技術・家庭科

エネルギーと技術

技術分野（ 5 ）これからのエネルギー利用とわたしたちのくらし
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・エネルギー変換の技術
・情報の技術技術分野『スマートシティ さいたま市／テレビ広報番組』saitama citypr◆スマートコミュニティとはルセンター」の役割である。そのための情報（電力使用量）は各家庭などに取り付けられた「スマートICT（情報通信技術）や蓄電池などの技術を活用メーター」から発信される。例えば地域の電力供給したエネルギーマネジメントシステムを通じて、分が逼迫した場合、コントロールセンターからその旨散型エネルギーシステムにおけるエネルギー需給をの情報を受け取り、家庭内の照明や電気製品を予め総合的に管理・制御する社会システムのことである。 設定された省エネモードに切り替えるなどして、電スマートコミュニティは、町全体での電力の有効力使用量を抑制する。

利用や再生可能エネルギーの活用によって、電力、熱、 ○地域内融通：双方向のネットワークで結ばれた地
家 庭 分 野 …消費生活・環境についての課題と実践

その他の教科

技術・家庭科科 …科学技術と人間（自然環境の保全と科学技術の利用）

エネルギーと技術

技術分野（ 5 ）これからのエネルギー利用と技術◆スマートコミュニティと技術
スマートコミュニティとは、町全体で電力の有スマートコミュニティはスマートグリッドやス効利用や再生可能エネルギーの活用を図るため、マートメーターなどの設備・機器と発電所、再生エネルギー変換の技術と情報・通信技術を活用し可能エネルギー設備、家庭のエネルギー消費機器てエネルギーの管理・制御をするこれからの社会などを通信ネットワークにより連動することにシステムのことをいう。

よって実現される。

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●スマートメーター

HEMS（Home Energy Management System）

家庭と電力会社、ガス会社とは、電力やガス、水道の使用状況から太陽光発電、燃をネットワークで結び、電気料電池、蓄電池などをトータルに管理するシステムのこやガスの「見える化」のためとである。のシステムで、エネルギーをエネルギーの需要と供給のバランスを予測し、家庭用蓄電池や次世代むだなく使うことができる。

自動車、太陽光発電、家庭［機能の例］
・自動検針・リモート接続・切断・電力消費量の見える化
・電気製品の制御 など態に制御してくれる。エネ
ルギーの使用状況などはいつでもディスプレイで確認できる。

火力発電所

ITによる制御● HEMS とは用燃料電池などを最適な状『スマートシティ さいたま市／テレビ広報番組』saitama citypr

工場

電気の流れ

◎その他の教科：・家庭分野…消費生活・環境についての課題と実践
・理科…科学技術と人間（自然環境の保全と科学技術の利用）

変電設備© ジャパン・スマートシティ・ポータル

写真提供：東京電力 HD 株式会社●スマートハウスと情報セキュリティ

原子力発電所

オフィスビルスマートハウススマートハウスとは情報通信技術を使って家庭内のエネルギー消費を56

み込まれている HEMS や家庭用太陽光発電、電気製品などの機器は、水力
発電所

コントロールセンター

商業施設

電力事業者やサービス事業者と双方向のネットワークに接続されるている。そのためセキュリティ対策やプライバシーの確保が課題である。

蓄電池
大規模
風力発電所

蓄電池
エネルギー貯蔵設備
大規模
太陽光発電所●次世代送電網−スマートグリッドとは
スマートグリッドとは、現在の送電網に情報通信技術

電力情報系

料金などの基本データベース

発電・送電・配電

コラム

太陽光発電、蓄電池付き住宅

電気自動車

消費電力管理サービスなどネットワーク接続機器サービスゲートウェイ

57
スマート家電、情報家電・冷蔵庫・エアコン・洗濯機・テレビ・電話機・家庭用PC・ゲーム機など

スマートメーター
双方向の電力の流れ

蓄電池

電気
自動車
蓄電池

家庭における管理・制御システム HEMS
（出所）独立行政法人

ソーラーパネル

スマートメーター

サービス系

電力制御系

発電設備付きビル

スマート機器

太陽光発電

最適に制御する住宅をさす。家に組技術科 ❹ エネルギーと技術

技術科 ❹ エネルギーと技術●スマートグリッド概念図◎技術分野：・エネルギー変換の技術
・情報の技術情報処理推進機構（IPA）資料を基に作成技術の革新は失敗を糧にしてこそ！

東北地方太平洋沖地震の発生時、東日本にある原子力発電所はすべてが停止しました。しかし、原子炉は発電を停止（出所）資源エネルギー庁
資料を基に作成した後も冷却を続けなければなりません。東京電力福島第一発電所では、地震後の津波によって非常用の自家発電設備が海水に浸かってしまい、原子炉の冷却用水をくみ上げるポンプが使用できなくなってしまいました。
このことを技術的な視点から捉えたとき、どのような問題解決が考えられるでしょう？

●スマートグリッドと情報セキュリティ（ICT）を導入して、効率よく電気を供給する次世代のスマートグリッドが本格的に普及すると、接続された送電網のことである。従来の火力発電など電力会社から個々の機器から、電力使用などに関するデータや個人情送られてくる電気と地域や家庭で発電した再生可能エネ報が多量に情報通信ネットワークに流通する事になる。

ルギーなどによる電気を一体的に運用するため、高速通そうなると、情報通信ネットワーク全体に大きな負荷が信ネットワーク技術などを活用して情報を管理し、効率かかったり、不正アクセスなどによるセキュリティを脅や品質を高めるための電力供給システムのことである。

かす危険がおきたりすることが課題となってくる。そこ

エネルギー消費機器の使用状況を測定することで消費で現在、スマートグリッドの情報通信ネットワークの強量と発電量を効率的に制御することで、より高度な電力靭化や、安全性・信頼性を保つための研究開発や実証試需給システムの構築をめざしている。

験が進められている。

例えば、自家発電設備を水に浸からないように高いところに設置したらどうでしょう。水につかっても電気系統を浸水から守れる材料に変えたり、原子炉を自然に冷却できるような大きさやしくみすることはできないでしょうか。その他、人がいなくても自動でコンピュータが判断し、安全に動かすようにするなど、さまざまな既存技術の改良・応用や新技術の開発が考えられるはずです。
安全に、安定したエネルギー生産を行うためには、人々の願いの実現だけに頼ってはいけません。今回のような教訓をいかし、さまざまな制約条件を踏まえた上での最適解を求めることが必要です。技術を革新するには、失敗を糧にすることが大切なのです。

関連する
ページ

○電気を安定供給するためのしくみ ････････････P.48〜49○未来のエネルギーミックスを考えよう ･･･････P.62〜63

考えてみようみんなの家でもエネルギーを効率的に使う方法を考えてみよう。

域では、エネルギーを巧みに融通し合うことによっマート化をめざし、環境への負荷を低減しつつ快適て電力利用の集中を避けることができる。例えば、な生活を両立するための社会インフラシステムであ

日中、各家庭の太陽光発電でつくった電気を多くのる。2011 〜 2014 年度には国内 4 地域（横浜市、豊人が活動するビジネスエリアに供給したり、また雨田市、けいはんな学研都市、北九州市）でスマートの地域と晴れの地域でエネルギーの受け渡しをするグリッド、スマートコミュニティのあり方についてことが可能になる。地域という単位でエネルギーを実証事業がおこなわれた。いずれの地域も目標とし上手にやりくりすることで、その利用率を大きく向た二酸化炭素排出削減率をクリアし、省エネ効果が上させられるのがスマートコミュニティである。こ

実証されている。同時に技術面においては標準インうした「エネルギーの地産地消」を促進していくこ

ターフェイス（OpenADR、ECONET-Lite）、ディとが、結果的に低炭素社会の実現につながっていく。

マンドリスポンス、蓄電池群制御、車両からの給電○スマートグリッド：電力の利用効率を高めたり、技術（V2H）、CEMS などについて検証され、今需給バランスを取ったりして、電力を安定供給する後の課題、展開の方向性が検討された。今後は、エための新しい電力送配電網のことを「スマートグリッ

ネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス

ド」という。スマートグリッドの構築は、再生可能や地産地消型エネルギーシステムの構築について実エネルギーを大量導入するために不可欠なインフラ証事業が進められている。のひとつである。

※エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス：VPP
や DR を用いて、送配電事業者、小売電気事業者・需要家、再エネ発電事業者といった取引先に対し、調整力、インバランス回避、電力料金削減、出力抑制回避などの各種サービスを提供する事業のこと。
（バーチャルパワープラント）：需要家側エネルギーリソー※ VPP
ス、電力系統に直接接続されている発電設備、蓄電設備の保有者もしくは第三者が、そのエネルギーリソースを制御（需要家側エネルギーリソースからの逆潮流も含む）することで、発電所と同等の機能を提供すること。
：需要家側エネルギーリソース※ DR（ディマンドリスポンス）の保有者もしくは第三者が、そのエネルギーリソースを制御することで、電力需要パターンを変化させること。

○スマートハウス：省エネ家電や太陽光発電、燃料

スマートコミュニティの今後の課題

学習のねらい学習のポイント➡スマートコミュニティの概念を理解し、エネルギー利用と情報通信技術を結び付けた技術のプラスとマイナスを考える。
➡エネルギー変換の技術革新を行っていくことが、持続可能な社会を実現していくことに気づく。
➡スマートグリッドは、再生可能エネルギーの導入が抱える課題と関連していることに気づく。
➡スマートグリッドのプラスとマイナスを評価し、持続可能な社会をめざしたエネルギー変換の技術の改良や応用を考えることができる。
➡スマートグリッド、スマートハウスなどは、スマートコミュニティの概念を実現する設備・機器である。スマートグリッドとは、現在の送電網に情報技術を導入して、効率よく電気を供給する次世代の送電網である。
➡スマートグリッドの導入は、解決すべき課題があるが、現在、技術開発や実証試験が進められている。
➡ IoT の進展により、情報セキュリティの重要性が高まっている。

経済性推進主体

電池、蓄電池などのエネルギー機器を組み合わせ、利用する家のことをいう。生活の快適性を損なうことなく節電や省エネができる。
○スマートメーター：電気料金の「見える化」の基盤となる通信機能付きの電力メーターである。情報を発信するだけでなく、コントロールセンターからの情報の受信にも使われる。現在、電力各社で導入計画が進められており、2024 年度末までに日本の全世帯・全事業所に導入されることになっている。
○ HEMS：これまでエネルギーバランスの調節は供給サイドのみで担ってきたが、その役割を需要サ・各要素技術（EMS 等）・機器（蓄電池等）のコストが高い。
・熱導管や自営線の設置等、エネルギー融通をおこなうためのコストが高い。
・ランニングコストを回収するためのビジネスモデルを描くことが困難。

エ ネ ル ギ ー・ マ ネ ジ メ ン ト・ シ ス テ ム ＝ home

・利害関係者調整、事業推進等をおこなう事業全体の推進役が不在。
・エネルギー事業者等の専門家（会社）の参加が必要。

energy management system）である。
HEMS はエネルギーの利用状況を「見える化」し、需要家の ・事業者側にメリットがある仕組みに偏重しており、需要家側のメリットが不明確。
メリット（出所）第 16 回次世代エネルギー・社会システム協議会（平成26年4月24日）資料より資源エネルギー庁作成

イドでも担う際に不可欠なのが「HEMS」（ホーム・家庭内の電気製品を一括してコントロールし、エネルギー利用状況に合わせて自動的にエネルギー使用量を最適化することで、省エネができる。また、家○コントロールセンター：地域全体のエネルギーの庭用太陽光発電、家庭用燃料電池などを最適な状態利用状況を把握し、適切に管理するのが「コントローに制御し、効率的に活用できるシステムである。

技術科 ❹ エネルギーと技術

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理

水、交通、オフィス、工場、家庭など社会全体のス57