施設園芸における省エネルギー対策の評価
筑波大学

川崎 恭実子 *筑波大学氷鉋 揚四郎１．研究の背景と目的（1）燃料価格の上昇と施設園芸
近年、原油産出国における政治情勢の不安定化や経済発展の著しい中国やインド等における石油需要の増大等を背景に、原油価格が世界的に高騰している。それに伴い農業生産資材の価格も上昇しているが、特に A 重油価格の上昇は、それを多量に使用する施設園芸農家にとって深刻な問題である。
施設園芸とは、ビニールハウスやガラス室等温室内において、温度や湿度、光等を人工的に管理し、園芸作物を栽培する農業の一形態である。施設園芸については、それが始まった当初から現在でも、エネルギーの無駄使いであるという批判の声が上がる。しかし、現在の日本の農業にとって施設園芸が欠かせないものである事は、収穫量に占める施設園芸作物の割合を見ると否めない。例えば、トマトは年間通じて供給されているが、その収穫量の 50％は施設園芸栽培によるものである。その他にも、イチゴは 90％、ピーマンは 60％、キュウリは 50％と施設栽培の割合は高い。
この状況を考えると、燃料価格が上昇し続ける今、施設園芸栽培における省エネルギーを進める事は、食料の安定供給という意味からも、重要な課題であると言えるだろう。
（2）地球温暖化と施設園芸
また、地球温暖化対策のために、各自治体はそれぞれ削減目標を掲げ、二酸化炭素の削減に取り組んでいる。施設栽培では露地栽培以上に電力や熱を必要とするため、排出される二酸化炭素の量も当然多い。施設園芸栽培の省エネルギー対策を、自治体を挙げて行う事は、二酸化炭素削減目標への貢献という意味でも需要であるだろう。実際に、いくつかの自治体では施設園芸栽培の省エネルギー対策案を示している。
（3）目的
本研究では、自治体の示す施設園芸栽培の省エネルギー対策案と著者が設定した対策案それぞれの省エネルギー量を推定し、また必要なコストおよび二酸化炭素削減量を求め、比較することで、燃料価格上昇対策および地球温暖化対策としての各対策案の有効性を評価することを目的とする。

２．研究対象の地域および作物
研究対象地域には、施設園芸栽培の省エネルギー対策案を示している自治体の中でも、施設面積が圧倒的に広く、施設園芸栽培が市の重要な産業となっている愛知県田原市を選択した。また、
この地域で最も消費するエネルギー量が多い輪菊栽培を対象とした。
３．研究対象地域の概要（1）位置・土地利用
愛知県の渥美半島ほぼ全域に位置する。2005 年時点の総面積は 18,858ha である。面積が一番に大きいのは森林･原野で 5,046ha（28.7％）、次に面積が大きいのは畑で 5,030ha（26.7％）であり、畑作の盛んな地域である事が窺える。
（2）気候
気温は年間を通じて温暖で、1971 年から 2000 年の 30 年間の（以下の気象データの平均値も同様）年間平均気温は 15.8 度、平均最高気温は 30.5 度、最低気温は 2.3 度である。降水量は年間通じて同程度あるが、年間平均降水量は 1,014mm と全国平均 1,718mm と比べると少ない。日
照時間は年間通じて比較的安定しており、最も多いのは 8 月の 234 時間、最も少ないのは 6 月の158 時間である。風速は平均 3.9m/s である。場所によっては風の強い地域もあり（例えば蔵王山展望台の年間平均風速は 8.3m/s）、風力発電設備が多数設置されている。
（3）人口2005 年時点の総人口は 66,390 人であり、1970 年から微増傾向にある。ただ、高齢化は全国的な傾向と同様に進んでおり、65 歳以上人口の割合は田原市全体で 20.3％、旧赤羽根町と旧渥美町
では特に高く 23.8％である。
（4）産業
2005 年の産業別就業者割合は、第一次産業が 33.3％、第二次産業が 28.9％、第三次産業が 37.4％であり、全国平均と比べて一次産業の割合が非常に高い。田原市の産業の中で最も特徴的であるのが農業で、2006 年の農業産出額は全国で一番多く 779 億円であった。田原市は日本一の菊の生産地であり、農業産出額の約 45％はこの菊生産による。また、市北部の臨海工業地域に立地する自動車関連企業を中心とする工業が盛んなため、田原市の製造品等出荷額は 20,032 億円と大きく、豊田市、名古屋市に続き県内第 3 位である。

４．研究のフロー研究の流れを図 1 に示す。まず、研究対象地域における輪菊栽培に関する基礎的なデータを、文献調査およびヒアリングにより取得する。次に、自治体が示した施設園芸の省エネルギー対策案について、一次エネルギー使用量の推定を行う。その後、既往研究を参考に省エネルギー対策案を設定し、一次エネルギー使用量の推定を行う。全ての対策案の一次エネルギー使用量を推定したら、従来の栽培方法と比べて省エネルギー量はどの程度か比較する。同様に、第二段階、第三段階では各対策案の二酸化炭素削減量、コストをそれぞれ推定し、比較を行う。最後に各対策案の利点と問題点を整理し、最終的な評価を行う。

愛知県田原市における輪菊の栽培に関するデータ把握
各対策案の使用エネルギー量の推定と比較
市の提案した対策案

著者の設定した対策案

各対策案の二酸化炭素削減量の推定と比較
市の提案した対策案

著者の設定した対策案

各対策案のコストの推定と比較
市の提案した対策案

著者の設定した対策案

各対策案の問題点・利点の整理
全ての面を考慮した各対策案の最終的な評価

図 1 研究のフロー
５．進捗状況
（1）田原市における輪菊栽培に関するデータの把握
施設栽培に使用される温室には加温設備を備えている温室と備えていない温室がある。栽培でA 重油と電力を多量に使用するのは、加温設備を備えている温室であることから、まず加温設備有りの温室の設置面積を以下の手順で求めた。使用した統計データは、愛知県作成の「平成 17年

施設園芸の現況」である。①花卉栽培を行う温室の市町村別設置面積（加温設備有り）を取得した。②輪菊の施設栽培面積を花卉類の施設栽培面積で除した値を求めた。③①に②を乗じることで、輪菊栽培を行う温室の設置面積（加温設備あり）を求めた。
次に輪菊の施設栽培で必要な熱量と一次エネルギー使用量を以下の手順で求めた。計算には、田原市作成の「田原市エコエネルギー導入ビジョン案」および資源エネルギー庁作成（平成 14年）の「エネルギー源別標準発熱量の改訂について」を用いた。①輪菊栽培における 1a 当たり A重油年間使用量（ℓ/a）を取得した。②A 重油の発熱量（MJ/ℓ）を取得した。③先に求めた施設面積（a）に①、②、ボイラー効率を乗じることで、輪菊施設栽培に必要な全熱量（MJ）を求めた。
④また、施設面積（a）に①と②を乗じることで、熱供給用一次エネルギー使用量（MJ）を求めた。
同様に、輪菊の施設栽培で必要な電力量と一次エネルギー使用量を以下の手順で求めた。計算には、「田原市エコエネルギー導入ビジョン案」および「エネルギー源別標準発熱量の改訂について」、中部電力の資料･データ集を用いた。⑤輪菊栽培における 1ａ当たり年間電力使用量（kWh/a）を取得した。⑥先に求めた施設面積（a）に⑤を乗じ、輪菊の施設栽培で必要な全電力量（kWh）を求めた。⑦次に、⑥に電力の発熱量（MJ/kWh）を乗じ、エネルギー量に換算した。⑧⑦を発電所の発電効率と（1−送配電損失率）で除することで、電力供給用一次エネルギー使用量（MJ）を求めた。さらに、全一次エネルギー使用量を④と⑧を足すことで求めた。
熱と電力が必要となる時期については、「花卉園芸大百科８キク編」および渥美農業普及指導センターへのヒアリングにより把握した。
（2）田原市の提案した施設栽培の省エネルギー対策案の確認と一次エネルギー使用量の推定
田原市が提案した対策案は「田原市エコエネルギー導入ビジョン案」内にある。その中では部分的な計算しか行われていないため、残りの必要エネルギー量については、（1）で求めた全必要エネルギー量から田原市が計算した熱量を減じることで求めた。この値をボイラー効率で除することで熱供給用一次エネルギー使用量を求めた。電力に関しては現状のシステムと同様であった。
（3）著者による施設栽培の省エネルギー対策案の設定と一次エネルギー使用量の推定
海外、特にオランダでは施設園芸における省エネルギー技術が積極的に導入されている。本研究ではその既往研究を参考にして、省エネルギー対策案を設定した。その後、現状のシステム、市の対策案と同様に、一次エネルギー消費量を求めた。
（4）各対策案の省エネルギー量の比較（1）で求めた現在のシステムにおける一次エネルギー使用量から（2）、（3）で推定した一次エネルギー使用量をそれぞれ減じることで、各対策案の省エネルギー量を求めた。

６．結果の一部
現在のエネルギー利用システムおよび一次エネルギー使用量等を図 2 に示した。現在のシステ
ムでは、一次エネルギーは合計 1,124,083GJ 使用されている。

1,123,969GJ

商用電力

A重油

発電効率41.1%、総合損失率8.1％

114,159MJ

ボイラ
熱効率90％

1,011,572GJ

熱43,119MJ

電力

図 2 現在のエネルギー利用システムおよびその一次エネルギー使用量等（黒地：一次エネルギー使用量、破線の囲い：必要エネルギー量）

次に、田原市の対策案のシステムおよび一次エネルギー使用推定量等を図 4 に示した。田原市の提案するシステムでは、一次エネルギーは合計 1,109,216GJ 使用される。

1,109,102GJ
メタンガス

A重油

114,159MJ
商用電力
発電効率41.1％、総合損失率8.1％

ガスボイラ

ボイラ

熱効率90％

熱効率90％

13,380GJ

998,192GJ
熱1,011,572GJ

電力

43,119MJ

図 3 田原市の提案する省エネルギーシステムおよびその一次エネルギー推定消費量等（黒地：一次エネルギー使用量、破線の囲い：必要エネルギー量）

最後に、著者の設定した対策案のシステムおよび一次エネルギー使用量を図 4 に示した。一次エネルギーは合計 1,558,516GJ 使用される。

1,558,516GJ
都市ガス＋メタンガス
マイクロガスエンジン
発電効率27.2%、排熱回収率55.1%
熱1,011,572GJ

電力

43,119MJ

商用電力

図 4 著者の設定した省エネルギーシステムとその一次エネルギー推定使用量（黒地：一次エネルギー使用量、破線の囲い：必要エネルギー量）
以上の推定量を比較すると、省エネルギー量は田原市の提案したシステムが最も大きくなる事が示された。また、著者の設定したシステムでは、熱需要量が電力需要量よりも大きいため、狭い範囲で考えると省エネルギーとはなっていないことが示された。

主な出典
1）田原市エコエネルギー導入ビジョン案、2007、田原市
2）平成 14 年エネルギー源別標準発熱量の改訂について、2002、資源エネルギー庁
3）平成 18 年版食料･農業･農村白書、2006、農林水産省
4）平成 17 年施設園芸の概況、2007、愛知県農林水産部園芸農産課
5）花卉園芸大百科８キク編、2002、農山漁村文化協会、東京