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資 料 2-2 環 境 エネルギー 革 命 とICT ~スマートグリッドとホワイトスペースなど 新 たな 電 波 の 活 用 ~ 2009 年 12 月 25 日 藤 原 洋 株 式 会 社 インターネット 総 合 研 究 所 代 表 取 締 役 所 長 1

目 次 1. 現 在 の 時 代 認 識 ~ 世 界 経 済 危 機 と 地 球 環 境 危 機 ~ 2.スマートグリッドとICT ~ 米 国 から 始 まった 潮 流 として~ 3. 地 域 からの 環 境 エネルギー 革 命 ~ホワイトスペースなど 新 たな 電 波 の 活 用 ~ 2

1. 現 在 の 時 代 認 識 ~ 世 界 経 済 危 機 と 地 球 環 境 危 機 ~ 3

GDPから 見 える 時 代 とは? 飽 食 の 時 代 第 1 次 産 業 もの 余 りの 時 代 第 2 次 産 業 GDP 飽 和 時 代 500 兆 円 サーヒ ス 過 多 の 時 代 第 3 次 産 業 1995~ 根 本 的 な 産 業 構 造 の 変 化 が 必 要! ICTを 駆 使 した 全 産 業 の 再 設 計 安 定 成 長 期 :4.5% 1974~84 年 200 兆 円 高 度 成 長 期 :9.3% 1958~73 年 1955 65 75 85 95 05 4

デジタル 情 報 革 命 後 の 現 在 の 時 代 日 本 のバブル 経 済 崩 壊 の 後 始 末 に 大 手 銀 行 に 公 的 資 金 が 注 入 された 後 デジタル 情 報 革 命 とITバブルが 勃 発 日 本 の 社 会 構 造 が 内 的 にも 外 的 にも 大 きく 変 化 している 内 的 な 変 化 は 少 子 高 齢 化 であり 外 的 な 変 化 は 米 国 発 世 界 金 融 危 機 BRICs(ブラジル ロシア インド 中 国 )の 台 頭 である 新 興 大 国 の 急 激 な 成 長 による 資 源 環 境 問 題 が 深 刻 化 している インターネットとワイヤレスのデジタル 情 報 技 術 が 20 世 紀 最 大 の 発 明 であり 社 会 を 変 えてきたが 先 進 国 日 本 のとるべ き 方 向 性 は 崩 壊 した 金 融 単 独 資 本 主 義 ではなく 科 学 技 術 に 立 脚 した 産 業 資 本 主 義 である 世 界 経 済 危 機 地 球 環 境 危 機 の 中 で ベルリンの 壁 崩 壊 以 来 の 全 く 新 しい 何 かが 胎 動 している 新 産 業 創 出 モデルの 必 要 性! 5

産 業 革 命 史 における 日 本 の 役 割 第 1 次 産 業 革 命 原 理 : 力 学 動 力 革 命 イギリス 紡 績 / 船 舶 / 鉄 道 産 業 へ 第 2 次 産 業 革 命 原 理 : 物 質 科 学 重 化 学 工 業 革 命 ドイツ/アメリカ 鉄 鋼 / 自 動 車 産 業 へ 第 3 次 産 業 革 命 原 理 : 数 理 科 学 デジタル 情 報 革 命 アメリカ 通 信 /コンヒ ュータ/ 半 導 体 / 家 電 産 業 へ この 間 一 貫 して 日 本 は 改 良 技 術 立 国 だった! 第 4 次 産 業 革 命 原 理 : 総 合 科 学 環 境 エネルギー 革 命 日 本 環 境 /エネルギー 革 命 これからは 産 学 官 連 携 発 明 / 発 見 技 術 立 国 へ! 6

環 境 エネルギー 革 命 は 既 に 始 まっている! 技 術 革 新 と 政 策 の 協 調 1.1970 年 カリフォルニア 州 でのマスキー 法 強 力 な 排 ガス 規 制 全 自 動 車 メーカーが 反 対 ホンダのCVCCエンジンが ダ ジ が 初 めてクリア 2.2000 年 ドイツのフィード イン タリフ ド イン 太 陽 電 池 で 発 電 される 電 力 を 電 力 会 社 が20 年 間 固 定 価 格 で 買 取 太 陽 電 池 価 格 は 毎 年 低 下 するので10 年 で 元 が 取 れるように 修 正 一 般 家 庭 企 業 にとって 投 資 するなら 地 球 環 境 へ 3.2009 年 アメリカの 投 資 銀 行 のCSR 再 生 可 能 エネルギーへの 投 資 ファンド 組 成 数 兆 円 規 模 に 成 長 :シリコンバレーからソーラーバレーへ * 日 本 の 太 陽 電 池 補 助 金 予 算 =260 億 円 (2009 年 度 予 算 ) 7

政 策 先 進 国 ドイツを 主 とする 状 況 Grid Connected System 1. PV-Generator with modules 2. Generator junction box 3. DC Cables 4. DC Switch 5. Inverter 6. AC Cables 7. Distribution and Counting 資 料 提 供 :DGS 8

天 然 ガス 2008 年 のドイツの 電 力 市 場 灯 油 石 油 Heizöl Braunkohle 1,6% 23% 石 炭 Erdgas Steinkohle 13% 20% 自 然 (PV) Renewables Total 2007: 14,3% (PV: 0,5%) 2008: 15,3% (PV: 0,7%) Kernenergie Abfälle, Müll, sonst. Wind 2,7% Photovoltaik Biomasse 6,6% 0,7% 4,7% 22% 水 力 原 子 力 その 他 太 陽 光 ハ イオマス 風 力 Wasserkraft 3,5% 資 料 提 供 :DGS 9

ドイツの 太 陽 光 発 電 量 の 推 移 Yearly market growth in kw p Installed capacity / a 資 料 提 供 :DGS 10 Expected capacity / a Source: Photon, BSW, DGS, KfW

ドイツの 再 生 可 能 ネルギー 法 の 成 果 成 果 15.3 % of German electricity production from renewable energy sources in 2008 0.7 % of German electricity production from PV in 2008 Important factor of climate protection goals 150,0000 000 sustainable jobs created since 2000 International appreciation 資 料 提 供 :DGS 11

ドイツにおけるグリッドパリティ 10% 60 ct. / kwh 50 Increase of price of electricity 3% / a 10% 40 30 20 10 Jahr 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 資 料 提 供 :DGS 12

2.スマートグリッドとICT ~ 米 国 から 始 まった 潮 流 として~ 13

スマートグリッドとは? 発 電 施 設 から, 送 電, 変 電,そして 個 別 の 需 要 家 (オフィス 工 場 一 般 家 庭 )に 至 るまでICT 技 術 を 積 極 的 に 活 用 した 新 送 配 電 網 スマートグリッドの 具 体 的 な 用 途 送 配 電 網 にセンサを 設 置 して 停 電 などの 障 害 をいち 早 く 検 知 太 陽 光 発 電 等 再 生 可 能 エネルギーの 電 力 系 統 接 続 する 際 の 制 御 電 気 自 動 車 やプラグイン ハイブリッド 車 に 向 けたインフラ 整 備, 電 力 利 用 のピーク 時 に 家 庭 や 事 業 所 の 電 力 利 用 を 調 整 する デマンド サイド マネジメント ネットワーク 制 御 型 スマートメーター の 整 備 * スマートメーター : 電 力 メーターに 広 域 無 線 と, 近 距 離 無 線 / / 電 力 線 通 信 機 能 を 組 み 込 み 遠 隔 検 針 や 宅 内 機 器 制 御 を 実 現 米 国 で 活 況 を 呈 している 企 業 群 電 力 事 業 者 / 電 力 設 備 系 企 業 /IT 機 器 ベンダー/ 半 導 体 メーカー/ 通 信 事 業 者 14

米 エネルギー 省 が 推 進 するスマートグリッド 15

米 エネルギー 省 スマートグリッド 標 準 規 格 を 発 表 米 エネルギー 省 (DOE:Department of Energy) 米 国 の 次 世 代 送 電 網 計 画 である スマートグリッド で 利 用 する 標 準 規 格 を 発 表 http://www.energy.gov/news2009/7408.htm エネルギー 省 は スマートグリッドにおけるシステム 間 の 相 互 運 用 性 を 確 保 する 標 準 規 格 の 必 要 性 を 強 調 16 種 類 の 標 準 規 格 Initial Smart Grid Interoperability Standards Framework, Release 1.0 ( 今 後 追 加 予 定 ) スマートメーターとインフラ 網 のデータ 交 換 電 力 料 金 のリアルタイムの 通 知 手 法 変 電 所 とフィーダー 線 におけるデバイス 制 御 送 電 網 の 各 段 階 におけるデータのセキュリティ 手 法 宅 内 のホーム オートメーション(HAN:home area network) スマートメーターと 宅 内 機 器 の 通 信 制 御 手 法 無 線 / 電 力 線 通 信 ZigBee/HomePlug のSmart Energy Profile 16

米 DoEスマートグリッド 標 準 規 格 の 内 容 Initial Smart Grid Interoperability Standards Framework, Release 1.0 Standard Application AMI-SEC System Security Requirements Advanced d metering infrastructure (AMI) and Smart Grid end-to-end security ANSI C12.19/MC1219 BACnet ANSI ASHRAE 135-2008/ISO 16484-5 DNP3 IEC 60870-6 / TASE.2 IEC 61850 Revenue metering information model Building automation Substation and feeder device automation Inter-control center communications Substation automation and protection IEC 61968/61970 Application level energy management system interfaces IEC 62351 Parts 1-8 IEEE C37.118 IEEE 1547 IEEE 1686-2007 NERC CIP 002-009 NIST Special Publication (SP) 800-53, NIST SP 800-82 Open Automated Demand Response (Open ADR) OpenHAN ZigBee/HomePlug Smart Energy Profile Information security for power system control operations Phasor measurement unit (PMU) communications Physical and electrical interconnections between utility and distributed generation (DG) Security for intelligent electronic devices (IEDs) Cyber security standards for the bulk power system Cyber security standards and guidelines for federal information systems, including those for the bulk power system Price responsive and direct load control Home Area Network device communication, measurement, and control Home Area Network (HAN) Device Communications and Information Model 17

米 ニューメキシコ 州 のスマートグリッド 計 画 2009 年 2 月 にニューメキシコ 州 側 から 日 本 へ Green Grid の 共 同 研 究 プロジェクト 提 案 米 オバマ 政 権 の 緊 急 経 済 対 策 米 国 再 生 再 投 資 法 による 米 エネルギー 省 (DOE)から 各 州 スマートグリッド プロジェクトへの 数 十 億 米 ドルの 予 算 化 決 定 (ニューメキシコ 州 500 億 円 獲 得 目 標 ) Green Grid の 概 要 出 力 5MW 級 の 発 電 プラント( 1MW 級 太 陽 光 発 電 /2MW 級 蓄 電 ) 1200 家 庭 ( 各 戸 に3kW) 電 源 供 給 1 箇 所 の 学 校 (500kW) 事 業 所 (50~250kW)に 接 続 各 戸 にスマートメーターを 用 いたデマンド サイド マネジメント マネジメント 18

GEとGoogleが 次 世 代 電 力 技 術 で 連 携 2008 年 9 月 エネルギー 地 球 温 暖 化 問 題 解 決 で3 点 で 連 携 スマートグリッド 地 熱 発 電 プラグイン 自 動 車 インタフェイス ITによって 電 力 網 をより 効 率 的 な 分 散 型 に 変 革 するスマートグリッ ドは エネルギー 技 術 とコンピューティングの 融 合 によって 可 能 各 領 域 で 多 くの 実 績 を 持 つ 両 社 が 手 を 結 び 実 質 的 な 貢 献 太 陽 光 発 電 や 風 力 発 電 などは 自 然 環 境 の 影 響 を 強 く 受 けるため 電 力 の 安 定 供 給 を 実 現 するため 電 力 の 利 用 状 況 を 利 用 者 ごとに 把 握 できるスマートグリッドへの 置 き 換 えを 目 指 す 米 国 は 電 力 会 社 の 数 が 多 く 州 ごとに 規 制 機 関 があり 連 邦 政 府 の 強 力 なイニシアティブが 不 可 欠 経 営 環 境 や 電 力 事 情 の 異 なる 電 力 会 社 や 州 当 局 を 動 機 付 けする など 技 術 的 課 題 よりも 制 度 面 の 課 題 が 大 きくために 政 策 提 言 が 必 須 という 点 で 両 社 の 意 見 が 一 致 19

グーグル Google PowerMeter で 参 入 家 電 製 品 毎 の 電 力 消 費 量 表 示 のウェブアプリケーション 家 庭 の 電 力 消 費 量 を 数 分 刻 みで 通 知 機 能 を 持 つ 同 社 社 員 は 過 去 1 年 で 電 力 使 用 量 の64% 削 減 を 達 成 リアルタイムのエネルギー 使 用 量 の 見 える 化 でユーザーの 行 動 変 化 により 平 均 で5%から15%の 利 用 量 削 減 電 力 会 社 ではなく 消 費 者 への 直 接 アプローチする 手 法 20

日 本 におけるスマートグリッド 不 要 論? 日 本 の 電 力 網 が, 既 に 高 度 な 通 信 機 能 を 備 えており, 補 修 や 機 能 増 強 なども 継 続 的 に 行 なわれてきた 米 国 の 電 力 網 では,センサやネットワーク 制 御 機 能 などが 未 整 備 な 部 分 が 多 く,それが 停 電 などの 障 害 時 における 復 旧 時 間 を 長 くさせる 要 因 になっている この 点 が 日 本 と 米 国 では 大 きく 異 なっている 日 本 は,とっくにスマートグリッド 何 を 今 さら 言 っているのか 米 国 では 小 規 模 の 事 業 者 が 多 いことや, 電 力 自 由 化 の 影 響 も あり, 結 果 としてネットワーク 設 備 投 資 額 が 低 く 抑 えられてきた インフラ 整 備 が 十 分 ではない 米 国 においては, スマートグリッ ド という 取 り 組 みは 意 味 があるが, 整 備 が 進 んでいる 日 本 では 必 要 ない 21

動 き 出 した 日 本 版 スマートグリッド? 大 手 電 力 事 業 者 などで 組 織 する 電 気 事 業 連 合 会 ( 電 事 連 )は, 日 本 版 スマートグリッド の 検 討 を 開 始 したと 発 表 太 陽 光 発 電 の 大 量 導 入 に 対 応 できる 送 電 網 のあり 方 などを 検 討 基 礎 データの 収 集 を 開 始 米 国 でIT 企 業 などが 推 進 している スマートグリッド とは 違 う 日 本 の 送 電 網 に 適 合 したものを 検 討 九 州 電 力 / 沖 縄 電 力 の 離 島 マイクログリッド の 実 証 試 験 太 陽 光 など 再 生 可 能 エネルギーを 活 用 離 島 独 立 型 系 統 新 エネルギー 導 入 実 証 事 業 費 補 助 金 を 活 用 太 陽 光 発 電 のほかLiイオン2 次 電 池 による 蓄 電 池 設 備 も 導 入 電 力 系 統 と 再 生 可 能 エネルギーの 連 係 を 検 証 予 定 22

日 本 で 始 まった 学 術 研 究 活 動 東 京 工 業 大 学 が 東 京 電 力 東 芝 日 立 製 作 所 などと 共 同 で 次 世 代 送 電 システム 日 本 版 スマートグリッド 構 築 に 向 けた 実 証 実 験 を 東 工 大 キャンパスで 平 成 22 年 度 から 開 始 太 陽 光 発 電 は 発 電 量 が 変 動 し 余 剰 電 力 を 電 力 会 社 の 送 電 線 網 に 大 量 に 送 ると 周 波 数 変 動 による 電 気 製 品 が 使 えなくなる? 送 電 線 網 への 影 響 を 最 小 限 にとどめる 方 法 や 電 力 を 有 効 利 用 す る 制 御 機 器 の 開 発 を 目 指 す 京 都 大 学 情 報 学 研 究 科 松 山 隆 司 教 授 の エネルギーの 情 報 化 宅 内 の 設 備 系 機 器 や 家 電 機 器 などが 利 用 する 電 力 や 熱 エネル ギーを 見 える 化 する 仕 組 みの 導 入 家 庭 用 蓄 電 池 などのエネルギーの 有 効 活 用 などを 目 指 した 取 り 組 みを 進 め 電 力 制 御 情 報 の 伝 送 プロトコルを 開 発 日 本 オリジナルのエネルギーの 情 報 化 を 目 指 す 23

3. 地 域 からの 環 境 エネルギー 革 命 ~ホワイトスペースなど 新 たな 電 波 の 活 用 ~ 24

エネルギーと 情 報 の 地 産 地 消 モデル 1 再 生 可 能 エネルギーによる 地 産 地 消 型 エネルギーグリッド 2 ホワイトスペースなど スなど 電 波 をコアとした 地 産 地 消 型 情 報 グリッド 3 地 産 地 消 型 エネルギーグリッドと 情 報 グリッド の 統 合 25

1 再 生 可 能 エネルキ ーによる 地 産 地 消 型 エネルキ ーク リット 1 地 域 で 生 産 される 再 生 可 能 エネルギーをその 地 域 で 消 費 太 陽 光 発 電 風 力 発 電 水 力 発 電 地 熱 発 電 再 生 可 能 エネルギーのLiイオン 電 池 による 蓄 電 2 地 域 内 の 大 学 / 研 究 機 関 / 医 療 機 関 / 産 業 技 術 センター/ 家 庭 が 接 続 地 域 内 構 成 員 がエネルギー 発 生 源 ( 太 陽 光 発 電 )として 参 加 3プラグインHV/ 電 気 自 動 車 が 接 続 地 域 内 エネルギー グリッドのノードから 急 速 充 電 26

2 ホワイトスヘ ースなど 電 波 をコアとした 地 産 地 消 型 情 報 ク リット 1エネルギー 利 用 情 報 ( 地 域 スマートメーター) エネルギーグリッド 参 加 者 毎 の 電 力 消 費 量 表 示 エネルギーグリッド 参 加 者 毎 の 電 力 消 費 量 を 定 間 隔 で 通 知 機 能 2 再 生 可 能 エネルギー 発 生 源 からの 情 報 再 生 可 能 エネルギー 発 生 源 の 発 電 量 表 示 蓄 電 拠 点 の 蓄 電 量 表 示 3 地 域 内 の 大 学 / 研 究 機 関 / 医 療 機 関 / 産 業 技 術 センターからの 情 報 地 域 内 住 民 向 けのキャンパス 情 報 医 療 情 報 地 域 内 各 産 業 ( 農 林 水 産 業 工 業 サービス 業 ) 向 け 地 域 内 研 究 機 関 / 産 業 技 術 センター 情 報 27

3 地 産 地 消 型 エネルギーグリッドと 情 報 グリッド の 統 合 エネルギーグリッドの 構 築 センサーネットワークの 構 築 地 域 のエネルギー 発 生 / 消 費 情 報 網 の 構 築 環 境 エネルギーモニタリング/データの 見 える 化 ホワイトスペースなど 電 波 をコアとする 情 報 グリッドの 構 築 エネルギーと 情 報 の 地 産 地 消 モデルの 確 立 エネルギーグリッドと 情 報 グリッドの 統 合 風 力 発 電 水 力 発 電 太 陽 光 発 電 再 生 可 能 エネルギー 源 オフィス 家 庭 医 療 機 関 大 学 / 研 究 機 関 観 光 地 電 気 自 動 車 例 :CATV 局 との 連 携 ビルディング/ホームオートメーション 化 一 般 家 庭 の 太 陽 電 池 パネルの 設 置 推 進 エネルキ ーク リット 情 報 ク リット クリット 海 洋 山 地 気 象 農 地 自 然 環 境 地 域 28