LED照明は園芸分野で輝きを放っており、その低コストと高効率により、屋内農業の収穫量を増やすことが可能になっています。その結果、トマトや葉物野菜、その他さまざまな農産物の生産者が、都市型農場でLEDに頼るようになっています。屋内農業という産業全体が今まさに花開こうとしています。

この緑の成長に電力を供給するため、園芸家はより強力な1,000W級のLED照明に目を向けることがあります。市場には1,000W照明の選択肢が数多くありますが、それに電力を供給する選択肢は限られています。より明るい屋内農場を実現できる数少ない電源ソリューションの一つが、 MEAN WELL HVGC-1000です。これは1,000Wの負荷に対応できるユニークなドライバーであり、IoT接続やスマート調光といった興味深い付加的なメリットも提供します。

園芸分野におけるLEDの開花

 屋内農業は伝統的に、人工照明を利用して生育期間を延ばす、夏が短く寒冷な地域の農業拠点で最も一般的でした。かつては、高圧ナトリウム灯（HPS）が屋内農業における最良の選択肢でした。

過去にもHPS照明をLEDに置き換える試みはありましたが、LED器具に伴う高コストと限られた供給量のため、HPS照明を完全に置き換えることは困難でした。

しかし、半導体照明は大幅に進化しており、生産者はHPSに比べて発熱が少ないLED器具を作物のより近くに設置できることを学んでいます。垂直農法もまた、物理的なスペースが限られた場所で植物を栽培する際のLED利用の利点を実証しています。さらに、LEDは光のスペクトルを細かく調整できるため、特定の作物に対して最大の収量を得ることができます。

例えば、ワーヘニンゲン大学およびその研究機関の研究によると、トマト温室で補助的なLED照明を使用すると、補助的なHPS器具と比較して収量を11パーセント増加させることができます。

米国の一部地域で大麻が合法化されたことは屋内農業の研究増加に寄与しているものの、LED照明を用いて栽培される作物として最も主流というわけでは決してない、とMEAN WELLのプロダクトマネージャーであるKai Li氏は説明します。

「トマトが一番で、葉物野菜も数多くあります」とLi氏は述べています。「しかし、LED園芸照明は大麻栽培を通じて大きく進化しました。大麻の方がはるかに収益性が高いため、LED照明技術の研究開発により多くの資源が投入されたのです。今ではLED園芸照明は、はるかに手頃な価格になり、はるかに成熟した段階に達しています。LED栽培用照明業界全体がその恩恵を受けており、多種多様な作物に利用されています」。

その結果、屋内農業に特化した産業全体が一夜にして成長したかのように見え、AppHarvestのような企業が 世界最大級の温室LED設備を建設しています。60エーカーの広さを持つこの屋内農場は1,500万ドル規模のLED照明システムを備えていますが、冬季には光に加えて暖房のためにHPS照明も使用する予定です。別のプロジェクトでは、オランダの生産者Bryteも、LED照明を使用した8.3ヘクタールのトマト温室を建設しています。

このニッチ産業がこれほど盛んになっているのには、さまざまな理由があります。地域の都市型農業は、大規模な屋外農場の設置面積を削減するのに役立つとともに、新鮮な農産物を米国全土に輸送する際の物流負担からカリフォルニア州セントラルバレーを解放するのにも役立ちます。これは、すでに干ばつに苦しむ地域への負担軽減と、輸送の必要性の削減を意味します。屋内農業は、土壌や地下水資源が乏しい、あるいは汚染されている地域にも最適であり、地元で農産物を栽培することを可能にします。

強力なLEDへの電力供給

多くの屋内農業プロジェクトの規模と範囲を考えると、大規模な照明ソリューションが必要になります。しかし、温室の規模が60エーカーに達しない場合でも、設置状況によっては、より大型の照明や照明のグループの方が望ましいこともあります。これは、1,000Wアレイや、それより消費電力の少ない複数のアレイなど、より強力な照明を採用することを意味します。しかし、市場には1,000W電源の選択肢はあまり多くありません。

HVGC-1000はスマート調光とIoT統合を特徴としています。（画像提供：MEAN WELL）

入手可能な数少ない1,000Wドライバーの一つが、 MEAN WELL製のHVGC-1000です。唯一の競合製品は実は1,200Wのデバイスですが、温室は一般的な1,000W HPS器具からLEDへ改修されることが多いため、システム全体の配線を完全にやり直す計画がない限り、1,200Wでは電力が過剰になってしまいます。さらに、この1,200Wドライバーは、供給エネルギーがわずか20パーセント多いだけであるにもかかわらず、サイズはHVGC-1000の2倍以上にもなります。

Kai Li氏によると、MEAN WELLは農業用途に特化したドライバーを開発するつもりはなかったといいます。むしろ、この製品がLED主導の園芸ブームにたまたまうまく適合しただけだといいます。これは一部には、この電源の柔軟性と、IoT補助製品とのインターフェース機能によるものです。

HVGC-1000ドライバーには、三位一体の調光機能（0～10V DC、10V PWM信号、または抵抗）が内蔵されており、DALI 2.0またはスマートタイマー調光を使用するオプションもあります。これは、ユーザーがすでに所有している可能性のあるさまざまな調光デバイスを利用できることを意味し、これにはドライバーの調光、監視、制御を可能にするデジタル照明インターフェースDALI 2.0も含まれます。スマート調光により、コンピューターを使用せずにドライバーの調光動作を直接プログラムすることが可能になります。

上記の機能は、ドライバーの12V/500mA補助電源と組み合わせることで、調光コントローラーや、スマート制御・監視アプリケーションに必要なIoTハードウェアを接続することを可能にします。

「補助電源を利用して、スマートセンサーをドライバーに接続することができます」とLi氏は説明します。「センサーはドライバーの動作状況を監視し、無線または有線でドライバーを制御し、コントロールルームからオン・オフを切り替え、ドライバーが正常に機能しているかどうかを把握することができます。これはリモートアクセスと監視にとって重要です。オフィスの照明であれば、部屋に入ってそれが消えているかどうかを確認できますが、大規模な設置場所では、すべての照明が機能しているかどうかを確認するために毎日敷地全体を歩き回ることはできません。この仕組みがあれば、例えば22列目の7番目の照明が消灯していることを制御システムから把握できるので、メンテナンスの準備ができます」。

Li氏はまた、無線調光を導入することで、コントローラーへの追加の電気配線を敷設する必要がなくなり、器具設置のコストを削減できる可能性があるとも指摘しています。さらに重要なのは、調光を照明効率の最大化に利用できるという点です。スマートセンサーは、人の存在や日中の明るさを検知するために使用でき、適切な条件下で照明が自動的かつ賢く点灯するように設定することができます。

この点において、HVGC-1000は特に最大96パーセントという非常に高い電力変換効率を実現しているとされており、これは電力のわずか4パーセントしか熱として放散されないことを意味します。同時に、このシステムは180～528VACという幅広い入力電圧に対応しており、1320mAから7000mAまでのさまざまな定格電流に合わせたモデルが用意されています。これは、通常、最大電力を供給する電圧と電流の組み合わせが一つしか許容されない他のドライバーとは対照的です。しかしHVGC-1000は、顧客のニーズに応じてより低い電流またはより高い電流で動作することができ、全体的なエネルギー効率を向上させます。

園芸用LED照明を超えて

LED照明と都市型園芸のブームが予想通り続けば、業界では当然ながらより大規模なLED照明アレイの導入が進み、それに伴い必然的により高出力なドライバーが求められるようになるでしょう。LED照明は今や従来の照明よりも効率的で、しばしばコスト効率にも優れているため、園芸分野で見られるのと同じ傾向が他の業界にも波及したとしても驚くには当たらないでしょう。

高出力LED技術の進歩は、空港、港湾、スタジアムなど、高いマストに大型照明を設置する必要がある分野にも波及する可能性があります。スマート調光やIoTデバイスを強力なLEDアレイと組み合わせて使用することで、これらの施設は最終的に、全体的なエネルギー効率を向上させコストを削減するような形で、器具をインテリジェントに監視・制御できるようになるかもしれません。しかし、これを実現するには適切なドライバーが必要であり、現時点でこうした機能を提供できる市場唯一の製品がHVGC-1000です。

詳細については、 MEAN WELL HVGC-1000をご覧ください。

 

[出典：Engineering.com]