A breakthrough in multiple environmental control by international cocreation on Liquid Air Cooling
| Project/Area Number |
20KK0148
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
安武 大輔 九州大学, 農学研究院, 准教授 (90516113)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原田 裕一 九州大学, グローバルイノベーションセンター, 教授 (50393781)
三好 悠太 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主任研究員 (60855724)
日高 功太 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 主任研究員 (80547232)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | Liquid Air / 局所冷却 / 複合環境調節 / ヒートポンプ冷房 / 温室 / CO2施用 / 超節水 / 施設農業 / 高温ストレス回避 / CO2漏出抑制 / 水蒸気回収 |
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| Outline of Research at the Start |
施設農業の生産性の制限要因群を解消するため，次世代の冷熱エネルギーLiquid Air Coolingを核とした複合環境調節に関する以下3目標に取り組む：
目標1：暖候期植物生産に資する局所冷却による高温ストレスの回避と栄養・生殖成長の制御
目標2：高効率CO2施用に資する精密な冷熱流制御による温室外へのCO2漏出の抑制
目標3：超節水栽培に資する蒸発散に由来する温室内水蒸気の凝結回収利用
これらの3目標を日本と英国の2ヶ国4機関の国際共創によって達成し，経済性も含めた実用化・普及化に向けた中期的な方針を提示することで，近年の生産性の停滞を打破できる施設農業システムの躍進（ブレークスルー）を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度（令和３年度）から，新型コロナの影響で海外訪問ができない状況への対応として，温室において冷却（冷熱）を十分に利用可能であった場合に，温室環境と植物生理生態機能に及ぼす影響について先行的な調査を国内で開始していた．本年度（令和４年度）は，冷房の能力を前年度より向上させるとともに植物群落（輪ギク）周辺のみの局所的な冷房を適用することによって，暖候期昼間の効果的な温室冷房が実現可能かどうか，観測実験と数値流体力学（CFD）シミュレーションを組み合わせて検討した．温室全体の冷房条件では，群落周辺の気温分布が無冷房条件とほぼ変わらず冷房の効果は見えなかった．しかし，株元冷房と成長点冷房の条件下では，群落上部の気温には冷房効果は見えなかったが，群落内部では配風ダクトからの冷気によって広い領域で温度の低下，すなわち昼間の冷房効果が観察された．
一方，本年度末頃から新型コロナによる海外出張の規制が緩和されつつあった．そこで，代表者の安武と国内分担者の原田，日高の３名で2023年２月22～３月２日にかけて英国に出張し，共同研究機関であるバーミンガム大学のエネルギーイノベーションセンターを訪問した．センターのエネルギー関連研究施設の視察を行うとともに，センター長のProf. Freerはじめセンター研究員らと意見交換を行った．またその別日において，同センターのProf. Petersとも打ち合わせを行い，農業を含めた冷熱利用の構想について情報を共有し，今後の方針について議論した．さらに，温室におけるエネルギーの高度利用と関連して，精密農業やカーボンバッテリーに関する情報収集のために，英国部物理学研究所とウォーリック大学にも訪問し，関連研究者からの最新情報を取得した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該研究課題は令和２年度からスタートしたが，新型コロナの影響によって国内分担者の対面打ち合わせはもちろん，バーミンガム大学のToby Peters教授を訪問して研究打ち合わせ・実験を行うことができなかった．令和４年度の後半になってやっとコロナによる海外出張の規制が緩和されたことから，2023年２月末に第一回目の英国訪問を実施し，共同研究機関の担当者および研究者らとの有意義な意見交換を実施することができた．しかしながら，これは当初予定より約２年遅れての実施である．遅れた期間でも国内で出来ることとして，前年度から継続して国内実験も実施することで課題に関する成果は得られているものの，やはり英国出張が出来なかった影響が大きく，全体の進捗として「やや遅れている」と判断される．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年２月末にバーミンガム大学を訪問して，Prof. FreerおよびProf. Petersらと打ち合わせをし，今後の方針について協議した．そこでは，九州大学側で施設園芸における一日を通した昼間の冷房と夜間の暖房を合わせたエネルギーの需要と利用の仕方をシミュレーションし，バーミンガム大学側で農業だけでなく他の分野を含めたエネルギー最適化の仕組みを検討することとした．今後は，上記の方針でエネルギー試算・シミュレーションを実施し，令和５年度にその結果に基づく協議を行う予定である．
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
