Pathways for Greenhouse Thermal Management’s Contribution to Net-Zero Food Production

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Highlights the importance of psychrometric modeling and system integration in agricultural energy systems.

🏢実務担当者:Offers guidance on heat recovery, dehumidification, and renewable integration for greenhouse operators.

🏛政策担当者:Informs policies supporting agricultural decarbonization, especially regarding infrastructure for heat and CO2 supply.

温室栽培による食料生産の脱炭素化には、熱管理、エネルギー効率、システム統合の改善が必要である。温室のエネルギー需要は、熱と物質の連成移動プロセス、特に外皮性能、換気、および湿度制御に伴う潜熱によって形成される。本稿は、温室微気候制御における最近の進歩を、熱伝達、低炭素冷暖房、蓄熱、再生可能エネルギーおよび廃熱の統合、ならびに高度なモデリングおよび制御手法に重点を置いて総合する。本レビューは、湿度制御と潜熱負荷管理が冬季のエネルギー使用の主要な要因であることを示している。これは、換気と除湿による水分除去が、室内温度設定値を維持するために必要な顕熱暖房を直接的に増加させるためである。現実的な湿り空気関係式を用いて評価すると、換気と除湿はピーク暖房需要と季節消費量を支配し得る。ヒートポンプ、蓄熱システム、セミクローズド温室コンセプト、および再生可能熱経路の性能は、熱負荷がどのように定義されるか、システム境界がどのように設定されるか、そして技術が運用においてどのように統合されるかに依存する。デジタルツイン、予測制御、およびハイブリッド物理・データモデルは、気象、エネルギー価格、およびインフラ制約の変動性を管理するためにますます使用されている。温室の脱炭素化は、エネルギー源の単純な置換として扱うことはできない。システム性能は、熱回収、水分除去、および供給技術の統合を含む、協調的な設計と運用に依存する。セミクローズドおよび熱回収ベースの構成は、換気・暖房ペナルティを低減し、換気放出方式と比較して一次エネルギー需要を削減できる。長期的な市場予測は、商業用温室部門が妥当な成長シナリオの下で2050年までに大幅に拡大する可能性があることを示唆しており、これは世界の食料生産高の比例的な増加ではなく、資本投資の増加を反映している。ネットゼロ温室生産は、熱管理、電化、および再生可能エネルギー統合の複合的な改善を通じて達成可能である。しかし、大規模な展開は、一貫したモデリング仮定、信頼性の高い経済評価、および熱・CO2供給インフラとの整合に依存する。したがって、この移行は、個々の技術と同様に、システム統合と計画によって形成される。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Decarbonising greenhouse food production requires improvements in thermal management, energy efficiency, and system integration. Greenhouse energy demand is shaped by coupled heat and mass transfer processes, particularly envelope performance, ventilation, and latent heat associated with humidity control. This article synthesises recent advances in greenhouse microclimate control with emphasis on heat transfer, low-carbon heating and cooling, thermal storage, renewable and waste heat integration, and advanced modelling and control approaches. The review shows that humidity control and latent load management are primary drivers of winter energy use, as moisture removal through ventilation and dehumidification directly increases the sensible heating required to maintain indoor temperature setpoints. When assessed using realistic psychrometric relationships, ventilation and dehumidification can dominate peak heating demand and seasonal consumption. The performance of heat pumps, storage systems, semi-closed greenhouse concepts, and renewable heat pathways depends on how thermal loads are defined, how system boundaries are set, and how technologies are integrated in operation. Digital twins, predictive control, and hybrid physics-data models are increasingly used to manage variability in weather, energy prices, and infrastructure constraints. Greenhouse decarbonisation cannot be treated as a simple substitution of energy sources. System performance depends on coordinated design and operation, including heat recovery, moisture removal, and integration of supply technologies. Semi-closed and heat recovery-based configurations can reduce the ventilation–heating penalty and lower primary energy demand compared with vent-to-dry approaches. Long-term market projections suggest that the commercial greenhouse sector could expand substantially by 2050 under plausible growth scenarios, reflecting increased capital investment rather than a proportional rise in global food output. Net-zero greenhouse production is achievable through combined improvements in thermal management, electrification, and renewable energy integration. However, large-scale deployment depends on consistent modelling assumptions, credible economic assessment, and alignment with heat and CO2 supply infrastructure. The transition is therefore shaped by system integration and planning as much as by individual technologies.

• semanticscholar https://www.mdpi.com/1996-1073/19/8/1975/pdf?version=1776594581first seen 2026-05-15 17:46:32 · last seen 2026-08-10 05:15:28