都市ガス業界のスマートメーターに関する取組み
2010年8月31日
東京ガス株式会社
目次
1.スマートコミュニティにおけるスマートメーターの位置付け 1-1 スマートコミュニティにおけるスマートメーターの位置付け 1-2 スマートメーターに期待される社会的役割 2.メーターシステム高度化に関するこれまでの取組み 2-1 ガスメーターの高機能化とコストダウンに関する取組み 2-2 遠隔自動検針及び付加価値サービスの提供 2-3 メータリングシステム高度化の取組み 2-4 仕様共通化及び国際標準化の取組み 3.スマートメーター普及による価値提供のさらなる可能性 3-1 お客さまの便益 3-2 社会の便益 3-3 事業者の便益 4.実現に向けた今後の取組み 5. まとめ1.スマートコミュニティにおける
スマートメーターの位置づけ
1-1.スマートコミュニティにおけるスマートメーターの位置づけ
再生可能エネルギー PHV・EV 住宅・ビル等 エネルギーネットワーク 双方向通信ネットワーク HEMS・BEMS・CEMS* スマートメーター 主なプレイヤー コンテンツ 役割・機能 スマートコミュニティの構成要素 計量・課金・データー化 広域・狭域のデーター伝送 エネルギーソースの低炭素化 都市生活基盤 エネルギー供給基盤 エネルギー消費量の見える化・制御 行動変容に資するアプリケーションの提供 IT企業等 メーカー等 通信キャリア等 個人・企業 各種メーカー 各ユーティリティ 各ユーティリティ 物理 層 アプ リ層 従来の計量・課金機能に加え、精緻なデータ取得と通信をベースにしたエネルギー供給事業者の 業務効率化と、お客さまの行動変容などによる新たな価値提供が期待される。*CEMS: Community (Cluster) Energy Management System ス マ ー ト メ ー タ ー に 関 わ る 検 討 範 囲
1-2.スマートメーター(Advanced Metering Infrastructure)に期待される社会的役割
出所:第4回グリーン税制とその経済分析等に関する専門委員会・ エネルギー消費量の見える化による家庭
・業務部門における行動変容の創出
・ 省エネ・省CO2行動へのインセンティブ
制度(環境貢献+金銭的価値
※)の導入
スマートメーターインフラの計量精緻化・価格シグナル機能は、家庭・業務部門における省エネや 新ビジネスなどの新たな社会的価値を生み出す可能性有。 家庭・業務部門における二酸化炭素排
出量の削減の推進
エネルギー消費に関する計量データ粒度
の精緻化(時間・個別機器)
エネルギーデータの流動化(デジタル化)
による新規ビジネスの創出
2.メーターシステム高度化
2-1.ガスメーターの高機能化とコストダウンに関する取組み①
~マイコンメーターの開発・普及~
ガス業界では、安全機能の拡充を目的としたマイコンメーターの開発・導入を通じ、メーターの高 機能化を早期から推進。 マイコンメーターは「流量監視・遮断、圧力監視・遮断、感震遮断(震度5以上)」等の機能を具備。 導入開始後約10年間で9割以上、約15年間でほぼ全数のお客さまに対するマイコンメーターの導 入を完了。 0 20 40 60 80 100 平 成 元 年 度 2 年 度 3 年 度 4 年 度 5 年 度 6 年 度 7 年 度 8 年 度 9 年 度 1 0 年 度 1 1 年 度 1 2 年 度 1 3 年 度 1 4 年 度 (%) マイコンメーターの普及率 小型化および通信機能の拡張性、省電力化※を実現した新型超音波ガスメーターを開発。 ※ガスメーターは防爆仕様の観点から電池駆動方式のため、通信の省電力化が重要な要件 メーター構成部品の大幅な電子化により、高耐久性、モジュール化*の実現が可能。量産時のさ らなるコストダウンが期待される。 * 組合せによる柔軟性・拡張性の付与を期待 主な特徴 【小型・軽量化】 部品点数:従来比で約1/2、体積:約1/3、重量:約1/2 【意匠性向上】 外観のデザイン性を向上 【高機能化】 高機能通信インターフェイスを搭載(パケット化・高速化とネットワーク拡張性の付与)
超音波ガスメーター
導入コストの検証段階 初期品を約4万台導入済(都市ガス業界)2-1.ガスメーターの高機能化とコストダウンに関する取組み②
~超音波ガスメーターの開発によるガスメーターの高付加価値化~
膜式ガスメーター2-2.遠隔自動検針及び付加価値サービスの提供①
~遠隔自動検針システムの開発・導入~
難検針対応(約4万件)を含め、既に東京ガス管内で約50万件 (都市ガス業界では100万件以上: HHT方式を除く)に対して遠隔自動検針サービスを提供。 お客さま回線のIP化・ブロードバンド化への対応が課題。 お客さま電話回線利用方式 ハンディーターミナル方式(HHT方式) ³ ü Í ± j õ K X [ ^ [ ³ ü q @ ³ ü HHC Z ^ [ Ö ³ ü q @ ³ ü e @ K X [ ^ [ 大規模無線検針システム 遠隔自動検針の基本システム 夜間検針、インメータ、 オートロックマンション、等 難検針物件集中地域 (2007年度に運用終了)既存の遠隔自動検針の類型
2-2.遠隔自動検針及び付加価値サービスの提供②
~自動検針インフラを活用した既存のサービスメニュー ~
遠隔自動検針用の通信インフラを活用し、ホームセキュリティ、ホームオートメーションサービス、 高齢者見守りサービス等の付加価値サービスを提供。既存のサービスメニュー
マイツーホーのサービス概要
快適サービス 安全サービス 安心サービス《参考》 業務用分野における現状の取組み
商業施設、病院、ホテル、事務所ビル等を対象とし、CGS・GHPなど需要側のエネルギーシステム を最適にマネジメントするサービス(TGグリーンモニター(エネルギー・データ・サービス))を提供し ている。 CGSの調整能力を活用した系統安定化への貢献※を目的とした制御手法の開発を推進(新たなマ ネジメント手法による付加価値の提供)。 ※太陽光発電による変動の抑制・余剰対策等 ※National Grid等の海外電力会社は同様の対策手法を導入 系統3 系統2 系統1 電力 メータ パルス 検出器 P-NCU または TR-NCU データ収集 端末 お客さま専用のインター ネットホームページで報告 電力 計 電力 計 電力 計TGグリーンモニターの概要
ニューメキシコ州における実証事業
インターネットを介しエネルギー消費データをお客さまへ フィードバック ガスエンジンコージェネを活用した太陽光発電の変動抑 制に関する実証を計画。2-3.メーターリングシステム高度化の取組み
アナログ電話回線の減尐・通信回線の多様化を受け、お客さまの通信回線に依存しない独立性 の高い通信インフラを活用し、サービスの継続性を担保。
安心安全見守り系の遠隔監視サービスや省エネサービスニーズに対応すべく、次世代メーターイ ンフラ(AMI:Advanced Metering Infrastructure)の通信高速化、高機能化を推進。
多段中継無線システム: • パイプシャフト内への設置等、外部との通 信に適さない環境において確実にデータ 伝送を行える無線システム • ガスメーター間でバケツリレー方式の多段 中継を可能にする950MHz帯無線端末( 超低消費電力の新しい通信方式) 広域無線システム: ・次世代の公衆無線アクセス網等が候補
《参考》 各種通信方式の比較検討結果
・現時点では、消費電力および通信コストの観点から、ローカル通信は
IEEE802.15.4g
による多段中継無線、広域通信は広域ユビキタス無線を第一候補として検討中。
広域の通信方式 電力光ファイバー通信 都市部のカバレッジは十分にあるが、郊外は不十分 。 低速双方向電力線通信 反応速度が遅く(20~30秒)通信速度も低いが、郊外地域のカバレージは最も良 い。 広域ユビキタス通信 ガスの自動検針に十分な通信速度で消費電力も小さく、メーターまでのダイレクト 通信も可能であり、コンセントレータを不要にできると期待。 高速モバイル通信 (WiMAX) 展開を開始したばかり、カバレッジは都市部のみ。 消費電力は大きい。 携帯電話 (3G) 電力自営網よりもカバレッジは良いが、消費電力は大きい。 PHS 3Gに劣るカバレッジであるが、実績と消費電力の観点で優れている。 ロ ー カ ル の 通 信 方 式 無線LAN (WiFi 2.4GHz) ○ - - ○ ○ - 消費電力は大きいが、メッシュNWの利点を活用できるため、WiMAX、3Gとの親和性 は良い。ガスメーターとの接続には電源供給のあるNCU使用が前提となる。(注1) 多段中継無線 (IEEE802.15.4g 950MHz) ○ ○ ◎ ○ ○ ○ 950MHz帯電波の透過性とメッシュNW規格との親和性に優位性がある。消費電力、 通信速度ともに問題なく、広域の各方式との親和性も高い。規格化が未完了。 特定小電力無線 (429MHz) ○ ○ ○ ○ ○ ○ 430MHzと周波数が低いことから、透過性の点で最も有利であるが、メッシュNW対応 のプロトコル対応する場合には、バンド幅の不安がある。 PHSトランシーバーモード (1.9GHz) ○ - - - - ○ 通信速度の観点から、電力光ファイバー通信網とPHSとの親和性は良い。 ガスメーター接続上は消費電力の問題がある。(注2) Zigbee(短距離無線規格) (2.4GHz) ○ ○ ○ ○ ○ ○ メッシュNW規格の優位性があり、消費電力でもWiFiより優れているが、2.4GHz帯電 波の透過性・到達度や混信に問題がある。 <2009年10月時点> 注0:上表中の○、◎は、広域通信方式/ローカル通信方式の有効な組合せを示す。「-」は組合せメリットが見いだせないと判断。2-4.仕様共通化及び国際標準化の取組み①
~メーター・無線システムの仕様共通化~
■ ガスメーター 都市ガス業界では、既に新型超音波メーターの開発仕様統一化を実現。 LPガス仕様についても、主要部品の共用化を実施。 ■無線システム 2009年度に各種機器のフィールドテストを開始し、テスト評価完了後、順次導入を検討予定。 2009年度に本システムの検討メンバーをオープン化し、幅広い意見集約や技術標準化に着手 METI基準認証政策課主管の「次世代エネルギーシステムに係る国際標準化に関する研究会」に おいても、本システムの一部を標準化アイテムとして提案済み。 本仕様や製品をガス業界だけでなく、水道メーター、火災報知器等の他の次世代メーターやセン サネットワーク業界、また海外市場へ提案していく予定。LP仕様
都市ガス仕様
IEEE
802.15.4g
ユビキタスメータリングフォー ラム事務局 テレメータリング推進協 議会(旧LPガス IT推進協議会) 日本ガス協会 高圧ガス保安協会2011年度
2010年度
2009年度
2008年度
SUN
(Smart Utility Networks):標準化
統合通信仕様案検討 都市ガス・LPガスを含めた 通信仕様案の策定 都市ガス、水道その他 関連法人の入会 業務(型番管理等) 移管 検討案提案 中継無線関連 通信仕様提案 都市ガスメーター 通信仕様
2-4.仕様共通化及び国際標準化の取組み ②
~無線通信仕様の標準化~
LPガスメーター 通信仕様09年5月:モントリオール 09年7月:サンフランシスコ 10年1月:ロサンゼルス 10年3月:オーランド 09年11月:アトランタ 09年9月:ワイコロア(ハワイ島) アメリカ合衆国の地図 10年7月:サンディエゴ 10年5月:北京
《参考》国際標準獲得に向けた活動状況
IEEE802.15.4g
標準化活動に関し当社よりWGメンバーを派遣し全ての会合に参画 成果の例 標準仕様の対象周波数に 950MHz帯(日本)を盛り込ん だ 多段中継無線機の最重要 スペックである「電池で10年 間動作」を実現できる低消費 電力化仕様を標準に盛り込 んだ ※ドラフト案提案 日本側連名企業(2009/5/2時点): NICT、富士電機、パナソニック、三菱電機、東京ガス、大阪ガス、東邦ガス《参考》標準化活動の成果と将来的なメリット
標準化活動の 直接的な成果 950MHz帯(日本)の反映 950MHz帯がIEEE802.15.4gの対象周波数の1つとし て採用された 2010年5月の省令改正(使用可能な無線チャネルの 拡張)も反映済み 低消費電力仕様の導入 低消費電力化に適したGFSK変調方式の採用 パケットの送信時間を十分短くできる通信速度 100kbpsの採用 その他、多段中継無線の低消費電力仕様をほぼ全て 標準に盛り込んだ 将来的な メリット 無線ICのコストダウンと 安定調達 現在採用しているメーカーに加えて、世界的に有力な 半導体メーカー複数社からもIEEE802.15.4g準拠の 950MHz帯無線ICの提案があった(市場競争によるコス トダウン、製造終了時の代替部品調達が可能に) 次世代メータリングシステムの 海外展開 東京ガス等都市ガス業界での取り組みが認知され、海 外のユーテリティ企業、メータリングシステム・ベンダー からの問い合わせが増加しており、複数社へサンプル供 出済み。具体的な協業に向けた協議も実施中。(市場拡 大によるスケールメリットがコストダウンに繋がる)3.スマートメーター普及による
3.スマートメーター導入に期待される効果
スマートメーターの導入により、お客さま・社会・事業者の便益を創出する社会基盤が構築される。 ・検針等既存業務の効率化 ・災害発生時の復旧迅速化スマートメーター(
AMI
)
・ビジネスプロセスリエンジニアリング事業者
・様々なHEMSメニューの利用 ・省エネ活動へのインセンティブお客さま
・新規産業の創出・国際展開 ・低炭素社会の実現社会
・計量の精緻化 ・料金メニューの多様化 ・新たなデータの利活用 ・大規模な消費者の行動変容スマートメーターを基盤とした「3方よし」の将来イメージ
省エネ・省CO2等に資する行動をとるこ とに対する料金インセンティブの付与 省エネ行動に対する特定コミュニティ内 で通用するエコポイントの提供等 家庭内のCO2削減量のクレジット化 三井不動産柏の葉PJ、EXPOエコマネー 、横浜市、京都市のエコポイント制度等 マンション等のコミュニティ内における交 換制度(柏の葉プロジェクト等) 米国等で実施されている時間帯別料金 ①お客さまの履歴情報による見える化 自身のエネルギーの使用状況、CO2排出 量、創エネ機器稼動状況を見える化 伊藤忠都市開発様の1物件84戸におけ る省エネランキング表示 東京ガスが提供するエネルギーホームド クター エネルックリモコン等 MyTokyoGas(Web)上での消費量表示 省エネナビ(既築市場に広く対応可能) ②ベンチマーク方式による見える化 特定コミュニティ内の他世帯とのランキン グ制度による相対的消費量の見える化 標準世帯と自身の消費量を比較すること によるエネルギー消費の偏差の見える化 提供する機能の概要 事例 見 え る 化 制 御
3-1.お客さまの便益①
~エネルギーの見える化による省エネ・省CO2の促進と省エネ行動の便益向上~
「エネルギーの見える化」の普及においては、お客さまの生活スタイル・嗜好の多様化に対応した 複数のオプションを提供することが重要。 コミュニティ内の省エネ活動に関わる場(Webサイト・SNS等)の提供、省エネ活動へのインセン ティブ付与等によりコミュニティ全体の省エネ意識やコミュニティの凝集性が向上。 予め設定した目標やコミュニティ内の需給 情報に応じた機器の最適制御 イ ン セ ン テ ィ ブ 提 供 次世代社会システム実証において実施予定《参考》 熱・ガス等を含むエネルギーマネジメントの重要性
HEMSサービスメニューの拡張に際しては、エネルギー消費量の約6割を占める熱(都市ガス等) を含めたマネージメントが重要。 熱 67% 電気 33%お客様のエネルギー消費データ
熱 58% 電気 42%家庭用
業務用
熱 67% 電気 33%お客様のエネルギー消費データ
熱 58% 電気 42%家庭用
業務用
熱・ガス分野のマネジメント対象となる機器
※出所:’08エネルギー・経済統計要覧 数値は05年度実績数値 ※電気:動力・照明等 熱:冷暖房・給湯等3-1.お客さまの便益②
~HEMS(見える化:お客さまの履歴情報による方式)~
ガス使用量を検針お知らせ票の頻度(1回/月)よりも詳細に(例:昨日の1時間ごとの使用量)パソ コン上のWebサイト等で「見える化」することで、消費者のより具体的な省エネ行動を促進。 給湯器リモコンによる見える化(エネルック) 専用アプリケーションによる見える化(試作検討中) (NEDO主管のエネルギー需要最適マネジメント推進事業では、HEMSによる見える化の省エネ効果5~15%程度を確認。)Webにおける表示(My Tokyo Gas) インホームディスプレイにおける表示
発 電 ・熱 を 含 め た 表 示 ガ ス 使 用 量 の 表 示
《参考》大阪ガスのHEMSサービス
目的 家庭のCO2排出量削減のため、「エネルギー使 用量の見える化」により省エネ意識を喚起すると ともに、「省エネアドバイス」により省エネ行動を 具体的に促す 対象 大阪ガスサービスエリアの新築集合住宅 開始時期 2010年秋頃より サービス 内容 ・家庭内エネルギーの使用量やCO2削減量を 『見える化』 (PC・携帯電話にて閲覧) ・エネルギーの使用実態にあわせた省エネアドバ イスを提供 ・外出先から暖房機器や照明器具などのリモー トコントロールも可能に ●構成概略図 エネルギー使用量の”見える化”と省エネアドバイスの提供により省エネ行動を促す HEMSサービス「エネルックPLUS」を今秋より開始予定。 エアコン HA対応機器 照明 エアコン HA対応機器 照明3-1.お客さまの便益③
~HEMS(見える化:ベンチマーク方式)~
当社は、伊藤忠都市開発様の1物件84戸において「HEMS+省エネ診断レポート」に関する実証 試験を3年間の計画で実施中。コミュニティ内でのランキングの活用により、省エネ行動を効果的に 促進する仕組みを検証中。 事前に行ったトライアル物件では、マンション内の他世帯と省エネ性を比較するエコランキングに 対する高い評価を確認。 エネルックリモコン 通信装置 東京ガス(株)(データ分析・アンケート収集・レポート作成) インター ネット マンションの各お客さま宅 ・エネルギー詳細レポート ・省エネアドバイス ・省エネランキング 省エネ診断レポート ・ガス量 ・電力量 ・給湯器情報 エネルギーデータ 宅内エネルギー表示 電力量 ガス量 アンケート 回答 分電盤 ガスメーター 給湯器 情報 風呂 床暖房 ミストサウナ エコジョーズ 宅内表示用 データ 省エネ診断用 データ エネルックリモコン 通信装置 東京ガス(株)(データ分析・アンケート収集・レポート作成) インター ネット マンションの各お客さま宅 ・エネルギー詳細レポート ・省エネアドバイス ・省エネランキング 省エネ診断レポート ・ガス量 ・電力量 ・給湯器情報 エネルギーデータ 宅内エネルギー表示 電力量 ガス量 アンケート 回答 分電盤 ガスメーター 給湯器 情報 風呂 床暖房 ミストサウナ エコジョーズ 宅内表示用 データ 省エネ診断用 データ 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 3 6 9 12 15 18 21 (m3) 時 同人数世帯の平均値 お客様のガス使用量 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 3 6 9 12 15 18 21 (m3) 時 同人数世帯の平均値 お客様のガス使用量 とても関心がある 関心がある エコランキングに対する関心度 ※別トライアル物件における調査結果 とても関心がある 関心がある エコランキングに対する関心度 ※別トライアル物件における調査結果《参考》 省エネ診断サービス(エネルギーホームドクター)
「東京都家庭の省エネ診断員制度」の連携企業として認定を受け、家庭向けの無料省エネ診断サ ービスを、東京都内で展開している。 お客さまにお渡しする直近2年間のガス使用量グラフイメージ 【1回目の訪問】 直近2年間のガス使用量に基づ き、現在の省エネ度をチェックし、 省エネ行動についてアドバイスを 実施。 【2回目の訪問】 1回目に収集した情報をもとに省 エネ診断書作成。当年と前年の 比較、同じ家族人数のご家庭の 平均的なガス使用量、電気使用 量などを提示し、省エネ行動の実 施状況を確認。3-1.お客さまの便益④
~HEMS(省エネ・省CO2インセンティブ提供オプション)~
省エネ行動へのインセンティブとして、消費削減量をエコポイント等の価値に変換する事例有り。 インセンティブ(エコポイント・エコマネー等)の利用をより拡大するためには、スマートメーターによ る詳細な計測、認定、ポイント発行等を行う社会ルールの整備および仕組みづくりが不可欠である。 出所:平成21年度スマートハウスプロジェクト実証事業報告書 出所:三井不動産レジデンシャルHPビジネススキームの検討例
インセンティブの事例
3-1.お客さまの便益⑤
~HEMS(機器の統合制御オプション)~
お客さま自身では困難な複数機器の統合制御を行うことにより、個々の目標(省CO2、創エネ、再 生可能利用、経済性等の優先順位)に応じた最適運転が可能になり、更なる省エネ・省CO2の実 現が可能。 住戸間での熱・電力融通を含めた統合制御技術を確立することで、集合住宅内、更には地域レベ ルでの最適化を図ることが期待できる。 太陽発電 低温床暖房 デシカント空調 統括コントローラ 高効率照明 省エネ家電 電気自動車 高断熱気密住宅 燃料電池 蓄電池 スマートハウス(集合)における取組み(計画) スマートハウス(戸建)における取組み ※スマートハウスプロジェクト実証事業(平成21年度)において、 大阪ガスが太陽光・蓄電池・燃料電池の最適制御技術を実証 ※次世代エネルギー・社会システム実証事業(横浜市)では、 熱・電力を住戸間で融通する実際の集合住宅における最 適制御システム、データの表示方法、インセンティブ等の効 果検証を行う予定3-2.社会の便益①
~データ活用による新サービスの創出など~
エネルギーの見える化(HEMS)の普及による、低炭素社会実現に向けた貢献。 エネルギー消費データの直接利用、間接利用(常時電源供給されたディスプレイの活用等)、 スマートメーターインフラの水平展開により、新サービスが創出される可能性有り。 広告ビジネス 企業広告・コミュニティ情報 エコポイント関連ビジネス 個人向けCDM マーケティング活用 通信インフラ活用ビジネス(見守り等) 新サービスの創出 エネルギー消費データの直接利用 エネルギー消費データの間接利用 スマートメーターインフラの水平展開3-2.社会の便益②
~成長戦略に向けた国際展開の可能性~
国際的にスマートメーターの導入が加速しており、世界のスマートガスメーター市場は、2015年に は年間1000万台をこえる見通し。 高機能・高品質な日本製ガススマートメーター(超音波式メーター)に対する海外事業者からの注 目度が増している。 大幅な電子化や各機能のモジュール化によって市場適応力を高め、スマートメーター化を機に、 システム輸出(スマートハウス)等の国際展開を図っていくことが期待される。※“Six high-level additional functionalities”(Smart Meters Coordination Group (CEN、CENELEC、ETSIが設置)の定義による)等から独自に比較評価
出所:Pike research Smart Gas Meter レポート
《参考》 EU市場における主な機能要件に対する各社スマートメーターの充足度
※Itron(旧 Actaris、アメリカ) MEMS(スイス) Elster(ドイツ) Landis+Gyr(スイス) メーター、矢崎総業(日本)愛知時計電機、東洋ガス 機械式(膜式) サーマルフロー式 機械式(膜式) 超音波式 超音波式 196×288×224 135×97×60 200×213×161 234×166×120 180×150×100 4.7 0.3 2.5 1.7 1 遠隔検針 ○ ○ ○ ○ ○ 双方向通信 ○ ○ ○ ○ ○ 料金メニュー、支払いへの対応 ○ ○ ○ ○ ○ ソフトウェア変更により拡充可能 遠隔開閉栓機能 × × × △ 安全確認のためボタン操作が必要 ○ 圧力センサにより漏洩確認が可能 基本機能・その他 逆流検出機能 × ○ ○ ○ ○ 感震遮断機能 × × × × ○ データログ機能・インターバル計量 ○ ○ ○ ○ ○ メーカー 計量方式 大きさ(幅×高さ×奥行き) [mm] 容積比
“Six high-level additional functionalities”(Smart Meters Coordination Group(CEN、CENELEC、ETSIが設置)の定義による)