地産地消、太陽光・蓄電池・ヒートポンプ・HEMSを組み合わせた住宅システム

2016年05月31日

一般社団法人エネルギー情報センター

新電力ネット運営事務局

地産地消、太陽光・蓄電池・ヒートポンプ・HEMSを組み合わせた住宅システムの写真

5月31日、NTTドコモ、NTTファシリティーズ、日立化成、日立情報通信エンジニアリングが共同で取り組んでいる「ドイツ連邦共和国におけるスマートコミュニティ実証事業」において、太陽光パネル、蓄電池、ヒートポンプ、HEMSを組み合わせたシステムの実証運転を開始したとNEDOは発表しました。(一般社団法人エネルギー情報センター 新電力ネット運営事務局)

太陽光発電の地産地消モデル、ドイツで実証運転を開始

今回の事業においては、ドイツ・ラインラント=プファルツ州シュパイヤー市内の集合住宅を実証サイトとして、日本の蓄電技術・ヒートポンプ温水器による蓄熱技術・情報通信技術の3つを組み合わせ、太陽光発電の自家消費率を向上するシステムを構築します(図1)。

太陽光発電を地産地消する「エネルギー自己消費モデル」の確立へ向けたものであり、需要家の経済的なメリット拡大や電力系統の安定運用に貢献する仕組みを確立します。

事業のイメージと実証サイト

図1 事業のイメージと実証サイト 出典:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

ドイツの再エネ割合は20%以上、FITに頼らないシステム

ドイツは2014年時点で電力需要の約26%(内太陽光は約6%)を再生可能エネルギーで賄っており、政府はその比率を2020年に35%、2050年に80%にする目標を掲げています。太陽光発電の導入が進む中でシステムプライスが徐々に低減、グリッドパリティが成立するまでになりました。グリッドパリティとは、再生可能エネルギーの発電コストが、系統から購入する電気と同等か、それより安くなることです。

こうした環境なので、固定価格買取制度の「価格が高くて設置の進まない再エネ発電を経済面から支援する」という意義が薄くなり、それに伴い売電メリットも失われつつあります。加えて逆潮流による電力品質低下の観点からも、電力を地産地消するニーズが高まっています。これらのことから、太陽光発電によって発電した電力を自家消費し、電力会社に売電しないシステムを構築することが課題となっています。

このような背景から、NEDOは100%再生可能エネルギーによる電力、熱のエネルギー供給を目標として掲げているドイツ・ラインラント=プファルツ州シュパイヤー市において、地産地消型の住宅システムの実証運転を開始しています。2015年7月23日にシュパイヤー市・シュパイヤー電力公社と基本協定書(MOU)を締結、シュパイヤー市・シュパイヤー電力公社・住宅供給公社GEWO社と協力し、「エネルギー自己消費モデル」を実現するスマートコミュニティ実証事業を実施するとしています(図2)。

実証スキーム

図2 実証スキーム 出典:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

集合住宅(2棟×16戸)において、太陽光パネル・蓄電池・ヒートポンプ・HEMSを組み合わせた実証システムの構築が完了、実証運転を開始しています。2棟の集合住宅を「世帯単位」「棟単位」のタイプに分け、実際の生活環境の中での運転を通じて、蓄電池とヒートポンプをHEMSにより最適に制御、PV電力を最大限自家消費します(図3)。それに伴い、電力系統への逆潮流を減らすと共に、住宅における熱を含めたトータルのエネルギーコストを低減する「地産地消」技術の確立を目指しています。

実証モデル

図3 実証モデル 出典:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

HEMSのロジックにより、蓄電池やヒートポンプを最適制御

今回実証するシステムは、日射量データや各世帯の負荷パターンに基づき、太陽光発電電力やエネルギー消費量(電力、熱)を予測します。また、仮想の電力料金モデルに応じて、電力系統への逆潮流及び、需要家のエネルギー料金を最小化するようにHEMSの制御ロジックが構築されており、蓄電池やヒートポンプを最適制御します(図4)。

2棟の集合住宅それぞれにおいてエネルギー自家消費率最大化を目指し、2018年3月までの約2年間、実際の生活環境のなかで実証システムを運転することで、その効果・信頼性・経済性を評価していくとしています。

実証項目

図4 実証項目 出典:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

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