横浜スマートコミュニティ
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未来のコミュニティを支えるスマートエネルギーシステムの構築に向けて
未来のコミュニティを支えるスマートエネルギーシステムの構築に向けて
YOKOHAMA
SMART COMMUNITY 発足説明会資料 2011年6月14日設立 設立記者会見:6月14日(火)15:00 場所:株式会社PALTEK セミナールーム (神奈川県横浜市港北区新横浜2-3-12)YOKOHAMA
SMART COMMUNITY
アジェンダ
福岡スマートハウスコンソーシアムの成果の利用
横浜スマートコミュニティとは?
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SMART COMMUNITYコンセプト:
福岡スマートハウスコンソーシアム
福岡スマートハウスコンソーシアム
中村良道氏(株式会社スマートエナジー研究所 CTO ファウンダー)が提唱
する「自然に学び、自然を活用するコミュニティを創る」グランドビジョンにより
家一軒分の実用的な自律分散型のエネルギーシステムを研究、開発し実証
自然エネルギーを用いる未来のあるべきシステムとして具体的で実現
可能なビジョンの設定、30を超える企業と学術団体、福岡市で産官学
で活動中
技術的に注目される自律的なエネルギーシステムを構築した
自発的な活動、互いに尊重しあう協調関係、結果的に高度な技術が
集結
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SMART COMMUNITYコンセプト:
横浜スマートコミュニティ
横浜スマートコミュニティ
福岡スマートハウスコンソーシアムの参加企業、横浜市の企業、学術
団体とともに横浜市の支援を得て結成
自然エネルギーを「ハウス間連携」し系統を融合することで、コミュニ
ティの自律的なエネルギーシステムの概念を拡大する。系統、機器の
標準化活動、接続試験評価環境を提供する
コミュニティの中で人々がいきいきと豊かに暮らすためには、生活する
ための建物や道路などの公共物が、里山や川など自然環境との積極
的な調和が必要。それぞれが芸術性をもち、風景に溶け込むこととで
コミュニティに住む人が安らげる環境を提供したい
横浜の土地の記憶(DNA)である多様な文化背景の暮らし・ライフスタ
イルに合わせ、住民同士でコミュニケーションがとれる場所を提供する
このような活動により、常に未来へ向かって建築や改造を行い、進化
しつづけることで 「100年」先まで続いていくようなプロジェクトにする
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SMART COMMUNITY横浜スマートコミュニティ構成
5 発足:2011年6月14日 役員: 代表 ・・・ dSPACE Japan株式会社 代表取締役社長 有馬仁志 副代表・・・ 株式会社スマートエナジー研究所 CTO ファウンダー 中村良道 株式会社PALTEK 代表取締役社長 高橋忠仁 会員構成:(順不同) dSPACE Japan株式会社 ゼファー株式会社 株式会社スマートエナジー研究所 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 株式会社PALTEK 日本電産株式会社 株式会社アバール長崎 株式会社パスポート 有限会社阿部興治建築研究所 株式会社ホンダソルテック 安藤建設株式会社 株式会社村田製作所 大賀建設株式会社 矢崎総業株式会社 スターエンジニアリング株式会社 ワイヤレスグルーネットワークス 研究団体: 崇城大学 エネルギーエレクトロニクス研究所 中原正俊教授 芝浦工業大学 工学部 電気工学科 教授 高見弘教授 アドバイザー: (独)情報処理推進機構 ソフトウェア・エンジニアリングセンター 組み込み系プロジェクトサブリーダー 田丸喜一郎氏 YSエネルギー・リサーチ代表 山藤泰氏 支援団体: 横浜市 事務局: 株式会社PALTEK内YOKOHAMA
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横浜スマートコミュニティ構成
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アジェンダ
福岡スマートハウスコンソーシアムの成果の利用
横浜スマートコミュニティとは?
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Concept - Smart Energy Laboratory
生命観に基づくコンセプト
自然から学ぶ持続可能な自律的エネルギーシステム
8 スマートハウス 植物細胞液胞
核
核
細胞壁 葉緑体 (光合成) ミトコンドリア エネルギー変換部 外断熱 生成 消費 蓄積 創る 賢く使う 蓄える ※植物細胞は、高い自律性を持つ 小さな単位で、エネルギーを 『創る』 『蓄える』 『賢く使う』 自律的なエネルギーシステム を構築する。生物の生き延びる戦略
低炭素社会の実現
・硬い細胞壁 ・葉緑体での光合成 ・葉緑体とミトコンドリアの間で見られる エネルギーの完結サイクル ・液胞に水や栄養分を蓄える 植物の最小単位 社会の最小単位福岡スマートハウスコンソーシアム
福岡スマートハウスコンソーシアム
電気自動車 スマートハウス 実証実験棟 風力発電機 充電スタンド アイランドシティ 中央公園内 レンガハウス 太陽光発電 ukuoka LOGICAL PRODUCTYOKOHAMA
SMART COMMUNITY制
御
創
電
自然エネルギーの活用 自然エネルギーの活用管
理
( 見 え る 化 ) ZigBee ホームゲートウェイ 双方向 DC/AC インバータ 交流(AC) 直流(DC) DC/DC コンバータ 系統 (グリッド) 風力発電スマートハウスのシステム構成
10 Data Center Cloud Service 遠隔管理・制御 DC/DC コンバータ 太陽光発電 スマートグリッド グランドビジョン システム構想 : スマートエナジー研究所 インホーム ディスプレイ OSGi Energy Management System モニター蓄
電
LED照明 Smart Power Manager Unit PLC HVDC 360V – 420V MPPT : Maximum Power Point Tracking HVDC : High‐Voltage Direct Current PLC : Power Line Communication 自然エネルギーのスムーズな導入 *系統逆潮流問題の解決 系統電力のピークカット・平準化 *オール電化、EV導入による 電力消費量の管理 OSGi : Open Services Gateway initiative CIGS : Copper Indium Gallium DiSelenide V2H : Vehicle to Home 気象情報 (日射量予測) 双方向 DC/DC コンバータ 蓄電池 Smart Power Control System AC 200V MPPT CIGS 電気自動車 V2H Trans 電力 センサ 停電時解列 AC 100V 太陽熱 集熱器 自律的な エネルギー制御 システム 自律的な エネルギー制御 システム 自宅でEV充電 ※非常時には、蓄電池より バックアップにて運用 スマートメーター Internet~停電対応システム構成~
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SMART COMMUNITYシステム構成と参加団体の実証
2011/2/16 Fukuoka Smart House Consortium 11 企画・推進 デジタル電源プロセッサ C2000 (Piccolo) ZigBee無線 CC2520/MSP430 SCALE (電源回路シミュレーションエンジン) Smart Energy SystemSmart Energy System Home Energy Management SystemHome Energy Management System Smart House System Smart House System LED照明用電源モジュール 焦電型赤外線センサ ・無線ネットワーク・アプリ構築 ・太陽電池リアルタイムパワー コントローラ 高電圧電池パック CO2 給湯機 HEMS クラウドサーバ ホームゲートウェイ インホームディスプレイ 無線モジュール センサ端末/制御端末 エネルギー制御装置 Smart Power シリーズ レンガハウス ・代 表: 中村 良道 (㈱スマートエナジー研究所 CTO ファウンダー) ・副代表: 中原 正俊 (崇城大学 エネルギーエレクトロニクス研究所 所長) 有馬 仁志 (dSPACE Japan ㈱ 代表取締役社長) 川浪 義光 (㈱ アバール長崎 代表取締役社長) ・オブザーバー 九州大学 大学院システム情報科学研究院 庄山研究室 宇宙航空研究開発機構(JAXA) 研究開発本部 電源グループ 特定非営利法人 九州組込みソフトウェアコンソーシアム(QUEST) 財団法人 九州先端科学技術研究所(ISIT)、㈱正興電機製作所 事務局 : dSPACE Japan社内 マルチ帯域 無線システム LOGICAL PRODUCT リチウムイオン・バッテリー 太陽光発電 EE研究所 VHF帯域 IPDC 日射量予測 福岡タワー 企画・推進:スマートエナジー研究所 M2M(機器間通信) ソリューション 充電コネクタ 太陽熱集熱器 太陽熱 集熱器 開発用シミュレータ RCP / HILS
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SMART COMMUNITY開発ツールを創る
12 Step‐1 Step‐1Simulink
Simulink
SCALE → Simulink の統合
回路設計~モデル設計の流れを一元化回路図
プラントモデル
補償器
コントローラモデル
MILS : Model in the Loop Simulation
SCALE
SCALE
崇城大学 EE研究所 (共同研究開発 : 崇城大学 EE研究所, dSPACE Japan, スマートエナジー研究所) Simulink-SCALE間 Co‐Simulationを実現 コントローラ、プラント(回路)のモデルを作 成するにあたり、当初よりそれぞれ記述し やすいツールの使用が可能となる また、以後のモデルベース開発との親和 性が格段に向上する ScopeYOKOHAMA
SMART COMMUNITYモデルベース開発手法による
インテリジェント電源開発の流れ
13 dSPACE社 ContorlDeskで 見える化 dSPACE社 プロトタイピング ツール DS1103 SCALEによるシミュレーション 崇城大学 EE研究所 中原正俊 教授 開発 Step‐1Step‐1 Step‐2Step‐2
SCALE(シミュレータ)を使用し 回路と制御アルゴリズムの連携 シミュレーションで設計と検証を 行う SCALEと連動して、Simulink でコ ントローラモデルの作成とシミュ レーション検証を行う ( 研究開発 : スマートエナジー研究所、dSPACE Japan ) dSPACE プロトタイパー(ControlDesk) を使用し、RCP実機検証を行う (RCP : Rapid Control Prototyping)
回路図
プラントモデル補償器
コントローラモデルRTI ブロック図
実機(ボード)制御
TM Step‐3 Step‐3 RCPで動作確認したモデルを 電源プロセッサへ実装Simulink
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SMART COMMUNITYビジョン作り~モデル作成~実証まで
14 構想:グランドビジョン ミニスマートハウス SCALEによる 回路と制御アルゴリズムの 連携シミュレーション (崇城大学 中原教授開発) dSPACE の RTI ブロック図 Simulink モデル図検証
アイランドシティ中央公園 レンガハウス実証
リアルタイムモニタYOKOHAMA
SMART COMMUNITYミニスマートハウス
15 太陽光 パネル 太陽光 パネル ミニスマート ハウスボード (アバール長崎製) ②EV急速充電デモ 系統とバッテリーの両方から充電。また、 複数の創電装置から並列的に充電するこ とにより、系統への負担を軽減できる。 ①バッテリーを使用した エネルギー制御システムのデモ (dSPACE 社製 DS1103 で制御) ~システムの検証~ w w w 研究開発 : スマートエナジー研究所、dSPACE Japan 基板:アバール長崎 開発・製作 ミニスマートハウス基板 主要コンポーネントを1枚の基板に実装 系統連系 双方向 AC/DC インバータ 系統連系 双方向 AC/DC インバータ バッテリ充放電用 双方向DC/DC コンバータ バッテリ充放電用 双方向DC/DC コンバータ 太陽電池用 昇圧DC/DC コンバータ 太陽電池用 昇圧DC/DC コンバータ EV充放電用 双方向DC/DC コンバータ EV充放電用 双方向DC/DC コンバータYOKOHAMA
SMART COMMUNITY 16エネルギーシステム構成実績例
16 資料提供: アバール長崎 NHKのインタビューを受ける 川浪社長 スマートグリッドEXPOに出展 2011/3/2~3/4YOKOHAMA
SMART COMMUNITYスマートハウス「4つの効果」
17 創る 賢く使う 蓄える 自然エネルギーのスムーズな導入 ・系統逆潮流問題の解決 系統電力のピークカット、平準化 ・オール電化、EV導入による電力消費量 自宅でEV充電 ・EV普及促進 停電対策 ・自動単独運転 ・非常時には、蓄電池よりバックアップ 効果を生み出すのに必要な エネルギー制御システムYOKOHAMA
SMART COMMUNITY
●停電対策
●バッテリーによるEVアシスト
●系統一定制御、ピークカット
Smart Energy Core System
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日経エレクトロニクス主催 NEアカデミー 【電源】 スマートハウスを実現する自律的な電源制御システムの構築 ~EVと家(V to H)や家々間(H to H)の相互連係が可能に~ スマートエナジー・ベーシックシステム デモ環境概要
Model Based Development (Prototype)
Power SEL 200
Power SEL 200
双方 向DC /DCコンバ ータ × 2回路 RS 232C アイ ソレ ーシ ョン・ア ンプ DC-B us 2 00V DC-B us 48 V ① ② ③ DS1103 I/F搭載! ①電圧センサ用コネクタ ②電流センサ用コネクタ ③PWM、I/O信号用コネクタ リアルタイム・コントローラ PiccoloTM 搭載! CAN アバー ル長 崎 【問い合せ】 dSPACE Japan株式会社 東京都品川区北品川4‐7‐35 御殿山トラストタワー Tel : 03 ‐ 5798 ‐ 5460 E‐Mail : [email protected] 蓄電池 双方向 双方向 DC/AC DC/AC インバータ インバータ 交流(AC) 直流(DC) 双方向 双方向 DC/DC DC/DC コンバータ コンバータ Power SELPower SEL Power SELPower SEL
DC 36V DC 120V AC 70V Trans AC 100V
dSPACE DS1103 電圧センサ 電流センサ 負荷 計測用センサ 保護リレー (停電時解列)
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SMART COMMUNITYエネルギー制御技術・海外への
紹介と連携
計画停電など電力不足 設備が古く送電のための設備(トラン ス)の能力が足りず、電気自動車を夜 間に充電できない 電気自動車の普及へ向けた蓄電池に よるタイムシフトや自然エネルギーな どの技術が必須YOKOHAMA
SMART COMMUNITY
アジェンダ
福岡スマートハウスコンソーシアムの成果の利用
横浜スマートコミュニティとは?
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SMART COMMUNITY「ハウス間連携」と系統との融合
21 システム構想 : スマートエナジー研究所 安定な負荷 安定な負荷 発電所 発電所 蓄電池 蓄電池 自律協調エネルギーシステムを持つ家 既存の系統システム 系統から得るエネルギー量を一定に制御することが出来れば、 そのシステムは非常に安定な負荷となり得る。 同時に、安定な発電所にもなり得る。YOKOHAMA
SMART COMMUNITYハウス間連携
22 システム構想 : スマートエナジー研究所 スマートハウス バッテリー設置 太陽光パネル設置 EV充電器設置 交流(AC) 直流(DC) PLC 2KW 3KW 7KW 従来の家 系統(グ リッド) ・系統電力の平準化 ・自然エネルギーを最大限に利用する ・系統電力の一定制御(ピークカット) ・大容量の電気を消費する 電気自動車への対応 3KW 家どうしでエネルギーを融通し合う街づくり 10KW 0K W 風力発電設置 1KW PLC 風が強い地域YOKOHAMA
SMART COMMUNITY
Concept - Smart Energy Laboratory
スマートコミュニティ
創る 賢く使う 蓄える ※グランドビジョン 2009/10/22 Texas Instruments 社 エンジニアリング・コラムへ寄稿。 http://focus.tij.co.jp/jp/dsp/docs/dspsplash.tsp?contentId=63758自律的なエネルギーシステムの拡大
23ハウス間連携
植物細胞のように、小さな規模で 『エネルギーを創り、蓄え、賢く使う』を備える 自律的なエネルギーシステムを構築することが 低炭素社会実現の有効な手段と考えます。 植物細胞 葉緑体 ミトコンドリア 液胞スマートハウス
太陽光 発電 エネルギー 変換装置 蓄電池YOKOHAMA
SMART COMMUNITY パン屋 パン屋スマートコミュニティ構想
停電時 解列 系統 EV 蓄電池を 持たない家 10KW以下Smart Community
Smart Community
Energy System
Energy System
コミュニティ自律型エネルギーシステム Solar Farm Solar Farm Wind Farm Wind Farm 風力発電 太陽光発電 太陽光発電 10KW以下 ・地域における複数の自然エネルギーの有効利用 ・コミュニティの停電対策と系統の負荷軽減 ・停電時、各家もしくは、マネジメント・センターから供給する ・ハウス間連携 ・インフラとの接続は商用系統ライン(AC)を使用 ・モデルベース手法によるスマートコミュニティ・シミュレータ ・スマートパワーモジュールによる多様なエネルギーシステムの実現Concept - Smart Energy Laboratory 企画・構想 : スマートエナジー研究所
~生活や文化を科学技術で支援する街~ 自然と人間を慈しみ、 科学技術は「支援する」という立場に立つ活動哲学 Smart House Smart House Smart House Smart House Smart House Smart House Smart Bakery Smart Bakery PHV 蓄電池 蓄電池 小型 水力発電
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SMART COMMUNITY横浜スマートコミュニティと参加企業
ソーラー・シミュレーター デジタル電源プロセッサ C2000 (Piccolo) ZigBee無線 CC2520/MSP430 各種センサ/無線モジュール SCALE (電源回路シミュレーション) EE研究所 ソーラー・パネル 風力発電 充電コネクタ 大賀建設 住宅 システム構想 横浜市 開発用シミュレータ 検証用シミュレータ RCP、HILS (事務局) 生産施設/住環境 HEMSYOKOHAMA
SMART COMMUNITY未来のコミュニティを支える
スマートエネルギー技術
創る 賢く使う 蓄える 小さな世界で 、エネルギーを 『創る、蓄える、賢く使う』を 上手に行う技術開発が必要・・・ スマートコミュニティ スマートコミュニティ エネルギーシステム ポータブル スマートエネルギー システム スマートエネルギー 基礎学習システム スマートエネルギー 入門教材 プロトタイプ作成 Power SEL 200 Power SEL 200 モデルベース電源 スマートエネルギー 要素開発システム スマートエネルギー時代の 検証システム 原理・ビジョン デジタル電源学習 Smart Energy Smart Energy Starter KitStarter Kit Power SEL 200Power SEL 200 Power SEL 200
Power SEL 200
スマートパワーモジュール
アバール長崎 製
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SMART COMMUNITYリアルタイム太陽光発電パワーシミュレータ:
太陽電池の出力電力を模擬発生が可能
http://www.paltek.co.jp/solution/technology/smartgrid/rtc.htmPowerSEL 200
DS5203 FPGAボード PALTEK社が太陽光シミュレータソリューション ・ モデルベースデザインを活用した太陽光発電 のリアルタイム制御 ・ 日射量に応じて電力供給を変更可能 電力の最適点(MPPT)の検出 資料提供: dSPACE Japan 27YOKOHAMA
SMART COMMUNITYスマートコミュニティ・エネルギーシステム
Smart Community Energy System (Prototype)
Sensor Driver Battery Solar Panel pSEL5000 380V AC 100V Trans Smart Battery 48V 48V 48V 5KW Trans AC 200V 5KW Meter CAN Ether Net MicroAutoBoxⅡ Control Panel HOST PC 双方向 DC/AC Inverter Sensor Driver pSEL5000 5KW MicroAutoBoxⅡ HVDC 双方向 DC/AC Inverter Sensor Driver pSEL5000 5KW MicroAutoBoxⅡ Br ea ke r Wind Power Battery Battery AC 200V AC 200V インホーム ディスプレイ Wireless 通信 双方向 DC/AC Inverter AC 200V 双方向 DC/DC Converter DC/DC Converter DC/DC Converter Ether NetYOKOHAMA
SMART COMMUNITY 蓄電池 双方向 DC/AC インバータ 交流(AC) 直流(DC) DC/DC コンバータ 系統 (グリッド) 風力発電 HVD C 電力 センサ 太陽光発電 V2H 対応 EV/PHV DC/DC コンバータ 双方向 DC/DC コンバータスマートハウスシステム 2011
DC/DC コンバータ 燃料電池 改質器 天然ガス 自然エネルギーオプション リレー 電力計 ブレーカ 双方向 DC/AC インバータ 双方向 DC/DC コンバータ モーター AC/DC インバータ V2H Smart Energy Smart Energy Basic System Basic SystemRenewable Energy Options
Renewable Energy Options
Vehicle to Home Vehicle to Home Energy System Energy System Co Co--Generation Generation System System ※非常時には、蓄電池が搭 載された Smart Energy Basic System 及び、EV/PHV から V2H にて電力を供給。 29
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