Smart Grid Project in Toyota City

27 Nov 2012
Hiroshi Okajima
TOYOTA MOTOR CORPORATION

Toyota’s widespread approaches for realizing sustainable mobility
Use of solar
power
energyBio-energy

Environment
Immobilization of
CO2 collection

No
Environment
waste
heat

Recycle oriented Society
Nano-material
Air
Environmental pollution Free
purification
Catalyst
VisionAdvance

PerfectsecurityNo
traffic
jam

Solar battery

Precedingdevelopment

Communication

EnergyEnergysavingRenewable Energy
Next-generation battery
High Efficiency
MotorBattery

Catalyst

Cosmopolitan

Seamlessmoving

Biotechnology

EnergyUse ofnuclearpower

Power supply / Transport
and transfer

Inverter
MerchandiseＦＣ

Fuel cell

Driving

Sensing
SocialStructure
Brain research
Wearable

ComfortHydroenergy
society
Improvementof creativity

ＩＴＳ
Driving
assistance

NolossRobot

Support forautonomous
livingAtmosphere withexcitement andcomfort

Humanbeing
Excitement
HealthVehiclesdepending offavor

Spiritual ricchines
Human characteristics
Lively and Safty
Automatic driving
HealthNo casualties
Anti-aging
Agelessand Seamless Transport
Socialstructure
Human beings
Impression and Creation
No fatigue

Gasoline/diesel

Gasoline/diesel(conventional oil wells)(non-conventional oil wells:deep sea wells, oil shales)

Gasoline and diesel vehicle technology improvement

Digging/refining technology/cost
Infrastructure development

Gas storage technology

Gas fuel
Gasification/synthetic
technology/cost

CO2 reduction technology(in fuel production) Synthetic liquid fuels(BTL/GTL/CTL）

Coal
More effective
celluloseutilization/costMore consistent fuelcharacteristics

Larger production capacity

Bioethanol/biodiesel

Biomass

Hydrogenproduction

Hydro,Solar,Geothermal

Powergeneration

Nuclear

PHVs and short-range EVs:
Electricity storage
technology/cost

Recharge
infrastructuredevelopment

Hydrogen storagetechnology/cost2010

EV electricity storage
technology

Electricity
CO2 reduction
technology (at thermalpower plants)
CO2 reduction
technology (inhydrogenproduction)
Infrastructuredevelopment

2030

HydrogenFuture Fuel Issues ＠2009

Non-oil alternative energy sources have their own issues.
⇒ For foreseeable future, oil will remain the mainstream fuel, with anumber of other liquid and non-liquid fuels being used as well.

EV

Naturalgas

FCHV

Oil

Internal combustion engine

Efforts solving environment and energy issues

Future challenges of low carbon society and smart grid
TEPCO（NaS Battery）

GridPV

PV

Hydrogen

FCVElectricity
Hot Water

Discharge

ChargeEVElectricity

EVPHV

Natural Gas
Electricity
Hot Water

PV

Fuel Cell
Tri-generation

Charge

PVDischarge

Wide spread of Renewable Energy

Large cost for strengthening of the gridInstable by Weather Condition

Block output from PV

Expectation SmartGrid and Battery to stable Electricity

Basic Policy of the Field Test : Focus on Private Sector
Trend of CO2 emission

Sector share of CO2 emission (Japan)
Percentageof change(%)
100
Household8025241114

Industrial Process - 191111Household

3519

Private Cars

98Business(Commerce,Service, etc.)

1460
84042

200Total(100M ton)(%)
Disposal of waste 2434

(Plastic disposal, etc.)

Public Transportation 7& Logistics
Industry(Plant, etc.)

66

1990

2008

11.4

12.2

41

- 13

Energy Conversion(Power Plant, etc.)

15

Industry,Home
Commerce
PublicPrivate Car & Service Transportation& Logistics"Private Sector""Industrial Sector"

Increasing

Decreasing

Challenges of focusing on private sector– "Ecological life without endurance"– "Respect for individual sense ofvalues and individual eco life style"(year)

6•"Human centric" is importantField Test Consists of 4 Modules with 32 Organizations
Flow ofPeople's LifeHouseholdOptimization of homeenergy use

ProjectManagementProjectMembers(Total 29organizations)
As of March 2012

Field TestItems

Transportation

Public places

Total living space

Low Carbon
Transportation systems

Optimization of energy
use in public space

Motivate green life style tooptimize total energy use

Optimization of Home Energy Use
Electric Power stream:
Data stream:Control commands:

70Houses

EDMS
Development of HEMS*
Photo Voltaic
Panel

Development ofCharge/Discharge(V2H) capable PHEV/EVwith built-in battery(EnergyDataManagementSystem)

HEMS*

Fuel Cell

Heat pump
BoilerVisualization of electricity consumption/generation,
Guidance for energy use.

Maximum use of PV energy with optimum HEMS control*Home Energy Management System

Low Carbon Transportation Systems
Eco-drive promotion &Resolution for the traffic
congestion by ITS
Hydrogen Station
ITS

Car sharing/
Park&Ride

Fuel Cell
Hybrid Bus

Data

HV BusEDMS

Control signal
PHV On demand Bus

EV/PHVTOYOTA City Hall

Introduction ofnext generation
vehicle (3,100units)

Chargerwith PV

TOYOTA St.

Charger/
Power Supply

BRT (Bus Rapid Transit)
Smart Parking

Promotion ofPublic transportation

Effective use of various transportation systems will contribute to"Green community" in terms of human movement

Macro-data
・Weather Information
・Season, Day of the week
・Traffic data, etc.
Micro-data
・Daily Energy usage
・Consumer’s activity

Feedback

Network

Motivate a Green Life Style to Optimize Total Energy Use
EDMS
Data
Acquisition

Data
Accumulation

Energy usage Optimization
as a whole social system

HEMS

Motivate people byproviding eco-life tips
and Eco-ranking

Data
Analysis&Prediction

ITSGreen Life
Guidance&System Control

Energy-saving byvisualization
Convenience store

Dynamic pricingwith Eco-point
EV/PHV

Supermarket

Public Transportation
Offset energy
use timing from regional peakdemand of electricity

Keep the community energy use in optimum by guiding people
to ecological life with high QOL(Quality of Life)BUSINESS MODEL: TOTAL SYSTEM BUSINESS IS REQUIREDParadigm shift from individual product to social system
Class ofindustry

Example: Components of next generation energy system
Car manufacturers

Individual
Individualproductproduct• LIB for vehicle• EV/PHV/HV

Battery makers• LIB（home/community use）

PV makers• PV cell and system

Electric Power Co.
Infrastructure
Infrastructure
andand ServiceServiceSystem
SystemVenture Co.
• VtoG System• Charge
infrastructure• Supply/Demandprediction system• Energy control system

Heavy Industry

SocialSocialSystem
SystemCompetitiveness of
individual product wasimportant• Ex.)
Automotive,House,
electric appliances,etc.

• Resale value
evaluation service• Data Integration
System• Weather forecast system• Energy Data Center• Recycle service

SIer

Global viewpoint forthe social system withheterogeneous
collaboration isrequired• Smart meter• Energy usage control
equipment

Identifying
Identifyingthe
thevalue-addedvalue-addedstructure
structurewithin
withinthe
thesocialsocialsystemsystempackage
packageisisimportant
important

Master Schedule of Toyota City Low-Carbon Project
Demonstration test has started in September 2011
Demonstration Modules①Optimization
withinHome energy use②Low Carbon
Transportation
systems③Optimizationof energy use
in Public space④Motivate a green
life style to optimize
total energy use

FY2010FY 2011

Devices implementation
Development ofdemonstration devices to 67 smart homes

FY 2012FY 2013

FY 2014•実証用住宅順次拡大（～230戸
Expand demonstration area (up to 230 homes)）

Data analysis/Eco-life supportSystem Modeling

Development of Optimum control & devices

Traffic infrastructure and system development for next generation transportation

Introduction of Next generation vehicles
FCHV Bus PHEV, HV Bus
Development of Traffic Data Management Systems
Development ofCharging system in public places•

System improvement & expansion offunctions
Collaboration with other demonstration
modulesDevelopment & Implementation of Energy Data Management System

Enhance EDMS system performance & Control
functionsTODAY for TOMORROW

豊田市スマートコミュニティ
実証プロジェクト
2012年 11月 27日
トヨタ自動車岡島博司

２１世紀の社会ビジョン

環境 CO 回収
固定廃熱
完全な循環型社会ゼロ
環境負荷ｾﾞﾛ社会エネルギー

バイオエネルギー

2

太陽光エネ
ルギー利用エネルギー貯蔵

自然ｴﾈﾙｷﾞｰを基盤
太陽電池
原子力

バイオ

超高効率エネルギー社会
利用

ナノ材料

大気浄化

次世代電池

モータ

触媒

ビジョン

先端

完全防犯
シームレス
移動

触媒

社会構造

電力・輸送変換

損失ゼロ

ｲﾝﾊﾞｰﾀ

商品

先行開発

都市電池

水素エネル
ギー社会

燃料電池

ＦＣ

創造能力向上ＩＴＳ
走り運転支援

快適通信

渋滞

ゼロ
活気に満ち溢れ、安心な社会
センシング
脳研究
Ageless ウェアラブル
and Seamless Transport
自動運転（誰もが安全快適に移動）
死傷者ゼロ

ロボット
人間

自律生活サポート
感動・感動
快適空間「精神的豊かさ」を実現
健康嗜好に

人間特性 創造と感動のプロデュース
合わせた車
健康

疲労ゼロ

抗老化

環境・エネルギー問題への対応シナリオ
一次エネルギー
当面は主流 ガソリン/軽油

石油

ガソリン/軽油（在来油田）（非在来油田 ： 深海油田、オイルシェールなど）

ガソリン車・ディーゼル車の技術改良
採掘/精製技術/コスト

天然ガス

ガス貯蔵技術インフラ整備

ガス燃料
CO2削減技術(燃料製造時）

ガス化/合成技術/コスト

石炭
セルロース
活用技術/コスト

燃料性状均一化バイオマス

合成液体燃料(BTL/GTL/CTL）

内燃機関

量の確保

ﾊﾞｲｵｴﾀﾉｰﾙ/ﾊﾞｲｵﾃﾞｨｰｾﾞﾙ
EV用電気貯蔵技術

原子力
水力
太陽光
地熱など

発
電

ＰHV・近距離EV用
電気貯蔵技術/コスト

水素製
造

充電インフラ整備

水素貯蔵技術/コスト

電気CO2削減技術（火力発電所）
CO2削減技術（水素製造時）究極は電気/水素水素インフラ整備

2010年

2030年

EV

Future Fuel Issues ＠2009

石油に替わる燃料はそれぞれに課題有り＝しばらくは石油が主流⇒液体燃料と非液体燃料が共存する時代を経て、脱石油が進行

FCH
V低炭素社会の将来課題とスマートグリッド
写真：TEPCO（ＮＡＳ電池）

系統
PV

PV

給電

水素

給電
給湯

FCV

充電EV
給電

EV

天然ガス
給電
給湯

PV

定置型FC
トリジェネ

PHV
充電給電

再生可能エネルギー大量導入

系統対策費用大気象条件により不安定

ソーラ発電の出力抑制

PV

電力安定化の手段として、スマートグリッドと蓄電池に期待着眼点/実証内容の基本方針
低炭素社会を実現する上で、重要かつ難しい家庭セクターに挑戦する
セクター別間接CO2排出構成比率*（％）
100

家庭8025241114

工業プロセス ▲ 191111

家

3519

自家用自動車9418

業務（商業・サービス 等）
運輸

7146084042

合計
合計（億ﾄﾝ）（億ﾄﾝ）

ﾁｯｸの焼却 等）

34

産業（工場 等） ▲ 1366

ｴﾈﾙｷﾞｰ転換（発電所 等）

1990年

2008年

11.4

12.2

200

伸び率
（％）
廃棄物（ﾌﾟﾗｽ24

家庭セクター（家＋自家用自動車）はCO2の削減余地が大きい

一方、需要家が小口分散化しており、削減が難しい ロングテール化

156

2008年の「自家用自動車」は、「日本の温室効果ガス排出量データ2007年確定値」の「運輸」における「自家用自動車」の比率を2008年の「運輸」に掛けて算出
注： 利用状況に基づいたCO2排出量を考えるため、発電所の出す排出量をそれぞれの分野で使用する電力量によって配分した「間接排出量」データを使用
出所： 報道発表、国立環境研究所「日本の温室効果ガス排出量データ1990～2008（速報値）、1990～2007（確定値）」、DI分析

実証計画の概要
生活導線

家庭部門
エネルギー最適化

マネジメントプロジェクトメンバー(Total 29organizations)
As of March 2012

実証アイテム

交通部門

移動先・公共部門

生活圏全体

低炭素交通システム

エネルギー最適化

行動支援と全体最適

① 家庭内エネルギー利用最適化

電力の流れ ：
データの流れ ：制御信号のやりとり

家庭用蓄電池付HEMSの機器・システム開発：充電及び放電（V2H）可能なPHV/EVの開発

太陽光パネル
HEMS

燃料電池
エコキュー
ト
電力消費量・発電量など
見える化・生活者行動支援

創エネ、省エネ、蓄エネ機器をHEMSで制御し、太陽光による電力を家庭内で最大限利用

EDMS(ｴﾈﾙｷﾞｰ・ﾃﾞｰﾀ・ﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ・ｼｽﾃﾑ）

② 低炭素交通システム構築
ITSを活用した渋滞解消とエコドライブ推進
EDMS

水素ステーション
ITS

ｶｰｼｪｱ・ﾊﾟｰｸ＆ﾗｲﾄﾞ

データ

FCHVバス
HVバス

制御信号
PHVデマンドバスEV/PHV
太陽光パネル付充電器

次世代自動車の導入促進

豊田市役所

豊田市駅

充電/電力供給

BRT（Bus Rapid Transit：連結バス）

公共交通利用促進
スマートパーキング

多様な交通手段の提供により、人の移動における低炭素化を実現

④ 生活圏全体の行動支援
・天候情報
・季節、曜日・時間交通量各など 種
デー
タ・各種エネルギー消費

EDMS

データ
収集

データ
蓄積

・行動

フィードバック

社会システム全体としてのエネルギー最適利用を達成
HEMS

エコ活動に対する表彰など

データ
マイニング
行動支援・
（統計、分析、 機器制御
予測）

見える化による省エネ

ITS

コンビニ
EV/PHV

公共交通機関需給バランスにもとづく充電

スーパー

エコポイントの活用

生活者の行動を支援し、エネルギーを最適利用
無理なく、QOL（生活の質）の高いエコライフを実現

考えうるビジネスモデルの例
基本的な考え方考えられるビジネスモデル
炭素クレジットの販売

エエネ
ネルル
ギ
ギーーママ
ネ
ネジジメメンン
トトををビ
ビジジ
ネ
ネス
スににす
す
る
る

そそのの他
他

低炭素効果をそのままビジネス
低炭素効果をそのままビジネスにするにする

低炭素効果を低炭素効果を実現しつつ、実現しつつ、別のビジネス別のビジネスで回収するで回収する

 削減したCO2を炭素クレジットにして、事業者に販売する

PHV/EV、家電
PHV/EV、家電の販売によるの販売による回収
回収

PHV/EV販売につなげる

電力会社の設電力会社の設備最小化によ備最小化による回収
る回収

電力会社の設備投資抑制

家庭向けEsco
家庭向けEsco
事業による回事業による回収
収需要家のメリットから回収

低炭素を実現しつつ、企業マー低炭素を実現しつつ、企業マーケティングの活動等に利用するケティングの活動等に利用する

 PHV/EVが便利に使える環境を整えることで、 PHV/EV販売につなげる

 系統安定化コスト、発電所の新規建設コストの抑制につながる

対象市場
日本/海外の両方を想定
 但し、グローバルで市場は未確立
日本/海外の両方を想定
 当面は、日本市場中
心に考える
基本的には海外を想定
 需給逼迫が想定される新興国等が対象
日本/海外の両方を想定

 契約電力の上昇抑制等により、需要家のコストの削減につながる 基本的には、大規模需要家が対象

生活者のデータ/誘導する仕組みをビジネスとして活用

日本/海外の両方を想定

 マーケティング等の新規ビジネスに活用する

 低炭素のニーズを持つ国であり得る

今後も継続的に議論を行うことにより、ビジネスモデルの幅出し/検証を行う
今後も継続的に議論を行うことにより、ビジネスモデルの幅出し/検証を行う

実証の５カ年計画

豊田市実証全体の実施スケジュール

実証ﾓｼﾞｭｰﾙ
家庭内
家庭内（家庭部門）（家庭部門）

H22（2010）

H23（2011）

実証用導入
機器開発

H24（2012）

実証用住宅67戸
分譲/機器導入移動移動（交通部門）（交通部門）

生活圏全体（地域全体のエネマネ）

H26（2014）

実証用住宅順次拡大（～230戸）

データ解析/生活者支援
パターンの抽出

蓄電複合システム化技術開発／ＮＥＤＯ委託

TDMS技術開発

移動先
移動先（業務部門）（業務部門）

H25（2013）

ﾎﾟｲﾝﾄ付与開始

最適な機器/制御法の開発
供給側（FCﾊﾞｽ、ｼｪｱﾘﾝｸﾞ車両）の制御開始

FCバス実験車製作
運行実証・VtoX（非常用電源）実証
ﾜﾝﾏｲﾙﾓﾋﾞﾘﾃｨｼｪｱﾘﾝｸﾞ用車両/ｼｽﾃﾑの開発
実証運用開始ｽﾏｰﾄ充電ｼｽﾃﾑ導入
EDMS連携制御機能の追加
商業施設用充蓄電ｼｽﾃﾑの設計開発

実地
運用開始

導入システムの改良/規模の拡大
EDMSとの連携/全国展開の検討

EDMS企画/設計/開発
ｲﾝｾﾝﾃｨﾌﾞ企画/設計
地域ｴﾈﾙｷﾞｰﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄｼｽﾃﾑ
開発事業費補助金／経済産業省開発システムの導入/運用/実証（データ分析/アンケート調査 等）
追加機能、連携対象の拡大に向けたシステムの企画/設計/開発

9月より実証用住宅の引渡しを開始し、いよいよ社会実証をスタート

2

9
住引（各ム
開市
商か

9サ

低炭を活TODAY for TOMORROW