作物収量と発電量のバランスに配慮した次世代型営農半透過太陽光発電システムの開発

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栽培管理の立場から知りたい情報は、営農型太陽光発電システムの下の植物個体が一日あるいは栽培期間を通じて、どれほどの日射を、どのように受けるかということである。すでに社会実装された初期の営農型発電では、上空から見下ろす座標系で、夏至や南中などの特定の日時に、圃場の影面積を求めるという、単純化されすぎて栽培上実用的でないモデルが使われた。本研究では、この現状を打開して，作物収量と発電エネルギーのバランスを改善するために、太陽電池パネルの下の植物の視点から見上げる日射を計算するプログラムを開発した。そのプログラムによって、島根大学の温室をモデルとして、年間を通じて温室内に影を生じさせないような温室屋根面上の太陽電池設置位置を明らかにした。その上で、その太陽電池パネルで発電可能な年間の電気エネルギーを見積もった。この成果を研究の途中経過として生物環境工学会で発表した。シミュレーションによる見積もりを実証するために、南北棟ガラス温室で等価な実験系を作成して実験データも得た。この成果を農業施設学会で発表した。さらに、間隙透過型太陽電池の下の植物の受光理論を開発した。これにより、作物と太陽電池への日射エネルギー分配比を計算することを可能とした。現時点で入手済みの間隙透過型太陽電池は高価で、50cm x 20cmと小型であるため、作物成体全体を日射から遮光できるような規模ではない。このため、太陽電池、光源、実生植物からなる小型実験系を恒温チャンバー内に試作した。真夏の日射の一日の変化を動的に模擬することを可能とするプログラマブルハロゲンランプシステムを開発し、間隙透過型太陽電池を光源と植物の間に挿入した状態でキュウリ実生を7日間にわたって栽培し、半透過太陽電池による遮光が植物の成長と発達に及ぼす影響を実験している最中である。3つの遮光レベル制御条件でそれぞれ5反復の実験データを収集できた。