植物工場の照明における比較・検討ポイント ~コスト計算~

お知らせ[2020年4月24日]
商品リニューアルに向けて、2019年製造の「植物育成用LED」在庫分100本を、定価の半額〔4,300円/1本〕にて販売しております。  詳細ページへ

 

植物工場にて、光源を選定する際の前提条件

現時点にて、植物工場における光源を選定する際、性能・コスト面からも、選択肢はLED光源のみだが、比較材料として【蛍光灯】に関するコストも記載しております。

 

植物育成用・蛍光灯の導入費用(コスト) ~40W・120cm~

植物育成用の蛍光灯を購入する場合、その本体価格は各メーカーや波長域、光量によって異なるが、代表的な製品である「東芝ライテックのプラントルクス<1,010ルーメン>」の定価1,320円、100本程度の発注量で【600~700円/1本】前後にて購入することができます。

また、光量が大きい「NECのビオルックスHG<1,920ルーメン>」の場合でも、定価2,400円、同様の発注量で【1,000円/1本】前後にて購入することが可能です。

※ 光量を人間の目を基準にしているルーメンで測定するのは正確ではない。植物の場合、光強度は「光合成有効光子束密度PPFD」にて計測する必要があり、ルーメンは、あくまで参考値となる。

※ 詳細記事: 植物工場における「光源の種類」と「光量の単位」

 

照明器具の導入費用(コスト) ~40W・120cm~

蛍光灯の本体だけでは点灯させることができず、蛍光灯を取り付ける照明器具が必要となる。仮に、複数の蛍光管を取り付けることが可能な「連灯タイプ」であっても、1本の蛍光灯に対して、照明器具の費用は安く見積もっても【1,000円/1本】前後は必要となる。

植物工場の照明における比較・検討ポイント

 

その他の導入費用(コスト) ~40W・120cm~

蛍光灯の本体と取り付け器具だけでは、最低限・点灯できるだけであり、広い角度で照射される蛍光灯は、光の利用効率を高めるために、反射板を取り付けたり蛍光管が割れるのを防ぐためのカバー(作業員のケガ対策、野菜への異物混入予防)を用意する場合もあるため、その他の導入費用として【1本あたり 1,000円】前後の追加費用が必要となる。

 

蛍光灯の交換スケジュールと交換費用

今回、紹介している植物育成用の蛍光灯は、寿命を「1万時間」に設定されている。よって、植物工場の場合、1日16時間の照射サイクルでは、1年で【5,840時間】となり、2年で【11,680時間】となる。

蛍光灯を採用している植物工場施設を見学すると、2年を超えた光源は、明らかに新品の蛍光灯より光が弱く、暗い状態が分かります。

よって、蛍光灯の場合は【 2年弱 】での交換をお勧めしております。また、その交換費用については、照明器具がそのまま利用できるため、蛍光灯本体のみを購入する必要があります。

 

結論: 植物工場における蛍光灯の導入費用(コスト)
  • 約120cm、40Wの植物育成用・蛍光灯の場合
  • 蛍光灯: 600円~1,000円前後 / 1本あたり
  • 照明器具: 1,000円前後 / 1本あたり
  • その他(反射板・カバー): 1,000円前後 / 1本あたり
  • 交換費用: 2年間で蛍光灯を交換する必要あり

※ 費用は、あくまで参考情報となります。今回の場合、家庭用ではなく、少なくとも 100本以上の大量発注を実施した場合の一般的な導入コストを想定しております。

 

植物工場向けLEDを選定する際の注意点

蛍光灯では必要な資材だけを紹介したが、以下のLEDでは、植物工場にて光源を選定する際に、検討すべき項目・注意点も含めて紹介する。

なお、費用は各メーカーの見積金額に大きな差があるため、参考程度の概算だけを紹介している。さらなる詳しいコスト計算は、弊社が販売する植物育成用LEDを例に、次の章にて比較・検討した。

 

検討項目① LED光源の基本的な性能(光波長)

  • 植物の光合成に最適な光波長が含まれているかを確認。
  • 波長ピークがピンポイントである必要は無いが、少なくとも、450 nm(青色)と波長660 nm(赤色)付近の光波長が含まれている必要がある。これは最低条件といえるだろう。
  • 照明メーカーから購入する際には、こうした光波長データの提示を求める必要がある。

 

検討項目② 栽培データ(光量、栽培ノウハウ)

  • 最適な光波長を含むLEDであっても、どのくらいの照明ピッチ(照明同士の設置間隔)で設置した場合、照明から栽培面の高さに対して、どのくらいの光量(PPFD)を確保できるか、といったデータも必要となる。
  • 例えば「LED照明を12cm間隔にて設置し、照明から栽培面の高さを25cmとした場合、その栽培面の光量は200umolとなる」といったデータが最低限、必要となる。<以下のデータは弊社による実験データ

植物工場の照明における比較・検討ポイント

 

  • 植物育成用の照明には明確な規格・基準が無いため、各メーカーが測定する前提条件が異なる場合もある光量(PPFD)のデータも、どういった条件の下で測定しているのかを確認する必要がある
  • リーフレタスであれば最低、栽培面に対して「150~160 μmol」を確保することで、ある程度の生長スピードと収穫期間を実現できる。栽培施設によっては「200 μmol」(リースレタス栽培のため)を実現している植物工場もあるが、強い光量だけを求めても生長に負の影響を与える場合もある。
  • こうした植物を生育する上で、必要となる光量(PPFD)の情報や実験データを保有しているかを確認する必要がある。
  • 栽培作物に対して、最適な光量(PPFD)と照明の設置間隔、過去の栽培データを基にした照射時間・収穫日数など、疑問点に対して、豊富な知識で具体的なソリューションと科学的なデータを提示できる企業に依頼するのが良いだろう。
上記のような情報・データについて、栽培ノウハウのために提供できない・高額な費用を請求する販売メーカーは注意が必要だろう

葉野菜や果菜類(イチゴ、トマトなど)、穀物に関する最適な光量(PPFD)や照射時間、収穫日数や栽培環境などの基本的な情報は、各大学・研究所による論文や発表資料にも記載されており、栽培ノウハウには該当しない。

 

検討項目③ 導入実績

  • 植物工場に対して、過去に販売実績があるかを確認。
  • 大量発注する場合には、機密保持を結んだ後に、導入施設先のデータ開示を求める必要もある。
  • LEDの専業メーカーであっても、植物工場や農業施設に対して、LEDの販売実績が無い場合、想定外のトラブルが発生するリスクも考慮に入れておく必要がある。
  • 場合によっては、サンプルを取り寄せ、小型キットにて、自分たちで試験栽培を行うことも良いだろう。

 

検討項目④ LED光源の本体価格

各社が販売している一般的な植物育成用LEDは「20W」前後の商品が多く、発注本数が少ない場合(500本以下)、ほぼ同じような性能で「5,000円~10,000円/1本」前後となります。このように費用のバラツキがあるのは「製造場所(国内・海外)、不良品率、どこで利益を確保するか」など、各社の内部事情によって異なります。

 

例えば、大手LEDメーカーの場合、不良品率が少ないものの、LED商品で利益を確保するために、販売単価が若干、高い傾向があります。

年間で数件(日本国内)の大規模施設に納品する場合は、数万本の発注量がありますが、植物工場で必要とされる照明本数は、オフィス・住宅照明と比較すると、圧倒的に市場規模が小さいため、植物工場だけを担当する営業マンを配置することが難しい場合もあります。

大手LEDメーカーでは、こうした事情(利益、人件費、管理運営費など)により経費が上乗せされ、安い商品でも、植物育成用LED商品は「7,000円~/1本」(ライト本体のみ, 500本以下の発注量)くらいの価格帯にて販売されております。

 

検討項目⑤ 照明器具・ソケット&電源コード

LED商品によっては、蛍光灯と同様に、LEDを設置する照明器具が必要な場合もあります。ただし、多くの施設で普及している植物育成用LEDの場合、電源内蔵型となっており、LED光源本体に、ソケットと電源コードを取り付けるだけで点灯する場合が多いです。

 

LED本体に接続する【ソケット】と【電源コード】があれば、以下のような商品を入手することで、家庭用のACコンセントでも、植物育成用LEDを点灯させることが可能です。植物工場として、広く普及しているLED商品は、蛍光灯と同じような形の「直管形LEDランプ」「G13口金」(写真:アカリセンター https://www.akaricenter.com より)と呼ばれる規格となっており、その形に合ったソケットを用意する必要があります。

植物工場の照明における比較・検討ポイント

「直管形LEDランプ」「G13口金」でも、(簡易的な)防水を目的として、周辺がゴム素材で、接続部分に水が入らないように、しっかりカバーできる【ソケットもあります。

植物工場の照明における比較・検討ポイント

このように、LED照明を点灯させるためには【ソケット・電源コード】が必要となり、LED本体とは別に、費用を請求されることが一般的です

小型の試験栽培用ラックにて、10本程度のLEDを使用する場合は、家庭用のACコンセントに対応した【電源コード】でも良いが、大量のLEDを使用する商業用の栽培ラックでは、LEDを並べながら【連灯タイプ】のソケット・電源コード(以下の写真)を採用する必要があります。

植物工場の照明における比較・検討ポイント

ソケット・電源コードの費用

  • ACコンセントタイプ : 800円~1,000円 前後 / LED1本あたり[簡易防水ソケット]
  • 連灯タイプ     :500円~700円 前後 / LED1本あたり[簡易防水ソケット]
栽培ベッドからの大きなトラブル(水漏れ)が無い限り、通常の管理方法において、LED本体に水滴が落ちることはありませんが、LED照明の配置場所によっては、照明の先端部分のソケットには水滴がかかる場合も考えられるため、簡易的な防水ソケットが必要だと思われます。

 

検討項目⑥ LEDの固定・設置作業

電気工事会社でない限り、LED照明の設置には専門の業者が必要となります。「LED本体をどのような形で栽培ラックに固定するのか?」「ラックに固定するためには専用の固定器具が必要なのか?」

LED光源の設置方法は、各社によって大きく異なります。固定のために専用器具が必要とされ、設置が複雑で電気工事などの資格を持つ専門業者が複数人必要となる場合、大きな費用が別途、請求されることになります

一方で、最終的な電源工事以外の作業は、汎用部品を利用して、誰でも簡単に(資格者不要)設置できる場合は、低コストでLEDを設置することができます

 

LEDの設置費用(+電源工事も含む)

  • 設置方法や作業内容によって金額は大きく変動するが、一般的には「LED500本を導入した場合、電源工事も含めて、50万円~100万円前後」を請求されることが多い。費用は、LEDを固定する器具や設置作業、電源工事などの全てを含んだ金額になります。
  • LED1本あたりの費用: 1,000円~2,000円 前後 (LED500本を導入した場合)

 

その他の注意点:植物の生育は「照明」だけではない

完全人工光型の植物工場において、最も重要なファクターは「光源」になります。しかし、最適な光源を準備しても、その他の栽培環境・管理方法(温度、湿度、CO2、照射時間、養液の管理、清掃方法など)によっても、大きく影響を受けることがあるので、注意が必要となります

 

結論: LEDを選定する際の注意点
  • 本サイトに記載されている情報を閲覧し、最低限の知識を持って各LEDメーカー・販売企業に問い合わせること。
  • 疑問点に対して、豊富な知識で具体的なソリューションと、科学的なデータを提示できる企業に依頼するのがベストである。
  • LED光源の本体価格を比較するだけでは不十分である見積金額が安い場合でも、設置・工事費用として大きな金額を請求されるケースもあるので注意が必要
  • 失敗しないためにも、時間をかけて比較・検討すること。LED専業メーカーを信頼して、全てを任せないこと。導入実績の無い商品は、サンプルを取り寄せて試験栽培を行うのも良いだろう。

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