ゼロ･カーボンを目指した街区レベルのエネルギーマネジメント
- Key Words 電機メーカー、家電メーカー、システムインテグレータ、地方自治体
- 想定される連携先 evidence-based approach、創エネ、省エネ、エリアマネジメント、ゼロ・カーボン
低炭素社会、脱炭素社会を実現するための必要な要因をエビデンス（科学的根拠）に基づいて明らかにすることを目指す。そのための前提条件として、より効率的にデータを収集、提供するシステム構築を行う必要がある。本研究では、効率的なエネルギーデータ収集・提供システム、データ分析のためのフレームを関係者と連携して開発し、また、ゼロ・カーボン社会の達成度を定量的に評価するための指標を開発する。これらを踏まえて低炭素社会、脱炭素社会を実現するために必要な要因を明らかにすることを試みる。
予想される結果と意義としては、太陽光発電、エネファームなどの創エネ、HEMSなどの省エネ設備があるエリアのゼロ・カーボン達成度を検証し、経済的・社会的メリット（電力系統負荷軽減、電気料金の節約、温暖化緩和等）を明示できる。また、効率的なエネルギーデータ収集・提供システムにより、余った再生可能エネルギーの有効活用を検討することが可能となる。
効率的なエネルギーデータ収集･提供システム、データ分析のための研究体制
廃棄物発電ネットワーク化･小売事業化を想定した需要予測へのAI技術導入と最適スケジューリング
- Key Words 地域エネルギー会社、地方自治体
- 想定される連携先 機械学習、OR、地域への経済効果、低炭素
北九州市に立地する地域エネルギー会社は、現在市内3ヶ所の一般廃棄物処理施設である清掃工場の廃棄物発電を主力電源としている。廃棄物発電は、自立・分散型エネルギーの1つであり、かつ安定電源としての性質を持つため、低炭素とエネルギーセキュリティに寄与するとされる。また、地域エネルギー会社には、安価な電力供給、再生可能エネルギーの導入促進の他、地域資源の活用による経済効果や雇用創出、需要側管理の促進等が期待されている。
一方で課題もある。契約している需要家に対する必要な供給量を確保するために、不足分を卸電力市場から調達するが、事業性向上のためにはこの調達コストを最小にする必要がある。そのためには、①正確な需要予測による卸電力市場からの調達量の最小化、②供給量拡充のための廃棄物発電の定期検査（定検）スケジュールの改善等がある。
①に対して、機械学習の手法であるサポートベクタ回帰（SVR）、リカレントニューラルネットワーク（RNN）等の手法を適用して、従来より高精度な予測に成功している。
②に対しては、これまでは地域エネルギー会社の需要家の需要パターンを考慮して日程が組まれていない。需要パターンを考慮した定検スケジュールとすることで、卸電力市場からの調達量を減少させることが可能となる。ORの手法を駆使した最適なスケジューリングを検討している。
なお、卸電力市場からの調達量最小化は同時に低炭素化と地域経済への波及効果の増大を意味する。そのための評価も実施している。
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 廃棄物発電ネットワーク化･小売事業化のイメージ |
北九州での2016年4月1日～2017年8月29日の
一日の電力需要をスパースモデリングを使って予測
（青線：予測カーブ、赤線：実際の電力需要）［永原による成果］
都市レベルのエネルギー需給モデル
- Key Words 地域エネルギー拠点化事業、再生可能エネルギー導入最大化、地域便益
- 想定される連携先 地域エネルギー会社、地方自治体
①エネルギー源別供給可能量の推計、②需要量の推計、③エネルギーシステムの評価、④最適化から構成される。推計の時間単位は、季節別・時間帯別の推計としている。現状評価に留まらず、供給サイドの再生可能エネルギー源が順次拡大することを想定したシステムである。評価指標としては、環境面（ライフサイクルCO2）、経済面（コスト、経済波及効果）、エネルギーの多様性を採用している。
エネルギーシステムの評価モデルの多くは、国レベルのマクロ評価か、街区レベルの評価である。前者の場合は、地域エネルギー会社の経営指標が評価指標の中で考慮されないことやデマンドレスポンス（DR）等需要家の行動変容の考慮が困難であること、後者の場合は対象地域で想定される特定の供給源のみが対象となっており、モデルの汎用性が低いこと等の問題がある。開発しているモデルは、その両者の利点を融合させる。都市レベルで想定される需要・供給特性を考慮し、また評価にあたっては、地域の持続可能性関連指標とともに地域エネルギー会社の経営指標をも考慮した評価指標を包含している。
 エネルギー需給モデルの構造 |
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電力需給構成による感度分析IoT技術の適用によるWtE（Waste to Energy）の高度化
- Key Words 廃棄物処理事業者、プラントメーカー、電機メーカー、廃棄物コンサルタント
- 想定される連携先 IoT、廃棄物発電、WtE、アジア
少子高齢化時代と超低炭素化時代において廃棄物・資源循環分野は、労働力不足に対応するための高効率化・省力化、高齢・非熟練労働者をも想定した労働安全の確立、排出者としての高齢者特有のごみ事情への対応、収集運搬の効率化が求められている。これに対して、IoT/AIを始めとしたICTを活用した次世代型システムを検討している。国内においては、オンサイト型処理装置のライフサイクル管理による収集運搬やメンテナンスの効率化、低炭素化のMRV（測定・報告・検証）手法の確立について実証している。
アジア諸国においては、廃棄物管理政策を強化し、直接埋立の抑制とWtEの展開へと舵を切った国が増えつつある。例えば、タイは廃棄物発電をFITの対象として指定し（2009年）、インドネシアも環境適合WtEの開発促進に関する大統領令を公布した（2018年）。このような状況下で、廃棄物の分別・再資源化と焼却・熱回収に対してICTを用いて高度化・最適化を図るシステム開発を、現地大学等との共同研究を企図している。
IoTを用いたシステム構築イメージ
周辺政策との融合によるマルチベネフィットの創出･評価
- Key Words 環境ビジネス事業者、発電プラントメーカー、地方自治体
- 想定される連携先 地域循環共生圏、地域資源の活用、再生可能エネルギー、バイオマス資源
「地域循環共生圏」は、2017年5月に閣議決定された「第5次環境基本計画」に目指すべき社会の姿として大きく位置づけられた。これは、各地域がその特性を活かした強みを発揮し、地域ごとに異なる資源が循環する自立・分散型の社会を形成しつつ、それぞれの地域の特性に応じて近隣地域等と共生・対流し、より広域的なネットワークを構築していくことで地域資源を補完し支えあうとの概念である。例えば、地域の森林資源を活用したバイオマス発電による電熱併給事業等が想定される。
このアプローチには、「地域循環圏」や「自然共生圏」の考え方を包含するものであるが、我々はこれまで「地域循環圏」については環境省の研究費を獲得し、資源循環、低炭素、雇用創出等の評価軸を用いた評価システムを構築してきた実績がある。「共生」が加わったことで、生態系サービスや健全な森林の維持管理、災害時のレジリエンス強化といった評価軸を加え、マルチベネフィットに対応した評価指標・手法の開発に取り組みつつある。
地域循環共生圏の概念図（「平静30年版 環境･循環型社会･生物多様性白書」より引用）