エコブーストLEDソリューション|植物工場の光環境を最適化し、収量向上と電力削減を実現

収量最大1.9倍 × 電力25%削減
植物工場の常識を変える光環境最適化技術電気料金削減と生産量向上を両立する光制御技術

エコブーストLEDソリューションの概要

■ 植物工場が抱える課題

気象リスクの増加や農業従事者の減少により、植物工場の役割はますます重要になっています。 しかし、葉物類の生産では 電気代がコストの約25% を占めるなど、照明の電力消費が大きな課題となっています。

「電力を下げると収量が落ちる」 このジレンマを解決するために開発されたのが エコブーストLEDソリューション です。

■植物工場の“電気料金課題”を解決するために

人工光植物工場向けソリューション

エコブーストLEDソリューションは、RGB独立調光により、植物の生育段階や品種に合わせて光質・光量・照射パターンを最適化する技術です。

従来のLED照明では、照射量を減らすと光合成が低下し、収量が落ちるという課題がありました。 本技術では、光合成の“昼寝現象”を抑制しながら必要な光を効率的に与えることで、 省エネと高収量の両立を実現します。

■技術の特徴

AGRI-Oh!シリーズ エコブーストLEDソリューションは、自社開発のRGB独立調光型LED植物栽培装置「AGRI-Oh!(アグリ王)シリーズ」に内蔵されています。
これにより、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色LEDの光照射条件を最適化し、以下のようなメリットを実現します:

  • RGB独立調光による光環境の細かな最適化
  • 光合成昼寝現象の抑制で成長効率を最大化
  • DLI(1日光量積算)と光合成効率の最適バランスを実現
  • 既存設備にも導入可能で運用負荷が少ない
  • 省エネ × 高収量により植物工場の収益性を改善

実験概要

材料と方法

供試植物

・ファンシーグリーン(リーフレタス)

栽培装置

4段式LED 養液栽培装置[プラントセラー]((株)キーストーンテクノロジー)

  • Red(R)/Green(G)/Blue(B)独立調光型植物栽培用LED ランプ内蔵
  • 各段独立調光用LED コントローラー装備

実験デザイン

光環境設定条件

各段の定植パネル上の光合成有効光量子束密度(PPFD)をRGB 三色LED 合計が 200μ mol m-2 s-1 になるよう調整しました。 光色毎のPPFD 値(μ mol m-2 s-1)は、R:150, G20, B30 としました。

光照射パターン設定

LP1RGB 共通明期連続照射16hour(h)/暗期連続8h/day(対照区)
LP2RGB 共通明期間欠照射①
LP3RGB 共通明期間欠照射②
LP4エコブーストLEDソリューション

実験方法

栽培装置プラントセラー4段栽培棚の各段に供試植物を6株定植し、21日後に収穫しました。定植した6株のうち3株を選抜して観察株に指定し、栽培期間中の株高、株幅、葉身⾧、葉幅および相対葉緑素値(SPAD)を1週間ごとに測定しました。収穫後に新鮮重量(FW)を測定しました(g/3plants)。サンプル1株毎のウレタン培地と根に含まれた水を慎重に絞り、全体FWを測定しました。全体FW 測定後、ウレタン培地上端付近で切断し、可食部FWおよび非可食部重量に分解して測定しました。

実験結果

本研究結果から、省エネと生産量の増加を両立する「エコブーストLED ソリューション」というLED栽培照明の最適化技術の有用性が示されました。

光照射パターンごとの可食部新鮮重量比と生産効率
図1:光照射パターンごとの可食部新鮮重量比と生産効率
光照射パターンごとのDLI あたりの可食部新鮮重量と1kWあたり期待可食部FW
図2:光照射パターンごとのDLI あたりの可食部新鮮重量と1kWあたり期待可食部FW

主な成果

  • LP4(RとBを交互に照射)
    • 消費電力が最も低い
    • 可食部重量が最大
    • 生産効率(g/W/h)が最も高い
  • LP2・LP3(RGB共通の間欠照射)
    • 連続照射(LP1)より生産効率が向上
  • LP1(連続照射)
    • 電力消費が最も大きく、生産効率は最も低い

DLIあたりの可食部重量および1kWあたりの期待可食部重量でもLP4が最も高く、 光質と照射パターンの最適化が生産効率向上に直結することが確認されました。

受賞情報

本技術は、 第40回 神奈川工業技術開発大賞 奨励賞 を受賞しました。
省エネと高収量の両立という社会的意義が高く評価されています。

■お問合せ

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