スマート照明制御で温室電気代を最大33%削減

ジョージア大学研究者たちの研究によると、温室向けの新しいインターネット接続型照明システムが、農家の電気代を大幅に削減できる可能性があります。

予測制御で必要な時だけ照明を点灯

『Plants』誌に最近掲載された研究では、予測照明制御システムが日光を予測し、必要な時だけライトを点灯することで植物への照明を最適化できることが示されました。データによると、農家は照明を最適化することで温室電気コストを最大33%削減できます。

雨天や曇天時には、日光不足を補うために補助照明が植物に与えられます。効果的ですが、これらのライトは高価で非効率、大量の電力を消費します。2017年の米国エネルギー省報告によると、園芸用照明は年間6億ドル相当の電力を消費しています。

LED普及で制御最適化の機会が到来

「LEDライトが市場に登場したとき、これまで不可能だったレベルで温室照明を制御する機会が生まれました」と、農業環境科学大学のMarc Van Iersel教授は語ります。「当時、ライト自体の最適化研究は盛んでしたが、照明システムのスマート制御に取り組んでいる研究はほとんどありませんでした。」

「照明に使われる電気代は、温室運営コストの10〜30%を占めます」とVan Iersel教授は言います。「このコストを削減できれば、温室の効率と持続可能性に非常に速やかなインパクトを与えられると考え、研究を開始しました。」

気象センサーと光予測アルゴリズムを統合

電気工学修士のShirin Afazli氏が、現在の気象条件を測定するセンサーを用いた制御システムを構築し、博士課程のSahand Mosharafian氏と准教授のJavad Mohammadpour Velni氏が研究室で光予測アルゴリズムを開発しました。これらを組み合わせることで、将来の日光量を予測し、温室内のライトを最適化して植物に適切な光量を与えられます。

春に大きな効果、冬は限定的

温室は主に冬と春に使用されるため、チームは両生育期でシステムをテストしました。両実験でコスト削減と植物生育の維持が確認されましたが、新システムのインパクトは春の方が大きかったです。春は33%コスト削減でしたが、冬はわずか4%でした。日が照っている時に最大の節約が生まれるためです。冬は日が短いため、ライトをより頻繁に点灯する必要があります。

変動電力料金対応でさらなる節約も可能

研究者たちによると、実際のコスト削減はさらに高くなる可能性があります。実験では電気代を固定と仮定しましたが、現実には農場は変動価格の影響を受けます。チームはすでにこの変動に対応するようシステムをプログラミングしており、より高い節約率を示す今後の研究発表を予定しています。地球人口が増え続ける中、より少ないリソースでより多くの食料を生産する方法を見つけることがますます重要になっています。

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