街区全体で熱を融通し、エネルギーを有効利用

清水建設（株）＜社長 井上和幸＞はこのほど、街区を構成する複数の建物間で冷水や温水などの熱媒を互いに融通し、街区全体でエネルギーの有効利用を図る街区熱融通システム「ネツノワ」を開発、自社のイノベーション拠点「温故創新の森NOVARE」（東京都江東区）に導入しました。本システムは、街区内の建物群に分散配置した熱源機器を熱融通配管で連携させる街区エネルギーシステムで、総合的なエネルギー効率を踏まえて熱源機器群の運転制御を最適化し、エネルギー消費量とCO₂排出量の削減につなげます。熱源機器の運転制御には、AI機能を付与したCEMS（Community Energy Management System）を活用し、各棟の熱需要を高精度に予測することで、運転効率の最大化を図ります。

カーボンニュートラル時代のまちづくりには、建物単体での省エネルギー化に加え、街区全体で面的にエネルギーを利用して消費エネルギーの削減を図る取り組みが求められます。熱の面的利用の仕組みとしては、街区内の熱供給機能を大規模プラントに集約して熱の製造効率を高める地域冷暖房施設がありますが、熱を建物に供給するための搬送動力が大きいという課題がありました。そこで当社は、街区内の各棟に分散配置した熱源群を一つの熱源システムとして統合制御することで、搬送動力も含めてエネルギー利用の最適化を図る街区熱融通システムとして「ネツノワ」を開発しました。

ネツノワの運用時には、AI機能を付与したCEMSが熱源群の運転計画の立案と運転制御を担い、各棟の熱負荷の予測に基づき街区全体の省エネルギー・省CO₂を図ります。CEMSのAIは、過去のエネルギー利用実績と気象予報、建物の利用状況、さらには建物内の人の位置情報なども加味して熱負荷を高精度に予測。日中など熱負荷の高い時間帯には建物の自己熱源を優先運転して搬送効率を最適化し、夜間や土日などの低負荷時には熱源の運転台数を絞り込み、効率の高い熱源機器に製造を集約することで製造効率の最適化を図ります。

熱源システムの構成においては、電気・ガスを併用する高効率熱源機、太陽熱や地中熱を利用する再生可能エネルギーシステム、発電時の排熱を熱エネルギーとして利用するコージェネレーションシステム等を組み合わせることで、エネルギー効率の向上が図れます。また、熱負荷特性の異なる多様な用途の建物が熱源システムを共用することで、各建物の設備容量を低減でき、イニシャルコストや設備スペ―スの削減効果を期待できます。

ネツノワの省エネルギー効果については、熱源の3割に再生可能エネルギーと未利用エネルギーを導入したモデルケースで試算した結果、熱源消費エネルギーと熱搬送消費エネルギーの削減効果が約20%に達しました。「温故創新の森NOVARE」では、それぞれ用途が異なる4棟間の熱融通モデルを構築し、各棟に分散配置した電気・ガス熱源、水蓄熱槽、ガス・水素コージェネレーションシステム、太陽熱利用システム、地中熱利用システムなどを統合制御することで、大幅な省CO₂の実現を目指します。

当社は、脱炭素社会におけるエネルギー利用のあり方として、複数施設をネットワーク化して都市全体でゼロ・エネルギーの実現を目指す「ネット・ゼロ・エネルギー・ソサエティ（ZES）」を掲げています。今後、ZESの実現に寄与する要素技術の実証の場、社外のパートナーとの技術共創の場として「温故創新の森NOVARE」を活用し、水素エネルギー利用システムなど多様なカーボンニュートラル技術の社会実装につなげていく考えです。