがわかった．比較的弱い照度でも育つレタスを想定しても，照明の占めるエネルギー消費量は大きいため，晴れやすい内陸性の気候が適していた．また，那覇は夏期の冷房で，札幌は冬期の加湿で，エネルギー消費量が増大することがわかった．エネルギー消費量の内訳について照明が半分程度を占めており，照明器具の省エネが重要だといえる．今回の試算結果では，運用時のエネルギー消費量［MJ/m2年］が，長野や大阪は750，那覇で870，札幌で900となった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究期間の初年度（2020年度）にコロナ禍のため実態調査などができず，文献調査やシミュレーション中心の研究に変更せざるを得なかった．シミュレーションツールなどを活用することで，エネルギー消費の試算などは順調に進捗した．一方で，シミュレーションツールの理解やハンドリングに時間を要したため，総合評価手法の検討が遅れている．研究期間を2024年度末まで延長したので，2024年度中に研究成果のとりまとめをおこなう予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度には下水熱，太陽熱利用の検討を行い，下水流量の空間分布や太陽熱集熱パネルの設置スペースの制約を考慮して，二酸化炭素排出削減量を試算した．2021年度には半透明の太陽光発電パネルの導入を想定し，ガラス温室のゼロエネルギー化の可能性について検討し，全国の気象条件を考慮して評価をおこなった．2022年度には暑さ対策の効果について実測とシミュレーションで検討した．また，2022年度は未利用エネルギーの観点から厨芥ごみの資源化ポテンシャルマップを作成し，空間分布を把握した．2023年度はスペースの観点から，小学校の建物を活用した屋内農業のエネルギー消費について試算を行い，エネルギー消費原単位を明らかにした．今後は総合的な評価方法を導入し，持続可能な都市農業のあり方について，「人材」「スペース」「エネルギー」などの観点から空間的な分析をおこない，結果をとりまとめる予定である．
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Report
(4 results)
Research Products
(7 results)
