2018 Fiscal Year Research-status Report
高効率水耕型ソーラーシェアリングシステムの基礎研究
| Project/Area Number |
16K00657
|
|---|
| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
久保 裕史 千葉工業大学, 社会システム科学部, 教授 (20581151)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 営農継続型太陽光発電 / ソーラーシェアリング / 水耕 / 太陽光追尾機構 / 多毛作 / アクアポニックス / ドローン / IoT |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
農業人口の急減と高齢化や耕作放棄地の増加など，我が国の深刻な農業及び地方過疎化の問題に対応するため，省人化可能で高収益が得られる「営農継続型太陽光発電システム（ソーラーシェアリング）」の技術開発を進めている．本研究では，液肥を用いない新規水耕技術をコア技術として，単位面積あたり年収が水稲水田の百倍に相当する1千万円/10aを目標としている．
前年度までの，①養液不要型新規水耕方式（以下，EZ水耕）を用いた水耕実験で「低労働負荷，年間4毛作の可能性確認」，②既存の野立て太陽光発電設備下でのプール型EZ水耕実験による「半陰性植物の栽培実証」，③監視カメラと温湿度・照度・電力の自動計測装置による無線経由「水耕状況と環境条件の自動観測＆測定実験」，④南房総市連携による「同市内水源地と高校遊休施設の調査結果」等の結果を踏まえ，今年度は以下の実験を実施した．
（1）屋内用EZ水耕棚で，反収増加を目指す「高付加価値野菜の探索実験」と農業と魚養殖を同時に行う「アクアポニックス」の基礎実験を行い，その可能性を確認した．（2）低架型水耕ソーラーシェアリング設備下の水耕エリアの光量増加を図るため，周辺部に白色シートを敷設し，その効果を確認した． （3）南房総市安房拓心高校園芸部の協力を得て，遊休プール及び調整池でEZ水耕実験を実施し，水田水耕の基礎データを得た．（4）水田でEZ水耕の実証実験を行い，土耕やハウス水耕栽培，植物工場に対する優位性を確認した．
以上の実験結果により，本研究の目的である「反収1千万円以上の水耕ソーラーシェアリング」実現の可能性を確認できた．本来であれば，さらにドローン等による自動観測や，高付加価値魚のアクアポニックスの実験を実施したうえで，本研究全体の成果発表をする予定であった．しかし，9月に研究代表者が心臓手術を受けたため，次年度に延長することとした．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
H30年度半ばに研究代表者の心臓手術のため，1年間延長したが，当初の研究目的達成に向けて順調に推移している．但し，目的とする「反収1千万円以上」の実現は，極めてチャレンジングであることから，農業と太陽光発電を組み合わせる「ソーラーシェアリング」に加え，魚養殖からも収入を得る「アクアポニックス＆ソーラーシェアリング」に研究対象を広げて研究を進めている．それにより検討事項も増えたため，延長した1年間をフルに活用して研究を進める．以下，前記項目別の概要に，現在までの進捗状況を補足する．
(1) EZ水耕棚は，「高付加価値野菜の探索実験」と「アクアポニックスの基礎実験」を効率よく行うため屋内用に試作した．3段のEZ水耕棚に白色直管型LEDと，淡水用タンクと循環系を具備する．本設備で，高価なパクチー3種のEZ水耕と，鯉のアクアポニクスが可能であることを確認した．（2）大学の屋上にプール型の低架型EZ水耕ソーラーシェアリング設備を設置し，2回目の実証実験を実施した．さらに，その周辺部に白色シートを敷設し，その反射光が太陽光パネル下の水耕エリアまで散乱して到達することを確認した．（3）南房総市安房拓心高校園芸部と共同で，EZ水田水耕を想定した遊休プール及び調整池での実証実験を実施した．その結果，定植直後に強風が吹くと，ポットから苗が離脱する問題があることが判明した．3Dプリンタで改良型ポットを種々検討した結果，「胴長形状」のポットが有効であることが判明した．（4）EZ水田水耕の実証実験（400㎡）を行い，土耕やハウス水耕栽培，植物工場に対する優位性を確認した．
以上の実験結果により，本研究の目的である「反収1千万円以上の水耕ソーラーシェアリング」実現の可能性を確認できた．これらの成果は，国際会議1件，国内学会研究発表大会2件，プロシーデイング1件，有審査研究論文1件で，公表した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
H30年度までの研究で，各要素別の研究データは蓄積できた．R1年度は，それらの組み合わせによる実証実験と，新たに判明した課題への対策を行う．
まず，EZ水耕アクアポニックス・ソーラーシェアリングの可能性は，屋上に設置した実験設備を改造して実施する．アクアポニックス用の養殖魚は，美味かつ観賞用で高価な様々な模様の「ヒレナマズ」の高速成育（目標半年間，2千円/kg）にチャレンジし，その基礎技術を確立する．ヒレナマズのアクアポニックスでは，EZ水田水耕でのオタマジャクシ発生時における「水耕作物根食害」対策としての効果も確認する．EZ水田水耕のもうひとつの課題である，定植直後の「強風による苗離脱」対策としては，胴長ポットを用いた実証実験を行い，その効果を確認する．
その他の新規技術の検討としては，ドローンや各種環境センサ（温湿度，照度，電気伝導度，pH等）を用いたEZ水耕ソーラーシェアリングのIoT化実験，及びマイクロバブル・エアレーション技術によるアクアポニックスへの効果確認実験（苗の根成長促進による強風対策と養殖魚の成育環境保全）を行う．
以上の研究成果を総合し，本研究の目的である「反収1千万円以上のEZ水耕（アクアポニックス）ソーラーシェアリングシステム」の基礎技術確立を目指す．本研究の成果は，単に農家の収入増のみならず，短周期多毛作と専門知識不要による雇用創出，低設備費・低保守費，軽労働・低環境負荷，機械化容易などの特徴がある．本研究の成果は，4回の国際会議，4件の有審査プロシーデイング，1件の有審査研究論文により公表する．
|
| Causes of Carryover |
H30年度は，前年度迄の成果を基に，目標とする1千万円/10a以上の高収益性を得るための実用化実験と，その成果発表をする予定であった．しかし，5月に研究代表者（久保裕史）が大動脈弁閉鎖不全症と診断され，9月に心臓の弁置換手術を受けた．
このため，高反射率シート導光実験や，ドローンによるビッグデータ観測，アクアポニックス実験とそれらの成果発表を次年度に行うこととし、未使用額は その経費に充てることとしたい.
|
