ミニマイクログリッドを活用した水気耕栽培

ソーラーシェアリングは好奇心を大いに刺激し様々な創意工夫を促す。今回は、ソーラーシェアリングの支柱や梁を活用して、電力会社に連系しないオフグリッドの太陽光発電システム設置とそれにより発電された電力を活用して水気耕栽培に挑戦してみた。

ホーム型ハイポニカ水気耕栽培
水耕栽培の基本を知るために、先ずは小型のホームハイポニカ水気耕栽培システムを設置して実験。下部のタンク槽に設置した5W の水中ポンプで上部の栽培槽に水をくみ上げ排出口からタンク槽に水が循環する仕組み。蒸発で水量が減少すると給水制御タンク内の浮きが沈んで一定量の水が自動的に補給される仕組みだ。要はトイレの水タンクと同じもの。液肥は野菜の種類に関係なくハイポニカ(ハイポネックスではない)の液肥を少量排出口に流し込むだけ。液肥の投入量はタンク槽の水に所定の濃度計を浸けて液肥濃度を測り、濃度が一定範囲に収まるよう適宜追加する。冬場は蒸発が少ないので、2週間に一回程度の液肥投入で済んでいる。初回の設備設置が秋だったこともあり、リーフレタスの栽培でスタートしたが、本来のメインターゲットはトマト栽培にある。そのため、栽培槽の位置は地上1m余りで、トマトが成長して頭上2m弱に設置の棚を這い、トマトの実が葡萄の様に垂れ下ることを想定している。

タンク槽の5W水中ポンプの電源は、ソーラーシェアリングの一角に追加設置した太陽光パネルで発電の電力を使用している。当初は実験的スタートでもあり、120w1枚のパネルで発電した電気をチャージコントローラーを経由して、2個並列につないだ軽トラの廃バッテリー12Vに蓄電。12v用1500wインバーターを経由し100v一般電源としてポンプに使用した。その後、下記の様に設備増強と配線設計変更をして、さらに規模拡大が可能なものに進化している。

太陽光発電を活用したミニマイクログリッドによる電源供給
上記ホーム用ハイポニカ水気耕栽培用の5w水中ポンプと後段記載の農業水気耕栽培用の24w水中ポンプの電源概要は下図の通り。数日間の雨天や曇天でも停電しない様余裕のある規模としている。パネルはソーラーシェアリングと同一仕様の120w細型パネルを4枚設置し、直列2枚組を並列につないでいる。公称最大電圧13.6vのパネルを2枚直列としたので27.2vの電圧になっている。
バッテリチャージコントローラーは12v/24v兼用なので問題なく稼働している。バッテリーはさすがに軽トラ廃バッテリーは止めて、新品のディープサイクルバッテリー2基をネットで購入した。12v100AHなので、直列につないで24v仕様にし、パネルサイドの27.2vと整合させてる。バッテリーを並列につなぎシステム全体を12vで統一することも検討したが、あえて直列24vにした。その訳は、バッテリーを並列につなぐと複数バッテリー間を循環電流が流れてバッテリーの消耗が激しく寿命が短くなるとの情報が多いため。全く同じ新品のバッテリーを同時に使い始めれば循環電流が発生しないような情報もあるが定かではない。
バッテリーに貯蔵された電源は、24v用1000wのインバーターで100v交流電源に変換され、一般家電用コンセントから水中ポンプ用配線にながれる。インバータ選択で注意すべき点は、流入電圧範囲の仕様チェック。失敗例として最初に購入したものは入力電圧範囲が21v~28.3v。パネル側公称電圧が2枚直列で27.2vなので何とかと思いきや、実際の発電電圧は晴天時27v前後だが瞬間的28vを超える揺らぎが見られ、数日後に一瞬28.3vを超えたようで内臓ヒューズが飛んだ。そこで入力電圧21v~31vのものを探して再度購入し、なんとか安定運用できている。また安いインバーターには疑似正弦波のものがあり使用家電に制限がでるので、電流の質が良い正弦波の機器を選択した方が良い。蛇足ながら、電気の質といえば、電気にも鮮度があるようで電力会社の長距離電線で運んだ電気よりも、マイクログリッドなど地産地消による電気の方が鮮度がよく電気の質も良いとされている。

 

農業型ハイポニカ水気耕栽培へ
家庭栽培用の小さなホーム型水気耕栽培によるレタスの実験が成功したので、いよいよトマトの水気耕栽培を目指して、上記太陽光発電によるミニマイクログリッド活用の農業用設備を設置。
こちらは、ハイポニカ側からは栽培槽本体と給水口、排水水位口の販売があるのみで、タンク槽やポンプ、配管その他すべてDIYによる部品調達と自力施工が必要だ。ただ、幸いなことに地元のハイポニカ販売店が自店での栽培体験データを詳細にネット公開しており非常に参考になる。

ホームセンターやネットでの自力調達部材
100リットルタンク:黒色の方が光がとおらず藻がはびこらない。
水中ポンプ:くみ上げの高さにより24w~9w。RIOブランドがネットから廉価で。
排水口からタンクへの循環パイプ:サイズを確認してホームセンターで硬質ビニール管
タンクへの給水口と自動給水調節浮き:ホームセンター。水漏れ防止用に金属の給水口使用。
屋外用配線コンセント:ホームセンター
栽培槽を載せる架台用単管など:ホームセンター

農業用水気耕栽培設備は、すでにソーラーシェアリングを活用して設置していた椎茸ハウス内に設置している。椎茸用遮光ネットの棚をトマト用の棚にも活用できると考えたからだ。夏場はトマトの葉が茂るので椎茸用ネットは横にたくり寄せておけばよい。架台はソーラーシェアリングの支柱や梁とも融合している。ソーラーシェアリングと椎茸ハウスとトマト水気耕栽培のトリプルハイブリッドシステムといえるもので、単位農地当たりの生産性は、米の数十倍になるだろうか。
規模の大小を問わずソーラーシェアリングのもたらす効果は絶大と言えそうだ。にもかかわらず2020年改正中のFIT(固定価格買取制度)では、50kw未満の低圧FITが原則廃止される中、ソーラーシェアリングはかろうじて生き残ったものの、認定農家に限るという高いハードルが付された。事実上小規模な農家にはソーラーシェアリングへの道が閉ざされようとしている。農業現場から声を大にして言いたい。なぜ、これほど刺激的で全国の農家の元気を引き出し、生産性も高めるソーラーシェアリング導入への活路を小さな農家から取り上げてしまうのかと。ほかにどれほどの農業活性化と地域を元気にする方策があるのかと。

 

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