インフィニオンの支援を受け、Crocus Labs GmbHの創設者兼最高経営責任者（CEO）であるプラシャンス・マカラム博士によるこのホワイトペーパーでは、垂直農場や温室などの管理環境農業（CEA）環境における生産性向上におけるCO2レベルと人工照明の重要な役割に焦点を当てています。 。これは、植物の成長に最適な条件を維持するという課題に焦点を当て、CO2 と光の正確な監視と調整が作物の収量と品質をいかに大幅に向上させるかを実証します。インフィニオンのXENSIV™ PAS CO2センサーとCrocus Labsのスマート照明を活用することで、生産者は環境の微妙なバランスを実現でき、その結果、資源の効率的な利用、エネルギー消費の削減、そして最終的にはより持続可能な食料生産実践が可能になります。このアプローチにより、植物の健康状態と生産量が最適化されるだけでなく、市場の需要に合わせて作物戦略を機敏に調整することも可能になります。
概要
垂直農場と現代の温室の出現は園芸農業の分野に革命をもたらし、持続可能な食料生産に対する需要の高まりに対応する革新的なソリューションを提供しました。これらの環境制御された農業システムは、先進技術を利用して資源利用を最適化し、作物収量を最大化し、環境への影響を最小限に抑えます。ただし、これらの密閉空間内で最適な生育条件を管理および維持することは、重大な課題を引き起こします。人工照明に加えて、植物の成長と生産性に大きな影響を与える重要な要素の 2 つは、二酸化炭素 (COXNUMX) 濃度です。
問題提起
垂直農場や最新の温室などの環境制御農業 (CEA) では、作物の生産性を最大化するために最適な生育条件を維持することが不可欠です。植物の成長に大きな影響を与える 2 つの重要な要素は、人工照明と CO2 濃度です。 CEA では、Daily Light Integral (DLI) によって測定される光のスペクトル、強度、持続時間を最適化することが、作物の成長を促進し、収量を最大化するために重要です。より高い CO800 濃度に苦しむ私たち人間とは異なり、作物は一定レベルの二酸化炭素を必要とし、管理された環境で効率的に成長し繁栄するためには、通常 1300 ppm (トマト、キュウリの苗など) から 2 ppm の間に維持されます。照明の必要性と CO2 の必要量は、作物の種類とその特定の成長段階によって異なります。密閉された CEA 栽培作業における CO200 濃度は急速に 2 ppm まで低下する可能性があるため、ほぼすべての CEA 企業は、CO2 レベルを最適な濃度にするための代償措置として CO2 投与を使用しています。他の環境要因とは異なり、CO2 は正確に制御する必要があり、換気、植物の成長期間、天候に大きく影響されます。 CEA 施設には、多くの場合、空気の移動を妨げる換気システムやラックやトレイなどの物理的構造が備えられており、その結果、環境内に層化が生じます。その結果、特定の地域では CO2 濃度が最適以下となり、光合成や植物全体のパフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性があります。この問題を軽減するために、生産者は追加の CO2 を注入することで農場全体の CO2 レベルを増加させます。ただし、過剰な CO2 投与は植物の成長の不均衡、作物の品質の低下、運営コストの増加につながる可能性があるため、生産者は注意する必要があります。 CO2の供給、作物の吸収、換気の間の不均衡も、CO2の直接排出を通じて気候変動に寄与する一方、グリーンエネルギーの義務付けにより、COXNUMX生成にボイラー加熱システムを使用する農場は、代替濃縮システムを検討する必要があります。
ソリューション: インフィニオンと Crocus Labs の出会い
これらの課題に対処するために、栽培者は CO2 濃度、光強度、光合成の関係を利用して、植物の成長と生産性を最適化できます。図 1 は、CO2 と光強度の曲線を示しています。 CO2 と光スペクトルの適切なバランスを維持することで、生産者は CO2 同化の量子収量を最大化できます。しかし、CO2 と光の強度がさらに増加しても光合成活動への影響が最小限に抑えられる飽和点が存在します。栽培エリア全体に CO2 センサーを戦略的に配置することで、生産者は CO2 分布に関する包括的な洞察を得ることができ、CO2 補給と光スペクトルに関して情報に基づいた決定を下すことができます。 Crocus Labs のインテリジェント照明システムは、農場のさまざまな部分からデータを収集するために Infineon XENSIV™ PAS CO2 センサーを活用しています。このシームレスな統合により、光のスペクトル出力と、さまざまな成長段階およびさまざまな場所にあるさまざまな植物の特定の CO2 要件との同期が可能になり、理想的な成長環境を作り出します。植物のニーズに合わせて均一な光合成速度を確保することで、栽培者はより高い収量を達成し、作物の品質を向上させ、（電力と二酸化炭素の投与による）運営コストを削減することができます。光スペクトルと CO2 を正確に制御できるこの機能により、農場は作物の選択を調整することで市場リスクを軽減する柔軟性も得られます。たとえば、市場がキュウリで飽和状態になり、価格が下落した場合、農場は光と CO2 のパラメータを調整するだけで別の作物に対応できます。この適応性は、財務上の損失を回避し、収益性を維持するのに役立ちます。
インフィニオンの高精度 XENSIV™ PAS CO2 センサーを Crocus Labs のインテリジェント照明システムと統合することにより、Crocus Labs は、リアルタイム CO2 モニタリング、正確な照明制御、スマート スペクトル調整を組み合わせた包括的なソリューションを生産者に提供します。たとえば、葉物野菜を栽培する 10 平方メートルに広がる高さ 1000 メートルの垂直農場では、この統合により、生産者は CO2 レベルを監視し、農場のさまざまな場所で照明スペクトルを動的に調整して、最適な CO2 レベルの損失を補うことができ、したがって、植物の特定のニーズに適合します。 CO2 センサーのデータを分析し、高度なアルゴリズムを利用することで、照明システムはスペクトル出力をインテリジェントに調整して光合成効率を最適化し、CO2 過剰摂取の必要性を減らしながら植物の品質を向上させることができます。
別の使用例として、結実する作物を栽培する温室を考えてみましょう。インフィニオンのCO2センサーとCrocus Labsの照明システムの統合により、栽培者はリアルタイムのCO2測定に基づいて光のスペクトル構成を微調整できます。たとえば、開花から結実段階への移行中、XENSIV™ PAS CO2 は均一な CO2 レベルを維持するのに役立ちますが、Crocus labs の照明システムは赤色の波長を追加して果実の発育を改善するように調整できます。 CO2 レベルと照明スペクトルの両方を正確に制御することで、栽培者は植物の光合成能力を最大化する理想的な生育環境を作り出すことができ、その結果、生き生きとした健康な花が咲きます。
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