特許 7504529 資源循環型施設園芸シミュレーション装置、コンピュータプログラム及び記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】資源循環型施設園芸シミュレーション装置、コンピュータプログラム及び記録媒体

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/02 20240101AFI20240617BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/02

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2024505480

(86)(22)【出願日】2023-12-11

(86)【国際出願番号】 JP2023044185

【審査請求日】2024-02-01

(31)【優先権主張番号】P 2023045333

(32)【優先日】2023-03-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390010814

【氏名又は名称】株式会社誠和

(74)【代理人】

【識別番号】100101742

【弁理士】

【氏名又は名称】麦島 隆

(72)【発明者】

【氏名】新村 素晴

(72)【発明者】

【氏名】大出 浩睦

【審査官】平井 嗣人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１８５５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６２２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０５６１６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｑ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

農業用ハウスにて所定の植物を栽培する場合において、排熱を回収して暖房に利用する場合の排熱循環シミュレーション部と、排ガスを回収して得られる二酸化炭素を前記植物の生育促進のために利用する場合の排ガス循環シミュレーション部とを備え、
前記排熱循環シミュレーション部は、
前記植物に適する設定夜温度を保つための必要熱量を、化石燃料の燃焼により稼働する暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、前記排熱から回収した回収熱によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求める排熱関連温室効果ガス排出量算出部と、
前記暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量と、前記排熱から回収した回収熱によって前記必要熱量を確保する場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記回収熱を利用することによる排熱利用温室効果ガス削減量として求める排熱利用温室効果ガス削減量算出部と
を有し、
排ガス循環シミュレーション部は、
前記農業用ハウス内へ供給される二酸化炭素の供給量を、二酸化炭素供給源として化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いて賄う場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、前記排ガスから回収された二酸化炭素により賄う場合の温室効果ガス排出量を求める排ガス関連温室効果ガス排出量算出部と、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量と、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記排ガスから回収された二酸化炭素を利用することによる排ガス利用温室効果ガス削減量として求める排ガス利用温室効果ガス削減量算出部と
を有する
資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項2】

前記排熱利用温室効果ガス削減量算出部により得られる前記排熱利用温室効果ガス削減量と、前記排ガス利用温室効果ガス削減量算出部により得られる前記排ガス利用温室効果ガス削減量とを合算し、温室効果ガスの総削減量を求める総削減量算出部
を有する
請求項１記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項3】

前記排熱循環シミュレーション部は、
前記暖房設備の稼働によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストと、前記回収熱によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排熱利用削減コストを求める排熱利用削減コスト算出部
を有し、
前記排ガス循環シミュレーション部は、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストと、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排ガス利用削減コストを求める排ガス利用削減コスト算出部
を有する
請求項１記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項4】

前記排熱利用削減コスト算出部により得られる前記排熱利用削減コストと、前記排ガス利用削減コスト算出部により得られる前記排ガス利用削減コストとを合算し、エネルギーの総削減コストを求める総削減コスト算出部
を有する
請求項３記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項5】

前記排熱循環シミュレーション部は、
前記排熱関連温室効果ガス排出量算出部において用いられる前記必要熱量を算出するための必要熱量算出部を有し、
前記必要熱量算出部が、
前記農業用ハウスの設置地域の公開気象データから得られる日毎の最高気温及び日毎の最低気温に、前記農業用ハウスの床面積及び被覆面積を考慮して求められる日毎の夜間暖房負荷を用いて算出される所定の栽培期間の期間暖房負荷を、前記必要熱量として算出する手段である
請求項１記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項6】

前記期間暖房負荷が、前記日毎の夜間暖房負荷に、日毎の昼間暖房負荷を加えて求められる
請求項５記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項7】

前記日毎の昼間暖房負荷は、所定時間毎に「昼間の室内設定温度－外気温－室内太陽熱影響温度」を求め、得られた値のうち正の値のみを積分した値である
請求項６記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項8】

前記排ガス関連温室効果ガス排出量算出部は、
前記二酸化炭素の供給量と、前記植物による二酸化炭素の吸収量との差分を前記温室効果ガス排出量として求める手段である
請求項１記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項9】

前記排ガス循環シミュレーション部は、
前記排ガス関連温室効果ガス排出量算出部において用いられる前記二酸化炭素の吸収量を算出する吸収量算出部を有し、
前記吸収量算出部が、
前記植物の純光合成量を、前記植物による二酸化炭素の吸収量として求める手段である
請求項８記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項10】

前記吸収量算出部は、全天日射量、前記農業用ハウスの光透過率、植物の受光率及び前記農業用ハウスの室内二酸化炭素濃度を用いて前記純光合成量を求める
請求項９記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項11】

前記室内二酸化炭素濃度が、前記農業用ハウスの空気の室内外の換気率に基づき算出され、
前記換気率が、前記農業用ハウスの屋外比エンタルピーと室内比エンタルピーの差を用いて算出される
請求項１０記載の資源循環型施設園芸シミュレーション装置。

【請求項12】

コンピュータを資源循環型施設園芸シミュレーション装置として機能させるコンピュータプログラムであって、
農業用ハウス内で栽培する植物に適する設定夜温度を保つための必要熱量を、化石燃料の燃焼により稼働する暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、排熱から回収した回収熱によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求め、
前記暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量と、前記排熱から回収した回収熱によって前記必要熱量を確保する場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記回収熱を利用することによる排熱利用温室効果ガス削減量として求め、
前記排熱から回収した回収熱を暖房に利用する場合の排熱循環利用のシミュレーションを前記コンピュータに実行させ、
前記農業用ハウス内へ供給される二酸化炭素の供給量を、二酸化炭素供給源として化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いて賄う場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、排ガスから回収された二酸化炭素により賄う場合の温室効果ガス排出量を求め、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量と、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記排ガスから回収された二酸化炭素を利用することによる排ガス利用温室効果ガス削減量として求め
前記排ガスから回収した二酸化炭素を前記植物の生育促進のために利用する場合の排ガス循環利用のシミュレーションを前記コンピュータに実行させる
コンピュータプログラム。

【請求項13】

前記排熱利用温室効果ガス削減量と前記排ガス利用温室効果ガス削減量とを合算し、温室効果ガスの総削減量を求める
請求項１２記載のコンピュータプログラム。

【請求項14】

前記暖房設備の稼働によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストと、前記回収熱によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排熱利用削減コストを求める手順と、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコスト、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排ガス利用削減コストを求める手順と
を実行させる
請求項１２記載のコンピュータプログラム。

【請求項15】

前記排熱利用削減コストと前記排ガス利用削減コストとを合算し、エネルギーの総削減コストを求める
請求項１４記載のコンピュータプログラム。

【請求項16】

前記農業用ハウスの設置地域の公開気象データから得られる日毎の最高気温及び日毎の最低気温に、前記農業用ハウスの床面積及び被覆面積を考慮して求められる日毎の夜間暖房負荷を用いて算出される所定の栽培期間の期間暖房負荷を、前記必要熱量として算出する
請求項１２記載のコンピュータプログラム。

【請求項17】

前記期間暖房負荷が、前記日毎の夜間暖房負荷に、日毎の昼間暖房負荷を加えて求められる
請求項１６記載のコンピュータプログラム。

【請求項18】

前記日毎の昼間暖房負荷は、所定時間毎に「昼間の室内設定温度－外気温－室内太陽熱影響温度」を求め、得られた値のうち正の値のみを積分した値である
請求項１７記載のコンピュータプログラム。

【請求項19】

前記二酸化炭素供給源として化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いて賄う場合の温室効果ガス排出量と、前記排ガスから回収された二酸化炭素により賄う場合の温室効果ガス排出量とを、それぞれ、前記二酸化炭素の供給量と、前記植物による二酸化炭素の吸収量との差分として求める
請求項１２記載のコンピュータプログラム。

【請求項20】

前記植物の純光合成量を、前記植物による二酸化炭素の吸収量として求める
請求項１９記載のコンピュータプログラム。

【請求項21】

全天日射量、前記農業用ハウスの光透過率、植物の受光率及び前記農業用ハウスの室内二酸化炭素濃度を用いて前記純光合成量を求める
請求項２０記載のコンピュータプログラム。

【請求項22】

前記室内二酸化炭素濃度が、前記農業用ハウスの空気の室内外の換気率に基づき算出され、
前記換気率が、前記農業用ハウスの屋外比エンタルピーと室内比エンタルピーの差を用いて算出される
請求項２１記載のコンピュータプログラム。

【請求項23】

請求項１２～２２のいずれか１に記載のコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排熱及び排ガスを利用する資源循環型の施設園芸を実施する際の効果をシミュレーションできる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

地球温暖化対策は喫緊の課題として種々検討されている。特に、二酸化炭素等の温室効果ガスを排出する発電所、変電所、工場、清掃工場等における温室効果ガスの削減は温暖化対策に大きな効果が期待できる。

【0003】

特許文献１では、都市ごみ、下水汚泥、産業廃棄物等の廃棄物を焼却処理する焼却炉を備えた焼却処理系統と、湿潤系廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽を備えたメタン発酵処理系統とからなる廃棄物複合焼却処理システムが開示されている。メタンガス及び二酸化炭素を回収して分離し、燃焼処理系統で発生する灰の洗浄にこの分離した二酸化炭素を利用するなど、システム内で再利用して省資源化を図ろうとするものである。

【0004】

特許文献２では、火力発電所の二酸化炭素を多く含む熱排気を大気に放出せず、海水を利用して所定温度まで低下させる熱交換を行い、この二酸化炭素を含んだ熱排気を植物工場に供給し、温室効果ガスの大気への放出を抑制する技術が開示されている。

【0005】

特許文献３では、火力発電所やごみ焼却場等から排出される排ガスから、二酸化炭素吸収能力を備えた水膜を利用して二酸化炭素を分離する技術が開示されており、分離した二酸化炭素を植物育成に用い、それにより、二酸化炭素を大気中に放出せずに有効利用し、地球環境問題の解決を図ることも記載されている。

【0006】

非特許文献１では、地球温暖化防止技術の一つとして、ガス等の燃焼により発生する熱を農業用ハウスに供給して暖房を賄うと共に、排ガスから二酸化炭素を取り出して供給し、植物の成長を促す技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００６－２１２５２４号公報

【文献】特開平３－２３６７２３号公報

【文献】特開２０２１－１３３３１４号公報

【非特許文献】

【0008】

【文献】エネフロ、ＥＮＥＲＧＹ ＦＲＯＮＴＬＩＮＥ、２０２１年４月１３日、Ｖｏｌ．２５、「ＣＯ２でトマトがぐんぐん！一石三鳥の最新技術とは？」 URL:https://ene-fro.com/article/ef195_a1/

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１～３及び非特許文献１に開示の技術は、基本的には、様々なエネルギー排出設備から排出される二酸化炭素や熱を回収し、他の用途に活用することによって大気中への温室効果ガスの放出量を抑制する技術である。このうち、排熱の熱エネルギーの多くは化石燃料由来の熱であり、その利用を促すことで化石燃料の使用量の低減を図ることができ、省エネ、温室効果ガス排出量の削減につながる。

【0010】

ところが、上記従来の技術では、排熱の熱エネルギーを利用すること自体に関する知見はあるものの、農業用ハウスにおいてその熱エネルギーをより効率的に利用するということに関しては十分な検討がなされていない。実際、工場等の排熱等は、既存の農業用ハウスに供給することで、その利用がなされ、省エネ、温室効果ガスの削減に貢献できていると評価されているに過ぎないのが現状である。

【0011】

また、特許文献２～３及び非特許文献１は、植物に二酸化炭素を供給することにより二酸化炭素の大気への放出量を抑制する点で共通しているが、植物の栽培によって二酸化炭素を消費させるという概念が提示されているのみであり、農業用ハウスに供給される二酸化炭素が、植物によってどの程度吸収されるかについての検討はなされていない。
排ガスを植物の二酸化炭素の吸収に利用する場合、それにより、大気への二酸化炭素の放出量を抑制する効果を高めようとするならば、それなりの栽培面積を確保できる農業用ハウスを構築する必要がある。しかしながら、栽培面積が大きくなるほど農業用ハウスの建設コスト、稼働費用、維持費用は当然増加する。

【0012】

建設予定の農業用ハウスにおいて、排熱や排ガスを循環利用する構成とした場合に、温室効果ガスの排出削減にどの程度貢献できるのか、また、それによる経済的メリットについて、予測し可視化できれば、資源循環型の施設園芸の普及につながる。

【0013】

本発明は上記に鑑みなされたものであり、発電所や工場等の排熱や排ガスを施設園芸に利用した場合の温室効果ガスの削減量等をシミュレーションでき、排熱や排ガスの循環利用を促し、温室効果ガスの削減に寄与できる資源循環型施設園芸シミュレーション装置、コンピュータプログラム及び記録媒体を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するため、本発明では、
農業用ハウスにて所定の植物を栽培する場合において、排熱を回収して暖房に利用する場合の排熱循環シミュレーション部と、排ガスを回収して得られる二酸化炭素を前記植物の生育促進のために利用する場合の排ガス循環シミュレーション部とを備え、
前記排熱循環シミュレーション部は、
前記植物に適する設定夜温度を保つための必要熱量を、化石燃料の燃焼により稼働する暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、前記排熱から回収した回収熱によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求める排熱関連温室効果ガス排出量算出部と、
前記暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量と、前記排熱から回収した回収熱によって前記必要熱量を確保する場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記回収熱を利用することによる排熱利用温室効果ガス削減量として求める排熱利用温室効果ガス削減量算出部と
を有し、
排ガス循環シミュレーション部は、
前記農業用ハウス内へ供給される二酸化炭素の供給量を、二酸化炭素供給源として化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いて賄う場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、前記排ガスから回収された二酸化炭素により賄う場合の温室効果ガス排出量を求める排ガス関連温室効果ガス排出量算出部と、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量と、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記排ガスから回収された二酸化炭素を利用することによる排ガス利用温室効果ガス削減量として求める排ガス利用温室効果ガス削減量算出部と
を有する
資源循環型施設園芸シミュレーション装置を提供する。

【0015】

前記排熱利用温室効果ガス削減量算出部により得られる前記排熱利用温室効果ガス削減量と、前記排ガス利用温室効果ガス削減量算出部により得られる前記排ガス利用温室効果ガス削減量とを合算し、温室効果ガスの総削減量を求める総削減量算出部
を有することが好ましい。

【0016】

前記排熱循環シミュレーション部は、
前記暖房設備の稼働によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストと、前記回収熱によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排熱利用削減コストを求める排熱利用削減コスト算出部
を有し、
前記排ガス循環シミュレーション部は、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストと、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排ガス利用削減コストを求める排ガス利用削減コスト算出部
を有することが好ましい。

【0017】

前記排熱利用削減コスト算出部により得られる前記排熱利用削減コストと、前記排ガス利用削減コスト算出部により得られる前記排ガス利用削減コストとを合算し、エネルギーの総削減コストを求める総削減コスト算出部
を有することが好ましい。

【0018】

前記排熱循環シミュレーション部は、
前記排熱関連温室効果ガス排出量算出部において用いられる前記必要熱量を算出するための必要熱量算出部を有し、
前記必要熱量算出部が、
前記農業用ハウスの設置地域の公開気象データから得られる日毎の最高気温及び日毎の最低気温に、前記農業用ハウスの床面積及び被覆面積を考慮して求められる日毎の夜間暖房負荷を用いて算出される所定の栽培期間の期間暖房負荷を、前記必要熱量として算出する手段であることが好ましい。
前記期間暖房負荷が、前記日毎の夜間暖房負荷に、日毎の昼間暖房負荷を加えて求められることが好ましい。
前記日毎の昼間暖房負荷は、所定時間毎に「昼間の室内設定温度－外気温－室内太陽熱影響温度」を求め、得られた値のうち正の値のみを積分した値とすることが好ましい。
前記排ガス関連温室効果ガス排出量算出部は、
前記二酸化炭素の供給量と、前記植物による二酸化炭素の吸収量との差分を前記温室効果ガス排出量として求める手段であることが好ましい。

【0019】

前記排ガス循環シミュレーション部は、
前記排ガス関連温室効果ガス排出量算出部において用いられる前記二酸化炭素の吸収量を算出する吸収量算出部を有し、
前記吸収量算出部が、
前記植物の純光合成量を、前記植物による二酸化炭素の吸収量として求める手段であることが好ましい。
前記吸収量算出部は、全天日射量、前記農業用ハウスの光透過率、植物の受光率及び前記農業用ハウスの室内二酸化炭素濃度を用いて前記純光合成量を求める構成であることが好ましい。
前記室内二酸化炭素濃度が、前記農業用ハウスの空気の室内外の換気率に基づき算出され、前記換気率が、前記農業用ハウスの屋外比エンタルピーと室内比エンタルピーの差を用いて算出される構成であることが好ましい。

【0020】

また、本発明は、コンピュータを資源循環型施設園芸シミュレーション装置として機能させるコンピュータプログラムであって、
農業用ハウス内で栽培する植物に適する設定夜温度を保つための必要熱量を、化石燃料の燃焼により稼働する暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、排熱から回収した回収熱によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求め、
前記暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量と、前記排熱から回収した回収熱によって前記必要熱量を確保する場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記回収熱を利用することによる排熱利用温室効果ガス削減量として求め、
前記排熱から回収した回収熱を暖房に利用する場合の排熱循環利用のシミュレーションを前記コンピュータに実行させ、
前記農業用ハウス内へ供給される二酸化炭素の供給量を、二酸化炭素供給源として化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いて賄う場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、排ガスから回収された二酸化炭素により賄う場合の温室効果ガス排出量を求め、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量と、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量との差分を、前記排ガスから回収された二酸化炭素を利用することによる排ガス利用温室効果ガス削減量として求め
前記排ガスから回収した二酸化炭素を前記植物の生育促進のために利用する場合の排ガス循環利用のシミュレーションを前記コンピュータに実行させるコンピュータプログラムを提供する。

【0021】

前記排熱利用温室効果ガス削減量と前記排ガス利用温室効果ガス削減量とを合算し、温室効果ガスの総削減量を求めることが好ましい。
前記暖房設備の稼働によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストと、前記回収熱によって前記必要熱量を確保する場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排熱利用削減コストを求める手順と、
前記化石燃料を利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコスト、前記排ガスを利用して前記二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排ガス利用削減コストを求める手順と
を実行させることが好ましい。

【0022】

前記排熱利用削減コストと前記排ガス利用削減コストとを合算し、エネルギーの総削減コストを求めることが好ましい。
前記農業用ハウスの設置地域の公開気象データから得られる日毎の最高気温及び日毎の最低気温に、前記農業用ハウスの床面積及び被覆面積を考慮して求められる日毎の夜間暖房負荷を用いて算出される所定の栽培期間の期間暖房負荷を、前記必要熱量として算出することが好ましい。
前記期間暖房負荷が、前記日毎の夜間暖房負荷に、日毎の昼間暖房負荷を加えて求められることが好ましい。
前記日毎の昼間暖房負荷は、所定時間毎に「昼間の室内設定温度－外気温－室内太陽熱影響温度」を求め、得られた値のうち正の値のみを積分した値とすることが好ましい。

【0023】

前記二酸化炭素供給源として化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いて賄う場合の温室効果ガス排出量と、前記排ガスから回収された二酸化炭素により賄う場合の温室効果ガス排出量とを、それぞれ、前記二酸化炭素の供給量と、前記植物による二酸化炭素の吸収量との差分として求めることが好ましい。
前記植物の純光合成量を、前記植物による二酸化炭素の吸収量として求めることが好ましい。
全天日射量、前記農業用ハウスの光透過率、植物の受光率及び前記農業用ハウスの室内二酸化炭素濃度を用いて前記純光合成量を求めることが好ましい。
前記室内二酸化炭素濃度が、前記農業用ハウスの空気の室内外の換気率に基づき算出され、前記換気率が、前記農業用ハウスの屋外比エンタルピーと室内比エンタルピーの差を用いて算出されることが好ましい。

【0024】

また、本発明は、上記のコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。コンピュータプログラムを記憶した記録媒体は、非一過性の記録媒体であっても良い。非一過性の記録媒体は特に限定されないが、例えば フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＤＶＤ－ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体が挙げられる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、排熱から回収した回収熱を暖房に利用する場合の排熱利用温室効果ガス削減量を求めることができると共に、排ガスから回収した二酸化炭素を植物の生育促進のために利用する場合の排ガス利用温室効果ガス削減量を求めることができ、好ましくは、両者を合算した温室効果ガスの総削減量を求めることができる。また、排熱を利用することによるエネルギーの削減コスト、排ガスを利用することによるエネルギーの削減コストを求めることができると共に、好ましくは、両者を合算したエネルギーの総削減コストを求めることができる。よって、各種機器や設備（発電所や工場等を含む）から得られる排熱から回収される回収熱、排ガスから回収される二酸化炭素を循環利用することによる温室効果ガス削減量、並びに、化石燃料により稼働する暖房設備や二酸化炭素を発生させる装置との比較で、排熱や排ガスを利用した場合のエネルギーのコスト的メリットを予測し把握でき、資源循環型施設園芸の普及に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の一の実施形態に係る資源循環型施設園芸シミュレーション装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、ディスプレイに表示される入力画面の一例を示した図である。

【図3】図３は、ディスプレイに表示される出力画面の一例を示した図である。

【図4】図４は、排熱循環シミュレーション部の概略構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、必要熱量算出部における期間暖房負荷の算出過程を説明するための図である。

【図6】図６は、夜間デグリアワーの算出過程を説明するための図である。

【図7】図７は、期間暖房負荷に日毎の昼間暖房負荷を含める場合の算出過程を説明するための図である。

【図8】図８は、暖房由来温室効果ガス排出量算出部における温室効果ガス排出量の算出過程を説明するための図である。

【図9】図９は、排ガス循環シミュレーション部の概略構成を示すブロック図である。

【図10】図１０は、吸収量算出部において日中放熱量の算出過程を説明するためのフローチャートである。

【図11】図１１は、吸収量算出部において室内二酸化炭素濃度の算出過程を説明するためのフローチャートである。

【図12】図１２は、吸収量算出部において純光合成量、植物による二酸化炭素の吸収量の算出過程を説明するためのフローチャートである。

【図13】図１３は、二酸化炭素の供給量の算出過程を説明するためのフローチャートである。

【図14】図１４は、総削減量算出部及び総削減コスト算出部の構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面に示した本発明の実施形態に基づき、さらに詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る資源循環型施設園芸シミュレーション装置１の概略構成を示した図である。この図に示したように、本実施形態の資源循環型施設園芸シミュレーション装置１は、プロセッサ（ＣＰＵ）１ａ、記憶部（本明細書において「記憶部」と称する場合、主記憶装置、ストレージ等、揮発性や不揮発性の記録媒体のいずれも含む意味であり、いずれかに限定するものではない）１ｂを備えたコンピュータ（コンピュータの種類は限定されるものではなく、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、携帯型情報端末等を含む）から構成される。

【0028】

本実施形態の資源循環型施設園芸シミュレーション装置１には、当該資源循環型施設園芸シミュレーション装置１であるコンピュータを、排熱循環シミュレーション部１０、排ガス循環シミュレーション部２０として機能させる手順を実行するコンピュータプログラムが記憶部１ｂに記憶されている。コンピュータプログラムは、通常、当該コンピュータ（資源循環型施設園芸シミュレーション装置１）に内蔵又は外付けのハードディスクやＳＳＤ等の不揮発性の記録媒体に記憶され、上記プロセッサ１ａによって読み出されて実行される。また、各種データの記憶場所は、資源循環型施設園芸シミュレーション装置１に内蔵又は外付けの記憶部のほか、通信回線を介して接続された記憶部であってもよい。図２は、資源循環型施設園芸シミュレーション装置１の入力装置を用いて必要事項を入力するための入力画面を示し、図３は、シミュレーション結果を出力する出力画面を示す。

【0029】

[排熱循環シミュレーション]
排熱循環シミュレーション部１０は、シミュレーション対象の農業用ハウスにて所定の植物を栽培する場合において、排熱を回収して暖房に利用する際の温室効果ガスの削減量、それに伴う削減コストについてシミュレーションする。シミュレーション対象の農業用ハウスは所定の地域に既設のものであってもよいし、所定の地域において建設予定の農業用ハウスであってもよい。後述のように、シミュレーションの際に、農業用ハウスの床面積及び被覆面積（ここでいう「被覆面積」とは、農業用ハウスの側面、妻面、屋根を形成する天井面と矢切面を合わせた被覆材により被覆される合計面積）が必要となるが、建設予定の農業用ハウスを対象とする場合には、想定される床面積や被覆面積の値を用いる（以下においては、既設の農業用ハウスの床面積及び被覆面積と建設予定の農業用ハウスの想定される床面積及び被覆面積を総称して「設計床面積」及び「設計被覆面積」という）。設計床面積、設計被覆面積、内張被覆材の平均放熱係数等のシミュレーション対象の農業用ハウスに関する構造情報は、予め、構造情報データベース４２に記憶されている。

【0030】

排熱循環シミュレーション部１０は、図４に示したように、排熱関連温室効果ガス排出量算出部１１、排熱利用温室効果ガス削減量算出部１２及び排熱利用削減コスト算出部１３を有し、コンピュータプログラムの実行によりそれらの機能が実現される。排熱関連温室効果ガス排出量算出部１１は、植物に適する設定夜温度を確保するための必要熱量を化石燃料の燃焼により稼働する暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量を求めると共に、排熱から回収した回収熱によって必要熱量を確保する場合の温室効果ガス排出量を求める。具体的には、排熱関連温室効果ガス排出量算出部１１は、必要熱量算出部１１１、暖房由来温室効果ガス排出量算出部１１２及び回収熱由来温室効果ガス排出量算出部１１３として機能させる手順を実行する。

【0031】

[必要熱量の算出]
必要熱量算出部１１１は、農業用ハウス内の設定夜温度を確保するための必要熱量を算出する。設定夜温度は、植物の種類に応じて規定されている。栽培期間中の平均値に相当する値が採用されるが、農業用ハウスの設置地域や季節等も考慮して定められることが好ましい。設定夜温度は、図２に示した入力画面において手入力で設定することも可能であるが、好ましくは、資源循環型施設園芸シミュレーション装置１が、植物の種類別に適切な夜温（平均値）を記憶した植物情報データベース４２を有し、入力画面において栽培対象の植物の種類を選択すると、必要熱量算出部１１１が当該植物情報データベース４２にアクセスして、当該植物に対応する夜温（平均値）を読み出して設定される構成とする。例えば、トマトの場合、設定夜温度＝１５．５℃が読み出されて設定される。

【0032】

必要熱量算出部１１１は、図５に示したように、農業用ハウスの設置地域の公開気象データが記憶されている気象情報データベース４３から得られる日毎の最高気温及び日毎の最低気温（Ｓ５０１）に、農業用ハウスの設計床面積（Ｓ５０２）及び設計被覆面積（Ｓ５０３）を考慮して日毎の夜間暖房負荷（Ｓ５０７）を求め、この日毎の夜間暖房負荷（Ｓ５０７）を用いて栽培期間における期間暖房負荷（Ｓ５０９）を求める。この期間暖房負荷（Ｓ５０９）が、栽培期間において設定夜温度を確保するための必要熱量となる。

【0033】

日毎の夜間暖房負荷（Ｓ５０７）を求めるためには、日毎の夜間放熱量（Ｓ５０５）と日毎の地中伝熱量（Ｓ５０６）を求める。日毎の夜間放熱量（Ｓ５０５）は、「設計被覆面積（Ｓ５０３）×内張被覆材（内張被覆材が選択されない場合には屋根材）の平均放熱係数（Ｓ５１０）×日毎の夜間デグリアワー（Ｓ５０４）」により求められる。なお、設計床面積、設計被覆面積及び平均放熱係数は、構造情報データベース４１から読み込まれる。なお、「平均放熱係数」は、一晩の暖房熱量を当該一晩の夜間デグリアワーと被覆面積で割って得られる一晩の暖房負荷係数を、実験期間内の複数種類のフィルム（屋根材、内張被覆材（カーテン））について求め、それらをフィルム（屋根材、内張被覆材(カー
テン)）の種類別に平均化した値である。本実施形態では、１９８０年１１月９日～１９
８１年２月３日にかけて、株式会社誠和の小山工場圃場に建設したＡ～Ｃの３つのハウス（表面積：２６２ｍ^２、床面積：１２０ｍ^２、外被膜：農業用塩化ビニルフィルム、暖房方式：温風暖房機、カーテンの形式：Ａハウス・・・農業用ビニルフィルム一層、Ｂ，Ｃハウス・・・二軸二層、カーテン位置（下層）：Ａ，Ｂハウス・・・１．８ｍ（地上より）、Ｃハウス・・・１．８５ｍ（地上より）、二層の場合の層間距離：２０ｃｍ）にそれぞれ４つの栽培ベッドを設けて行った実験により求めた値を採用した。実験は、各栽培ベッド上のみ黒マルチで被覆し、栽培ベッド毎に、野沢菜、レタス、さやえんどう、いんげんを植え、各ハウスにおける暖房負荷係数の平均値をフィルムの種類に対応して求め、Ａハウスの暖房負荷係数を１００％としたときに、Ｂ，Ｃハウスの暖房負荷係数が各種フィルムの組み合わせによって何％の値になったかを求め、この値を「平均放熱係数」としたものである。

【0034】

日毎の夜間デグリアワー（Ｓ５０４）とは、上記の設定夜温度と外気温の差分を積分した値である。夜間デグリアワーは、近似値が用いられる。地域の日毎の最高気温と日毎の最低気温を直線で結んだときの幾何的な暖房デグリアワーの算出方法に従って求める（農業気象(J. Agr. Met.) 38 (1):29-36頁, 1982、林 真紀夫、古在豊樹「各種暖房デグリ
アワー算定値と実測値の比較および暖房デグリアワー線図の提案」参照）。

【0035】

具体的には、図６に示したように、「日毎の最低気温≧設定夜温度」か否かを判断する（Ｓ６０１）。
ａ）日毎の最低気温が設定夜温度以上の場合（Ｓ６０１においてＹｅｓの場合）：
「（１４×設定夜温度（平均値）＋（４９×日毎の最高気温＋１１９×日毎の最低気温）／１２）×０」により求める。すなわち、この場合は、暖房の必要がないため、夜間デグリアワー（１）は０となる（Ｓ６０２）。
ｂ）次に、「７／１２×日毎の最高気温＋５／１２×日毎の最低気温＞設定夜温度（平均値）」か否かを判断する（Ｓ６０３）。
ｂ－１）設定夜温度を超える場合（Ｓ６０３においてＹｅｓの場合）：
「１２×（設定夜温度(平均値)－日毎の最低気温）２／（日毎の最高気温－日毎の最低気温）」により、夜間デグリアワー（２）を求める（Ｓ６０４）。
ｂ－２）設定夜温度以下の場合（Ｓ６０３においてＮｏの場合）：
「（１４×設定夜温度（平均値）＋（４９×日毎の最高気温＋１１９×日毎の最低気温）／１２）×１」により、夜間デグリアワー（３）を求める（Ｓ６０５）。

【0036】

なお、夜間デグリアワーの近似値は、日毎の最高気温と日毎の最低気温を説明変数とし、夜間デグリアワーを目的変数として生成した機械学習モデルにより求めることが正確性の点でより好ましい。

【0037】

日毎の地中伝熱量（図５のＳ５０６）は、日毎の地中熱流束（Ｓ５１１）に設計床面積（例えば、１０００ｍ^２）（Ｓ５０２）を掛け、これに日没から翌朝までの夜間時間に相当する１４時間を掛けて求められる。日毎の地中熱流束（Ｓ５１１）は、設定夜温度（平均値）と日毎の夜間平均外気温との差分に係数を掛け（Ｓ５１２）、これに地中伝熱係数（札幌の場合、－３１）（Ｓ５１３）をプラスして求められる。日毎の夜間平均外気温は、地域の日毎の最高気温及び日毎の最低気温（Ｓ５０１）を用いて、「（５×日毎の最高気温＋１９×日毎の最低気温）／２４」により求められる。

【0038】

このようにして得られた日毎の夜間放熱量（Ｓ５０５）と日毎の地中伝熱量（Ｓ５０６）を合計すると、日毎の夜間暖房負荷（Ｓ５０７）が求められる。日毎の夜間放熱量（Ｓ５０５）と日毎の地中伝熱量（Ｓ５０６）との合計が０以下の場合には、日毎の夜間暖房負荷は０として算出される。

【0039】

日毎の夜間暖房負荷（Ｓ５０７）を栽培期間に相当する日数分求め、それらを合計する（Ｓ５０８）。これにより期間暖房負荷が得られる（Ｓ５０９）。なお、期間を月毎にすれば月次の期間暖房負荷が求められ、１２ヶ月分合計すれば、年次の期間暖房負荷が得られる。

【0040】

但し、期間暖房負荷（Ｓ５０９）を求めるにあたっては、図７に示したように、日毎の夜間暖房負荷（Ｓ５０７）だけでなく、日毎の昼間暖房負荷（Ｓ７０１）を加算し、日毎の期間暖房負荷（Ｓ７０２）を求め、これを、栽培期間に対応する日数分求めて合計する構成とすることが好ましい。日毎の昼間暖房負荷（Ｓ７０１）は、日射量作用を考慮した値となる。日毎の昼間暖房負荷（Ｓ７０１）は、簡易的に固定値を採用することもできるが、公開気象データを参照し、「昼間の室内設定温度－外気温－室内太陽熱影響温度」を求めて（Ｓ７０３）、そのうち正の部分のみを積分した値（デグリアワー）を求めることが好ましい。このように、日毎の昼間暖房負荷（Ｓ７０１）を用いることにより、期間暖房負荷（Ｓ５０９）の算出精度が高くなる。日毎の昼間暖房負荷（デグリアワー）（Ｓ７０１）は、日毎の最高気温、日毎の最低気温及び日照時間を説明変数とした生成した機械学習モデルにより求めることが精度を高めるためにはより好ましい。

【0041】

なお、上記のように、日毎の最高気温、日毎の最低気温等の必要な気象データは、地域に対応させて気象情報データベース４３に記憶されている。気象情報データベース４３は、当該地域の地域気象観測システム（アメダス）等から必要な情報を取り込んで形成することができる。なお、これらの情報を気象情報データベース４３にアクセスして読み出す場合に限らず、当該地域の地域気象観測システム等に直接アクセスして読み出す仕組みとすることも可能である。

【0042】

[排熱利用温室効果ガス削減量の算出]
暖房由来温室効果ガス排出量算出部１１２は、必要熱量算出部１１１により求められた期間暖房負荷（Ｓ５０９）である、栽培期間において設定夜温度を確保するための必要熱量を温室効果ガス排出量に換算する。すなわち、暖房由来温室効果ガス排出量算出部１１２は、図８に示したように、暖房設備の稼働によって上記の必要熱量を確保する場合の温室効果ガス排出量（Ｓ８０１）を求める。必要熱量である期間暖房負荷（Ｓ５０９）は、栽培期間に対応させたものでもよいし、上記のように月次、年次で求めたものでもよい。

【0043】

ここで、排熱循環シミュレーション部１０の排熱利用温室効果ガス削減量算出部１２は、植物に適する設定夜温度を確保するための必要熱量を、化石燃料の燃焼により稼働する暖房設備によって確保する場合の温室効果ガス排出量と、排熱から回収した回収熱によって確保する場合の温室効果ガス排出量とを比較して温室効果ガス削減量を算出する。比較にあたっては両者の算出条件を一致させる必要があるが、排熱からの回収熱を利用する場合、農業用ハウスの設置場所と排熱源である発電所や工場等とは所定の距離離れているのが通常である。よって、排熱からの回収熱を利用して上記の必要熱量を賄う場合には、回収熱の熱量は、上記の必要熱量を上回る値とする必要があり、シミュレーションを行うにあたっては、上記の必要熱量に、適宜の損失割合を考慮して回収熱の熱量を求める。損失割合を例えば１０％とした場合には、本実施形態では、熱利用効率９０％として回収熱の熱量に熱利用効率を掛けると、上記の必要熱量となるようにシミュレーションされる。そのため、化石燃料の燃焼による暖房設備を用いる場合の温室効果ガス排出量も、必要熱量に熱利用効率を考慮した熱量から求める。但し、あくまでシミュレーションであるため、農業用ハウス内の必要熱量を用いて比較できればよく、必ずしも熱利用効率を考慮する必要はないが、熱利用効率を考慮することで、より実際の温室効果ガス排出量に近い値を求めることができる。

【0044】

本実施形態では、図２の入力画面において熱利用効率として任意の値を入力可能となっており、例えば、熱利用効率０．９と入力されたとする。この場合、暖房設備の稼働によって必要熱量を確保する場合の温室効果ガス排出量を求める際には、上記により得られた期間暖房負荷（Ｓ５０９）を熱利用効率（例えば、０．９）で除した値を採用する（Ｓ８０２）。例えば、必要熱量算出部１１１により、必要熱量である年次期間暖房負荷＝１７３４．５７ＧＪが求められた場合（Ｓ５０９）、これを例えば熱利用効率＝０．９で除し、１９２７．３０ＧＪを得る（Ｓ８０２）。この値に対して、化石燃料の種類によって紐付けられた排出係数（Ｓ８０３）を掛ける。化石燃料の種類は入力画面において選択可能とすることができ、図２に示したように、例えばＡ重油を選択した場合には、二酸化炭素の排出係数＝０．０１８９が採用される。よって、この例では、１９２７．３０ＧＪ×０．０１８９×４４／１２＝１３３．５６ｔが求められる。そして、図３の出力画面において、暖房設備を稼働した場合（資源循環なしの場合）の温室効果ガスの排出量＝１３３．５ｔと表示される。

【0045】

回収熱由来温室効果ガス排出量算出部１１３は、排熱からの回収熱を利用した場合の温室効果ガス排出量を求める。回収熱由来温室効果ガス排出量算出部１１３は、回収熱によって必要熱量を確保する場合、燃料消費量は０であるため、回収熱由来の温室効果ガス排出量を０と算出する。図３の出力画面において、排熱を利用した場合（資源循環ありの場合）の温室効果ガスの排出量＝０ｔと表示される。

【0046】

なお、回収熱によって必要熱量を賄うことができない場合を考慮する場合には、暖房設備によって不足分の熱量を補うことに伴う温室効果ガス排出量を算出する計算プログラムを追加することも可能である。例えば、排熱源である発電所や工場等において、一部が所定期間稼働停止して、予定される回収熱の熱量の２０％が不足する場合、その不足分は、暖房設備の稼働によって賄う。上記の例では、１９２７．３０ＧＪの２０％である３８５．４６ＧＪを暖房設備の稼働によって賄う。その結果、３８５．４６ＧＪ×０．０１８９×４４／１２＝２６．７１ｔが、暖房設備の稼働による温室効果ガス排出量となる。回収熱由来温室効果ガス排出量算出部１１３は、この場合には、０ｔ＋２６．７１ｔを＝２６．７１ｔを回収熱由来の温室効果ガス排出量として出力する。

【0047】

排熱利用温室効果ガス削減量算出部１２は、暖房由来温室効果ガス排出量算出部１１２により求められる温室効果ガス排出量（暖房由来温室効果ガス排出量）と、回収熱由来温室効果ガス排出量算出部１１３により求められる温室効果ガス排出量（回収熱由来温室効果ガス排出量）の差分を求め、その差分を温室効果ガス削減量（排熱利用温室効果ガス削減量）として出力する。回収熱で必要熱量を全て賄う場合には、上記の例では、１３３．５６ｔ－０ｔ＝１３３．５６ｔが排熱利用温室効果ガス削減量となり、図３において排出削減量＝１３３．５ｔと出力される。また、回収熱によって必要熱量を全て賄うことができない場合、上記の例のように、２０％を暖房設備によって賄う場合には、１３３．５６ｔ－２６．７１ｔ＝１０６．８４ｔが排熱利用温室効果ガス削減量となる。

【0048】

[排熱利用削減コストの算出]
排熱循環シミュレーション部１０は、さらに、排熱利用削減コスト算出部１３を有する。排熱利用削減コスト算出部１３は、暖房設備の稼働によって上記の必要熱量を確保する場合に必要なコストと、回収熱によって上記の必要熱量を確保する場合に必要なコストとをそれぞれ求め、両者の差分から排熱利用削減コストを求める。

【0049】

排熱利用削減コスト算出部１３は、化石燃料の市場価格に基づく第１排熱利用単価設定部１３１と、排熱の取引価格に基づく第２排熱利用単価設定部１３２とを有する。これらは、図２の入力画面に、入力装置から適宜に入力するようにしてもよいし、化石燃料の市場価格データを備えたデータベースや、排熱の取引価格データを備えたデータベースから取り込むようにしてもよい。

【0050】

まず、暖房設備の稼働によって必要熱量を確保するまでに必要なコストは、例えばＡ重油の場合、熱量ベースでの単価が￥２０００として、例えば、上記の１９２７．３０ＧＪを賄う場合の費用は、￥２０００×１９２７．３０ＧＪ＝￥３，８５４，６００となる。

【0051】

一方、農業用ハウス建設・運営サイドが排熱提供サイドから仕入れる排熱の工場取引単価が、熱量単価で￥１１００／ＧＪとした場合、￥１１００×１９２７．３０ＧＪ＝￥２，１２０，０３０となる。なお、この金額は、排熱提供サイドである工場等から見れば、従来大気中に放出していたに過ぎない排熱を基にした新たな売り上げとなる。

【0052】

排熱利用削減コスト算出部１３は、￥３，８５４，６００と￥２，１２０，０３０を、図３に示した出力画面に表示させる。そして、両者の差分を算出する。この差分の￥１，７３４，５７０が、回収熱により必要熱量を賄う場合の排熱利用削減コストとなる。

【0053】

[排ガス循環シミュレーション]
排ガス循環シミュレーション部２０は、農業用ハウス内へ排ガスから回収された二酸化炭素を供給して賄う場合の温室効果ガスの削減量、それに伴う削減コストについてシミュレーションする。

【0054】

排ガス循環シミュレーション部２０は、図９に示したように、排ガス関連温室効果ガス排出量算出部２１、排ガス利用温室効果ガス削減量算出部２２及び排ガス利用削減コスト算出部２３を有し、コンピュータプログラムの実行によりそれらの機能が実現される。

【0055】

排ガス関連温室効果ガス排出量算出部２１は、二酸化炭素の供給量と、農業用ハウスで栽培される植物による二酸化炭素の吸収量との差分を温室効果ガス排出量として求め、排ガス利用温室効果ガス削減量算出部２２は、化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を利用して二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量と、排ガスを利用して二酸化炭素の供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量との差分を、排ガスから回収された二酸化炭素を利用することによる排ガス利用温室効果ガス削減量として求める。

【0056】

具体的には、まず、排ガス関連温室効果ガス排出量算出部２１は、吸収量算出部２１１、化石燃料由来温室効果ガス排出量算出部２１２及び排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３として機能させる手順を実行する。

【0057】

吸収量算出部２１１は、農業用ハウス内で栽培される植物の純光合成量を、植物による二酸化炭素（ＣＯ_２）の吸収量として求める。純光合成量Ｐは、植物によって実際に吸収される二酸化炭素の吸収量であり、全天日射量（ＭＪ／ｍ^２）（Ｉｏ）、農業用ハウスの被覆材の光透過率（τ）、植物の受光率（φ）、農業用ハウスの室内二酸化炭素濃度（室内ＣＯ_２濃度：Ｃ_ｉｎ）、光合成速度への変換係数（ｍ^３／Ｊ）（μ）、逆反応に係る因子（δ）に基づき求めることができる。全天日射量（ＭＪ／ｍ^２）（Ｉ_ｏ）×農業用ハウスの被覆材の光透過率（τ）は、農業用ハウスの入射太陽熱量（ＭＪ／ｍ^２）となる。

【0058】

具体的には以下の（１）～（４）の連立方程式を用いて求めることができる。
（１）二酸化炭素の得失（室内外の二酸化炭素の換気交換量（Ｅ））
Ｅ＝Ｖ（Ｃ_ｉｎ－Ｃ_ｏｕｔ）
（Ｖ：空気の換気量、Ｃ_ｏｕｔ ：大気中の二酸化炭素濃度（定数でよい））
（２）二酸化炭素の吸収量（Ｐ）
Ｐ＝Ｉ_ｏ・τ・φ・μ・Ｃ_ｉｎ／（Ｃ_ｏｕｔ＋δ）
（３）二酸化炭素の供給量（Ｓ）
Ｓ＝Ｐ＋Ｅ
（４）熱収支方程式
Ｉ_ｏ・τ＝ｋ_{ｃｏｖｅｒ}・１／β・（Ｔ_ｉｎ－Ｔ_ｏｕｔ）＋Ｖ・（Ｈ_ｉｎ－Ｈ_{ｏｕ ｔ}）・ρ
（ｋ_{ｃｏｖｅｒ}：被覆材の熱貫流率、β：保温比（被覆面積に対する床面積の比率）、Ｔ_ｉｎ：室内温度、Ｔ_ｏｕｔ：屋外温度、Ｈ_ｉｎ：室内比エンタルピー、Ｈ_ｏｕｔ：屋外比エンタルピー、ρ：空気密度）

【0059】

吸収量算出部２１１は、ハウス情報取得部２１１ａ、植物情報取得部２１１ｂ、気象情報取得部２１１ｃ及び利用率算出部２１１ｄを備えている。
ハウス情報取得部２１１ａは、シミュレーションする農業用ハウスの構造情報を取得する。構造情報には、農業用ハウスの屋根材の種類、光透過率及び屋根材の種類別に紐付けられた平均放熱係数、設計床面積、設計被覆面積等である。本実施形態では、これらのデータは、シミュレーション対象が既設の農業用ハウスの場合にはそれらの実際のデータを用い、建設予定の農業用ハウスの場合には、想定されるデータを用いる。構造情報は、上記のように、構造情報データベース４１に記憶されており、ハウス情報取得部２１１ａは、構造情報データベース４１にアクセスして必要な情報を取得する。

【0060】

植物情報取得部２１１ｂは、栽培対象の植物の情報を取得する。植物の情報には、植物の種類別に規定される受光率、光合成量への変換係数（ｍ^３／Ｊ）、当該植物の栽培に適する日中の換気温度（日中換気温度）を含み、これらの情報が植物の種類別に植物情報データベース４２に記憶されている。なお、「換気温度」は、栽培対象となる植物にとって適正な昼間の管理温度であり、後述する日中室内気温の予測値を求める際に利用される。

【0061】

気象情報取得部２１１ｃは、農業用ハウスの設置地域の気象情報を取得する。気象情報には、地域の日毎の日中平均気温、日毎の最高気温、日毎の最低気温、日毎の合計全天日射量、日毎の日長を含む、これらの情報は、上記のように、地域に対応させて気象情報データベース４３に記憶されている。但し、当該地域の地域気象観測システム等に直接アクセスして読み出す仕組みとすることができることは上記と同様である。

【0062】

なお、地名、植物の種類、農業用ハウスの屋根材の種類、並びに、二酸化炭素（ＣＯ_２）の供給量等は、適宜の入力装置を用いて入力され、図２に示したようなディスプレイの入力画面に表示される。

【0063】

利用率算出部２１１ｄは、所定期間における、二酸化炭素供給源から農業用ハウス内へ供給される二酸化炭素の供給量に対する上記吸収量算出部２１１により求められた二酸化炭素の吸収量の割合を利用率として求める。二酸化炭素の供給量は、二酸化炭素供給源から想定される供給量を、上記のように、入力画面に入力することにより設定される。二酸化炭素の吸収量、供給量及び利用率は、図３の出力画面に出力される。

【0064】

二酸化炭素供給源には、二酸化炭素発生装置等、化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置のほか、排ガスを利用する場合、発電所、変電所、工場、清掃工場等の排ガス発生源が該当する。

【0065】

[二酸化炭素吸収量の算出]
本実施形態において二酸化炭素吸収量は純光合成量であり、上記（１）～（４）の式を用いて求めることができる。以下においては上記（１）～（４）の式を用いた二酸化炭素吸収量の算出ステップの一例を説明する。

【0066】

（情報の取得）
シミュレーション実行者等が、入力装置から図２に示した入力画面に必要事項を入力する（図１０のＳ１００１）。入力項目としては、地名（例えば、札幌）、植物の種類（例えば、トマト）、屋根材の種類（例えば、ＦＲＡ）である。これらの情報が入力されると、ハウス情報取得部２１１ａが構造情報データベース４１にアクセスし（Ｓ１００２）、屋根材の種類に対応した平均放熱係数（例えば、５）を読み込むと共に、シミュレーション用の所定のサイズの農業用ハウスの設計床面積（例えば、１０００ｍ^２）、設計被覆面積（例えば、１８９０．５８ｍ^２）を取得する（Ｓ１００３）。

【0067】

植物情報取得部２１１ｂは、植物情報データベース４２にアクセスし（Ｓ１００４）、植物毎に決められている日中換気温度、栽培対象の植物が「トマト」の場合、日中換気温度（２３℃）を取得する（Ｓ１００５）。

【0068】

気象情報取得部２１１ｃは、気象情報データベース４３にアクセスし（若しくは公開気象データ等から）（Ｓ１００６）、「札幌」の日毎の日中平均気温（過去１年間の気象データから得られる日最高気温と日最低気温を用いて幾何的に日毎に求めた平均の外気温）及び日毎の日長（ｓ）＝３２４００ｓ（本実施形態では固定値を採用するが、緯度と季節を考慮した値を用いることも可能）を取得する（Ｓ１００７）。

【0069】

なお、吸収量算出部２１１において取得する情報の中には、必要熱量算出部１１１において用いる情報と同じ情報もあり、その場合には、各種データベースに新たにアクセスせずに、必要熱量算出部１１１において取り込んだ情報をそのまま用いることができる。逆に、吸収量算出部２１において取り込んだ情報を必要熱量算出部１１１において用いることができることもできる。
これらの情報を取得したならば、吸収量算出部２１１は、さらに以下のステップを実行する。

【0070】

（日中放熱量の算出）
まず、日毎の日中平均気温と日中換気温度（２３℃）を用いて、日毎の日中室内気温を求める（Ｓ１００８）。日毎の日中室内気温は、日毎の日中室内気温を目的変数とし、日毎の日中平均気温と日中換気温度（２３℃）を説明変数とした回帰分析による求めた近似式である機械学習モデルにより求めることができる。本実施形態において求めた近似式によれば、日毎の日中平均気温が５℃未満の場合は、（日中換気温度－２）により求め、日毎の日中平均気温が５℃以上の場合は、（－０．８２２４×日毎の日中平均気温＋１．２９９×日中換気温度＋０．０３２２９×日毎の日中平均気温の平方－１８．９４／日毎の日中平均気温）により求める。この例では、日毎の日中平均気温が－０．７２９１℃の例であるため、前者の式を用い「２１℃」と算出される（Ｓ１００８）。

【0071】

次に、保温比を求める（Ｓ１００９）。保温比は、設計床面積／設計被覆面積であり、上記の例では、１０００／１８９０．５８＝０．５２８９と求められる。

【0072】

次に、日毎の日中放熱量（ＭＪ／ｍ^２）を次式により求める（Ｓ１０１０）。
日毎の日中放熱量（ＭＪ／ｍ^２）＝（日毎の日中室内気温（℃）－日毎の日中平均気温（℃））／保温比×屋根材の平均放熱係数×日毎の日長（ｓ）／３６００×４．１８６／１０００＝７．７３８４（ＭＪ／ｍ^２）

【0073】

（日毎の太陽熱差し引きの算出）
次に、気象情報データベース４３若しくは公開気象データ等から取得した「札幌」の日毎の合計全天日射量（ＭＪ／ｍ^２）（１年間の気象データから求める）と構造情報データベース４１から取得した屋根材の光透過率とを掛け合わせて日毎の入射太陽熱（ＭＪ／ｍ^２）を得る（図１１のＳ１１０１）。この日毎の入射太陽熱（ＭＪ／ｍ^２）と図１０のＳ１０１０により求めた日毎の日中放熱量（ＭＪ／ｍ^２）とを用いて日毎の太陽熱差し引き（ＭＪ／ｍ^２）を次のように求める（Ｓ１１０２）。

【0074】

日毎の日中放熱量（ＭＪ／ｍ^２）＞日毎の入射太陽熱（ＭＪ／ｍ^２）の場合は、「０」と算出する。
日毎の日中放熱量（ＭＪ／ｍ^２）≦日毎の入射太陽熱（ＭＪ／ｍ^２）の場合は、「日毎の日中放熱量（ＭＪ／ｍ^２）－日毎の入射太陽熱（ＭＪ／ｍ^２）」により求める。

【0075】

（屋外比エンタルピーの算出）
次に、気象情報データベース４３若しくは公開気象データ等から取得した地域の日毎の最高気温及び日毎の最低気温を用いて日毎の屋外比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）を求める（Ｓ１１０３）。屋外比エンタルピーは以下の学習済みモデルを用いて求めた。
まず、複数の観測地点の気象官署から取得した日中の平均気温と日中の絶対湿度から日中の比エンタルピーを、
一般式：Ｈ＝１．００６・Ｔｄ＋（１．８６）・Ｔｄ＋２５０１）・χ
により求める（Ｔｄは気温、χは絶対湿度）。

【0076】

得られた比エンタルピーを目的変数とし、１日ごとに最高気温と最低気温を取得して両者を説明変数とする。この操作を、上記複数の観測地点の気象官署から、それぞれ約２年分のデータを得て逐一行い、線形回帰によって学習済みモデルを生成する。一例として、本実施形態で用いた学習済みモデルを示すと次のとおりである。

【0077】

屋外比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）：Ｈ＝４２１１＋１３８９・Ｔ_ｈ＋３８２．４・Ｔ_ｌ－１６．２６・Ｔ_ｈ ^２＋５５．９０Ｔ_ｌ ^２（Ｔ_ｈ：日毎の最高気温、Ｔ_ｌ：日毎の最低気温）（決定係数＝０．９６８３）
これにより、地域の日毎の最高気温及び日毎の最低気温を用いて屋外比エンタルピーを求める。

【0078】

（室内比エンタルピーの算出）
図１０のＳ１００８により求められた日毎の日中室内気温を用いて、室内比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）を求める（Ｓ１１０４）。室内比エンタルピーを求めるための室内気温は、実際の農業用ハウスのデータを用いて線形回帰による学習済みモデルを生成して求める。具体的には、本出願人の関連会社である株式会社トマトパークが運営する農業用ハウスにおいて、昼間の室内気温（目的変数）、昼平均外気温（説明変数）、換気温度（説明変数）を数十週分測定し、線形回帰によって学習済みモデルを生成した。さらに、χを求めるための相対湿度を固定値とし、また、室内気温（Ｔｄ）を一定範囲に区切って回帰分析して、室内比エンタルピーを目的変数とする学習済みモデルを生成した。一例として、本実施形態で用いた学習済みモデルを示すと次のとおりである。

【0079】

室内比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）：Ｈ＝６３．２４２Ｔｄ^２＋１８１．１８Ｔｄ＋１６５０４（室内気温Ｔｄ＝１０～４０℃の範囲において決定係数＝０．９９９６）

【0080】

（換気率の算出）
次に、農業用ハウスの室内外の空気の日毎の換気率（ｍ^３／ｍ^２）を求める（Ｓ１１０５）。日毎の換気率は、上記により求められた日毎の太陽熱差し引き（ＭＪ／ｍ^２）、屋外比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）、及び室内比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）に加え、ハウス情報取得部２１１ａにより構造情報データベース４１から取得される屋根材の種類に対応して規定された時間あたりの隙間換気率（ｍ^３／ｈｍ^２）（例えば：１．８ｍ^３／ｈｍ^２）及び「札幌」に紐付けられた上記の日毎の日長（ｓ）（３２４００ｓ）を用いて求められる（Ｓ１１０６，Ｓ１１０７）。

【0081】

具体的には、まず、
屋外比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）と室内比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）の差分で除した値（ＥＡ）＝１００００００×日毎の太陽熱差し引き（ＭＪ／ｍ^２）／（屋外比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）－室内比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ））／１．２（空気の密度ｋｇ／ｍ^３）
と、
隙間換気率（ｍ^３／ｈｍ^２）と日毎の日長（ｓ）とを掛けた値（ＥＢ）＝日毎の換気率（ｍ^３／ｍ^２）＝隙間換気率（ｍ^３／ｈｍ^２）×日毎の日長（ｓ）／３６００
とを比較する。

【0082】

比較の結果、ＥＡ＜ＥＢの場合には、日毎の換気率（ｍ^３／ｍ^２）＝隙間換気率（ｍ^３／ｈｍ^２）×日毎の日長（ｓ）／３６００が採用される。
ＥＡ≧ＥＢの場合には、１００００００×日毎の太陽熱差し引き（ＭＪ／ｍ^２）／（屋外比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ）－室内比エンタルピー（Ｊ／ｋｇ））／１．２（空気の密度ｋｇ／ｍ^３）が採用される。

【0083】

（室内二酸化炭素濃度の算出）
吸収量算出部２１１は、さらに、二酸化炭素の供給量の入力値と設計床面積から単位面積あたりの二酸化炭素供給量を求め（Ｓ１１０８）、この値に日毎の日長（ｓ）＝３２４００ｓを掛けて、日毎の単位面積あたり二酸化炭素供給量を求める（Ｓ１１０９）。なお、二酸化炭素供給量がｋｇ単位の場合には、１気圧、２５℃のときの二酸化炭素１ｍ^３の質量で除し、ｍ^３単位に換算して求める（Ｓ１１１０）。また、気象情報取得部２１１ｃが気象情報データベース４３より、「札幌」の屋外二酸化炭素濃度（４１０ｐｐｍ）を取得する（Ｓ１１１１、Ｓ１１１２）。

【0084】

吸収量算出部２１１の植物情報取得部２１１ｂは、植物情報データベース４２にアクセスし、「トマト」に関し、逆反応に係る因子（δ）、受光率（φ）、変換係数を取得する（Ｓ１１１３～Ｓ１１１５）。変換係数によって受光量（ＭＪ）を光合成量（ｍ^３）に換算する（Ｓ１１１６）。
吸収量算出部２１１は、上記の情報が得られたならば、それらを用いて次式により日毎の室内二酸化炭素濃度を算出する（Ｓ１１１７）。

【0085】

室内二酸化炭素濃度＝（－（受光率×日毎の入射太陽熱×変換係数＋日毎の換気率×δ－日毎の二酸化炭素供給量（面積あたり）（ｍ^３／ｍ^２）－日毎の換気率×室内二酸化炭素濃度）＋（（ 受光率×日毎の入射太陽熱×変換係数＋日毎の換気率×δ－日毎の二酸
化炭素供給量（面積あたり）（ｍ^３／ｍ^２）－日毎の換気率×屋外二酸化炭素濃度）^２－４×日毎の換気率×（－δ×日毎の二酸化炭素供給量（面積あたり）（ｍ^３／ｍ^２）－δ×日毎の換気率×屋外二酸化炭素濃度））の平方根）／２／日毎の換気率（ｍ^３／ｍ^２）

【0086】

図１１は、吸収量算出部２１１により、室内二酸化炭素濃度を求めるまで、具体的に数値をはてはめた計算結果の一例を示している。このようにして、例えば、室内二酸化炭素濃度＝０．００４４３２５０９が求められる。

【0087】

（日毎の純光合成量の算出）
植物情報取得部２１１ｂによって植物情報データベース４２にアクセスし、「トマト」に関し、逆反応に係る因子（δ）、受光率（φ）、変換係数を取得する（図１２のＳ１２０１～Ｓ１２０３）。変換係数によって受光量（ＭＪ）を光合成量（ｍ^３）に換算する（Ｓ１２０４）。
ハウス情報取得部２１１ａによって構造情報データベース４１にアクセスし、設計床面積を取得する（Ｓ１２０５）。
これらのデータに、日毎の入射太陽熱（ＭＪ／ｍ^２）（Ｓ１１０１）、日毎の室内二酸化炭素濃度（Ｓ１１１７）を用い、日毎の純光合成量を求める（Ｓ１２０６）。
本実施形態では、次式により求められる。
日毎の純光合成量（ｍ^３）＝日毎の入射太陽熱（ＭＪ／ｍ^２）×受光率×変換係数（ｍ^３／Ｊ）×日毎の室内二酸化炭素濃度×設計床面積／(δ＋日毎の室内二酸化炭素濃度)

【0088】

（二酸化炭素吸収量の算出）
得られた日毎の純光合成量（ｍ^３）が日毎の二酸化炭素吸収量となり、換算係数を掛けてｋｇ単位に変換することで（Ｓ１２０７）、日毎の二酸化炭素吸収量がｋｇ単位で求められる（Ｓ１２０８）。
栽培期間（例えば、栽培開始日９月１日、栽培終了日：翌年の６月１日）中の日毎の二酸化炭素吸収量を合計すると当該栽培期間全体の期間二酸化炭素吸収量が求められる。シミュレーションとしては、月単位で期間二酸化炭素吸収量を求め（Ｓ１２０９）、１年分積算することで、年間の二酸化炭素吸収量を求めることができる（Ｓ１２１０）。

【0089】

図１２は、吸収量算出部２１１により二酸化炭素吸収量を算出する過程の計算結果の一例を示したものである。この例では、日毎の純光合成量＝９．８７７３５８４３２ｍ^３＝１７．７６９３６７８２ｋｇ、日毎の二酸化炭素吸収量＝１７．７６９３６７８２ｋｇ、１ヶ月間（上記栽培期間中の１月１日から１月３１日までの積算の例）の期間二酸化炭素吸収量＝０．６５２４９７５２ｔ、年間の期間二酸化炭素吸収量＝１０．１０１８９１５４ｔと求められている。吸収量算出部２１１は、「１０．１ｔ」を図３に示した出力画面の「ＣＯ_２吸収量」の欄に出力し、表示させる（Ｓ１２１１）。

【0090】

[利用率の算出]
利用率算出部２１１ｄは、吸収量算出部２１１により得られた二酸化炭素吸収量を用いて利用率を算出する。
利用率は二酸化炭素供給量との比較で求められる。二酸化炭素供給量は次のようにして求める。

【0091】

まず、二酸化炭素供給量として例えば１５ｋｇ／ｈが入力されたとする（図２の入力画面参照）。これを上記の設計床面積１０００ｍ^２で除し、単位面積あたりの時間供給量０．０１５ｋｇ／ｈｍ^２を算出する（図１３のＳ１３０１）。次に、「札幌」の日長（３２４００ｓ）を気象情報データベース４３から読み込み（Ｓ１３０２）、日毎の単位面積あたりの時間供給量を求め（Ｓ１３０３）、さらに設計床面積１０００ｍ^２を掛けて、日毎の二酸化炭素供給量１３５ｋｇを求める（Ｓ１３０４）。

【0092】

日毎の二酸化炭素供給量が求められたならば、日毎の二酸化炭素供給量を適宜の期間分積算し、上記の二酸化炭素吸収量と同様に、実際の栽培期間、月間、年間等の単位で期間二酸化炭素供給量を算出する（Ｓ１３０５～Ｓ１３０７）。それにより、例えば、１月の１ヶ月間の期間二酸化炭素供給量＝４．１８５ｔ、年間の期間二酸化炭素供給量＝４０．７７ｔと求められる。利用率算出部２１１ｄは、「４０．８ｔ」を図３に示した出力画面の「ＣＯ_２供給量」の欄に出力し、表示させる（Ｓ１３０７）。

【0093】

利用率算出部２１１ｄは、利用率を、例えば、年間で比較した場合には、１０．１０／４０．７７＝２４．８％と算出し、１月の１ヶ月分で比較した場合には、０．６５２／４．１８５＝１５．６％と算出する。

【0094】

図３に示した出力画面の例では、年間の二酸化炭素吸収量として「ＣＯ_２吸収量：１０．１ｔ」、年間の二酸化炭素供給量として「ＣＯ_２供給量：４０．８ｔ」が表示されているが、利用率算出部２１１ｄはさらに、年間の利用率を「ＣＯ_２利用率」の欄に「２５％」と出力して表示させる。

【0095】

化石燃料由来温室効果ガス排出量算出部２１２は、農業用ハウス内へ供給される二酸化炭素の供給量を、化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いて賄う場合の温室効果ガス排出量（化石燃料由来温室効果ガス排出量）を求める機能を備え、排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３は、排ガス発生源から排出される排ガスから分離・回収された二酸化炭素を利用して、供給量を賄う場合の温室効果ガス排出量（排ガス由来温室効果ガス排出量）を算出する機能を備える。

【0096】

化石燃料由来温室効果ガス排出量は、農業用ハウス内への供給量のうち、植物による吸収量を除いた量が相当する。排ガス由来温室効果ガス排出量は、排ガスを利用しているため、換気に伴う屋外への排出量は新たな二酸化炭素の排出量とはならない。その結果、植物によって吸収される分、温室効果ガスの排出量は減ることになり、排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３は、農業用ハウス内への供給量のうち全量を排ガスから分離・回収した二酸化炭素により賄った場合には排ガス由来温室効果ガス排出量として、吸収量算出部２１１により求められる吸収量に相当する量を負数で算出する（図３の出力画面では、「－１０．１ｔ」と表示）。

【0097】

排ガス利用温室効果ガス削減量算出部２２は、図９に示したように、化石燃料由来温室効果ガス排出量算出部２１２により求められた化石燃料由来温室効果ガス排出量と、排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３により求められた化石燃料由来温室効果ガス排出量の差分を求める。この際、排ガス由来温室効果ガス排出量は、農業用ハウス内への供給量のうち全量を排ガスから分離・回収した二酸化炭素により賄った場合には吸収量に相当する量の負数で示されることから、排ガス利用温室効果ガス削減量算出部２２では、化石燃料由来温室効果ガス排出量の値に、排ガス由来温室効果ガス排出量の絶対値の値を加算した値を削減量として出力する。結果的には、排ガスにより二酸化炭素供給量の全量を賄った場合には、化石燃料を使用する装置と比較して、二酸化炭素の供給量分が両者の差分すなわち削減量となる。

【0098】

化石燃料由来温室効果ガス排出量算出部２１２、排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３及び排ガス利用温室効果ガス削減量算出部２２は、化石燃料由来温室効果ガス排出量、排ガス由来温室効果ガス排出量及び排ガス利用温室効果ガス削減量を求めたならば、その値を、それぞれ図３に示した出力画面に出力して表示させる。

【0099】

排ガス循環シミュレーション部２０は、さらに排ガス利用削減コスト算出部２３を備える。排ガス利用削減コスト算出部２３は、図９に示したように、化石燃料を利用して二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストと、排ガスを利用して二酸化炭素の供給量を賄う場合に必要なコストとをそれぞれ求めると共に、両者の差分から排ガス利用削減コストを求める。

【0100】

化石燃料を燃焼させる装置を用いた場合の二酸化炭素供給コストは、燃料の単価により求められる。
排ガスを利用した場合の二酸化炭の質量単価は、排ガス発生源の企業、農業用ハウスの建設者、行政等における当事者間の取り決め等で定めることができる。また、二酸化炭素排出量取引の市場価格を参照することもできる。いずれにしても、化石燃料を使用する場合の二酸化炭素コストより相当程度安価に設定される。

【0101】

排ガス利用削減コスト算出部２３は、化石燃料の市場価格に基づく第１排ガス利用単価設定部２３１と、排ガスの取引価格に基づく第２排ガス利用単価設定部２３２とを有する。これらは、図２の入力画面に、入力装置から適宜に入力するようにしてもよいし、化石燃料の市場価格データを備えたデータベースや、排ガスの取引価格データを備えたデータベースから取り込むようにしてもよい。

【0102】

次に、排ガス循環利用シミュレーション部２０によって温室効果ガスの削減状況をシミュレーションする例を説明する。

【0103】

[排ガス利用温室効果ガス削減量の算出]
二酸化炭素供給源として化石燃料の燃焼により二酸化炭素を発生させる装置を用いた場合の温室効果ガス排出量と排ガスからの二酸化炭素を用いた場合の温室効果ガス排出量の差分を排ガス利用温室効果ガス削減量として算出する。

【0104】

（化石燃料の使用により二酸化炭素を発生させる装置を用いた場合）
化石燃料由来温室効果ガス排出量算出部２１２において、次式により求める。
化石燃料由来温室効果ガス排出量＝二酸化炭素供給量－二酸化炭素吸収量
上記の例を用いて年間で比較すると、化石燃料由来温室効果ガス排出量は、
４０．７７ｔ－１０．１０ｔ＝３０．６７ｔ
と求められる。

【0105】

（二酸化炭素の供給量の全量を排ガスで賄う場合）
排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３において、次式により求める。
排ガス由来温室ガス排出量＝－二酸化炭素吸収量
上記の例を用いて年間で比較すると、
排ガス由来温室効果ガス排出量＝－１０．１０ｔ
と求められる。

【0106】

（排ガス由来温室効果ガス削減量）
排ガス由来温室効果ガス削減量算出部２２において、次式により求める。
排ガス由来温室効果ガス削減量＝化石燃料由来温室効果ガス排出量－排ガス由来温室効果ガス排出量
上記の例では、排ガス由来温室効果ガス削減量は、
３０．６７ｔ－（－１０．１０ｔ）＝４０．７７ｔ
と求められる。

【0107】

この例では、二酸化炭素の供給量の全量を排ガスで賄うことを前提としているため、化石燃料由来温室効果ガス排出量－排ガス由来温室効果ガス排出量の差分である排ガス由来温室効果ガスの削減量は、二酸化炭素の供給量と等しくなるが、例えば、時期的に工場等から十分な排ガスの供給が得られない場合には、その分、化石燃料を燃焼させて発生させた二酸化炭素で補うこととなる。その場合、例えば、栽培期間１年のうち１ヶ月間化石燃料を利用し、その他の時期については排ガスを利用する想定とした場合、１ヶ月分については、「二酸化炭素供給量－二酸化炭素吸収量」により期間温室効果ガス削減量を算出し、その他の期間については、二酸化炭素吸収量に相当する値の負数を期間温室効果ガス排出量として算出し、両者を積算した値を排ガス由来温室効果ガス排出量として求める。

【0108】

例えば、年間の二酸化炭素供給量を上記と同じ４０．７７ｔ、年間の二酸化炭素吸収量を上記と同じ１０．１０ｔとした場合において、化石燃料を利用して二酸化炭素を供給した１ヶ月間の期間温室ガス排出量は、１ヶ月間の期間二酸化炭素供給量を３．５ｔ、１ヶ月間の期間二酸化炭素吸収量を２．１ｔと仮定すると、「３．５－２．１＝１．４ｔ」となる。排ガスを利用した他の１１ヶ月間の期間温室効果ガス排出量（期間二酸化炭素吸収量）は、「１０．１０－２．１＝－８ｔ」となる。よって、両者を合算した「－６．６ｔ」が排ガス由来温室効果ガス排出量となり、温室効果ガス削減量は、「３０．６７－（－６．６）＝３７．２７ｔ」となる。

【0109】

そこで、図２に示したように、入力情報として、二酸化炭素供給量のうちの排ガス利用の割合を循環率として入力可能としておくことが好ましい。
この場合、吸収量算出部２１１では、日毎の二酸化炭素吸収量の積算をこの循環率に相当する期間を除いて行い、排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３においては、上記のように、化石燃料を使用して供給した期間と排ガスを利用して供給した期間とを合算することで、循環率に従った排ガス由来温室効果ガス排出量を求めることができる。

【0110】

図３に示した出力画面では、「ＣＯ_２吸収量」と表示されている欄において、化石燃料由来温室効果ガス排出量算出部２１２、排ガス由来温室効果ガス排出量算出部２１３及び排ガス由来温室効果ガス削減量算出部２２により、それぞれ、化石燃料の使用により二酸化炭素を発生させる装置を用いた場合（資源循環なし）の年間温室効果ガス排出量として「３０．７ｔ」が出力され、循環率１００％で排ガスを利用した場合（資源循環あり）の年間温室効果ガス排出量として年間二酸化炭素吸収量に相当する値の負数である「－１０．１ｔ」が出力され、排ガス由来温室効果ガス削減量として、「４０．８ｔ」が出力されて表示される。

【0111】

[二酸化炭素供給コストの削減費用の算出]
（化石燃料の使用により二酸化炭素を発生させる装置を用いた場合）
排ガス利用削減コスト算出部２３は、化石燃料の市場価格に基づく第１排ガス利用単価設定部２３１により設定された単価を用いて算出する。例えば、燃料としてＬＰＧを用いる装置の場合、ＬＰＧの燃料単価を￥２５６／ｋｇとすると、発熱量５０．０８ＭＪ／ｋｇ、炭素排出係数；０．０１６３７ｋｇＣ／ｋｇより、二酸化炭素の質量単価は、
２５６／（０．０１６３７×５０．０８×４４／１２）＝￥８５
となる。
二酸化炭素の供給量が、上記の例より、１月の１ヶ月間の期間二酸化炭素供給量＝４．１８５ｔ、年間の期間二酸化炭素供給量＝４０．７７ｔとすると、次のように算出される。
１月の月間二酸化炭素供給コスト＝￥８５×４１８５ｋｇ＝￥３５５，７２５
年間二酸化炭素供給コスト＝￥８５×４０７７０ｋｇ＝￥３，４６５，４５０

【0112】

（二酸化炭素の供給量の全量を排ガスで賄う場合）
第２排ガス利用単価設定部２３２により設定される排ガスの取引価格を、二酸化炭素の質量単価を￥３８と仮定し、上記と同様に算出する。
１月の月間二酸化炭素供給コスト＝￥３８×４１８５ｋｇ＝￥１５９，０３０
年間二酸化炭素供給コスト＝￥３８×４０７７０ｋｇ＝￥１，５４９，２６０

【0113】

（二酸化炭素供給コストの削減費用）
１月の月間二酸化炭素削減費用＝￥３５５，７２５－￥１５９，０３０＝￥１９６，６９５
年間二酸化炭素削減費用＝￥３，４６５，４５０－￥１，５４９，２６０＝￥１，９１６，１９０

【0114】

なお、循環率を設定した場合には、上記の排ガス由来温室効果ガス排出量、排ガス由来温室効果ガス削減量を求める場合と同様に、循環率に応じて二酸化炭素の供給コスト、二酸化炭素供給コストの削減費用が算出される。

【0115】

図３に示した出力画面では、「ＣＯ_２コスト」と表示されている欄において、排ガス利用削減コスト算出部２３により、化石燃料の使用により二酸化炭素を発生させる装置を用いた場合（資源循環なし）の年間二酸化炭素供給コストとして「￥３，４６５，４５０」が出力され、循環率１００％で排ガスを利用した場合（資源循環あり）の年間二酸化炭素供給コストとして「￥１，５４９，２６０」が出力され、削減費用として「￥１，９１６，１９０」が出力されて表示される。なお、「資源循環あり」の場合の年間二酸化炭素供給コストの例である「￥１，５４９，２６０」は、排ガス提供サイドである工場等から見れば、従来大気中に放出していたに過ぎない排ガスを基にした新たな売り上げとなる。

【0116】

[温室効果ガスの総削減量及びエネルギー総削減コストの算出]
本実施形態では、図９及び図１４に示したように、排熱循環シミュレーション部１０及び排ガス循環シミュレーション部２０によりそれぞれ得られた温室効果ガスの総削減量及びエネルギー総削減コストを算出する総削減量算出部３１及び総削減コスト算出部３２をさらに備える。これらも、コンピュータプログラムの実行により、本実施形態に係る資源循環型施設園芸シミュレーション装置１において総削減量算出部３１及び総削減コスト算出部３２として機能する。

【0117】

総削減量算出部３１は、排熱利用温室効果ガス排出量算出部１２により得られる排熱利用温室効果ガス削減量と、排ガス利用温室効果ガス削減量算出部２２により得られる排ガス利用温室効果ガス削減量とを合算し、温室効果ガスの総削減量を求める。上記の例では、「１３３．５ｔ＋４０．８ｔ＝１７４．３ｔ」が温室効果ガスの総削減量となり、図３の出力画面に表示される。

【0118】

総削減コスト算出部３２は、排熱利用削減コスト算出部１３により得られる排熱利用削減コストと、排ガス利用削減コスト算出部２３により得られる排ガス利用削減コストとを合算し、エネルギー総削減コストを求める。上記の例では、「￥１，７３４，５７０＋￥１，９１６，１９０＝￥３，６５０，７６０」がエネルギー総削減コストとなり、図３の出力画面に表示される。

【0119】

本実施形態によれば、所定規模の農業用ハウスにおいて、所定の植物を所定期間栽培する場合において、化石燃料を使用して暖房や二酸化炭素の供給を行う場合と、排熱及び排ガスを利用して必要熱量及び二酸化炭素の供給を賄う場合とを比較し、温室効果ガスの削減量、エネルギーの削減コストをシミュレーションすることができる。よって、排熱や排ガスを利用した場合の温室効果ガスの削減及びコスト的メリットを予測し把握することができ、排熱や排ガスを利用した農業用ハウスの新たな建設を促し、排熱や排ガスを提供する工場等においても、その有効利用と利益が明確化される。その結果、資源循環型施設園芸の普及に貢献できる。
また、「資源循環あり」の場合の年間暖房コスト：￥２，１２０，０３０及び年間二酸化炭素供給コスト：￥１，５４９，２６０は、上記のように、排ガス提供サイドである工場等から見れば、従来大気中に放出していたに過ぎない排ガスを基にした新たな売り上げとな。よって、図３に示したように、出力画面において、この金額を排ガス提供サイドにおける総売上として表示する項目を設けることが好ましい。これにより、この例では、総額￥３，６６９，２９０が排ガス提供サイドである工場等の新たな売り上げと把握することができ、排ガス提供サイドにおいて、農業用ハウスとの連携を図ることに対するインセンティブとなる。

【符号の説明】

【0120】

１ 資源循環型施設園芸シミュレーション装置
１０ 排熱循環シミュレーション部
１１ 排熱関連温室効果ガス排出量算出部
１１１ 必要熱量算出部
１１２ 暖房由来温室効果ガス排出量算出部
１１３ 回収熱由来温室効果ガス排出量算出部
１２ 排熱利用温室効果ガス削減量算出部
１３ 排熱利用削減コスト算出部
２０ 排ガス循環シミュレーション部
２１ 排ガス関連温室効果ガス排出量算出部
２１１ 吸収量算出部
２１２ 化石燃料由来温室効果ガス排出量算出部
２１３ 排ガス由来温室効果ガス排出量算出部
２２ 排ガス利用温室効果ガス削減量算出部
２３ 排ガス利用削減コスト算出部
３１ 総削減量算出部
３２ 総削減コスト算出部
４１ 構造情報データベース
４２ 植物情報データベース
４３ 気象情報データベース

【要約】

排熱や排ガスの循環利用を促し、温室効果ガスの削減に寄与できる資源循環型施設園芸シミュレーション装置を提
供する。
排熱を回収して暖房に利用する場合の排熱循環シミュレーション部１０と、排ガスを回収して得られる二酸化炭素
を前記植物の生育促進のために利用する場合の排ガス循環シミュレーション部２０とを備える。排熱利用温室効果ガス削減量算出部１２により、排熱を利用することによる温室効果ガス削減量をシミュレーションでき、排ガス利用温
室効果ガス削減量算出部２２により、排ガスを利用することによる温室効果ガス削減量をシミュレーションできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】