フジタ技術研究報告第 48 号 2012 年

建設時における CO2 削減システムの開発

概川上勝彦

*1

今泉恵司

*2

*1

山田裕己

*1

宗義

*1

細 沼 克 全米山真一朗

*3山 根 秀 荘松原正人

関 原弦平 手顕

松尾

*1

*3
*4

要2008 年 7 月洞爺湖サミット、２０１１年 3 月東日本大震災を契機に、地球温暖化ガス（CO2）低減や消費電力削減が企業に課せられた重要な責務となった。このような状況で、当社も環境に対する取組みと、受注に必要な技術として該当する技術の開発導入が急務となった。
そこで、CO2 発生量の削減のためのツールとして、作業所内での CO2 発生量と削減手法による効果を「見える化」するための「モニタリングシステム」を開発し導入を行った。
このシステムは、建設工事において CO2 発生量の多い電力と内燃機関を「見える化」の対象として、簡便に、負荷別の CO2発生動向や削減手法導入の効果を解析するシステムである。
本報告では、このモニタリングシステムの概要と CO2 削減技術を含めた作業所導入事例について報告する。

Development of CO2 reduction system under constructions
Abstract
Reduction of CO2 emissions and power consumption have become important for Japanese companies
following the Lake Toya summit of 2008 and the Great East Japan Earthquake of March 2011 respectively.
In these circumstances the development and introduction of such technologies has become a pressing need.
To help companies reduce the total amount of CO2 emissions produced in construction sites, wedeveloped a “monitoring system” to visualize the invisible effect of CO2 emissions.
This system enables site engineers to easily analyze CO2 emissions and compare the effect for different
sources (such as equipment using electricity and internal-combustion engines used in construction sites).
In this report, the monitoring system is detailed. We also show examples of the introduction of thesystem to actual sites and the energy saving technologies implemented as a result.

*1 建設本部*2 東京支店*3 首都圏支社*4 国際事業部－25－フジタ技術研究報告 第 48 号

§１．はじめに
現在、国家レベルで地球温暖化対策が推進され、特にCO2 削減が義務化されつつある。同業他社も次々と、CO2発生量のモニタリングシステムを開発し、削減実施のためのツールとして活用を開始している。そこで、当社の環境対策の取組みを明確化するため、施工現場におけるエネルギー消費動向データを「見える化」し、消費エネルギーすなわち温室効果ガス発生抑制の目標を数値化することで、省エネ方策の一元管理が検討できるシステムを構築することとし
図 1 電力モニタリングシステム構成図

た。 このシステムが省エネに寄与する効果としては以下の３点が期待される。①設備または機械ごとの消費エネルギーのリアルタイム表示は、無駄の把握と省エネ行動の動機

図 1 に示すように、電力計測システムはＣＴ及び計測付けに有効である。②エネルギー効率の悪い機械の把握盤、通信装置で構成され、1 台の計測盤で同時に 6 台のは、メンテナンス及び設備入替えの指標と出来る。③重機負荷を計測可能。計測データは通信装置を介してサーバに関しては、アイドリングストップや省エネ運転の監視に役に送信され、遠隔地にある本支店でリアルタイムに各負立つ。

荷の使用状況を共有または一元管理が可能となる。

また、別の効果として各工種、各設備別に蓄積したエネルギー消費データが ①施工計画時の設備容量決定の適切化②積算時のエネルギーコスト限界(目標)数値の決定の有効な手立てとなる。これにより受注貢献や経費節減の一助となる。

§２．モニタリングシステムの概要
運用を簡便にするため、システムは本社のサーバーで一元管理し、作業所にはデータ保存機能を有する計測端

写真 1計測盤（6 回路計測可能）末のみを設置する形式とした。データ授受等は現地状況に応じることが出来るように、数種類の通信手段を用意した。リアルタイム状況確認や解析用の画面は、Web 画面で確認する。計測対象としては、作業所での CO2 発生量に影響が大きい電気（電力モニタリング）と内燃機関（重機モニタリング）とし、サーバーで統合する形式とした。以降にそれぞれの計測システムの詳細を記する。

写真 2 計測用 CT の例（黄色枠部分）
2.2 電力モニタリングシステム機能
設備一覧表示画面では、全設備の積算電力量および現2.1 電力計測
電力モニタリングは、現場側に必要数の計測器および在の電力関連計測値が表示される。

ＣＴを配置するだけの、非常にシンプルな構成である。

これによりどの設備がどのくらい電気を使っているかなど各々の計測器で計測される情報（電力、電力量他）はが把握できる。また画面内の特定設備名称をクリックすると、定期的にサーバに送られるため、ＷＥＢ画面からリアルタイムな情報を得ることができる。

－26－

設備個別の詳細な計測データを確認することができる。

建設時における CO2 削減システムの開発事が少なくなく、この場合も電力の無駄が発生する。
そこで電力会社との約款には「軽負荷時に進み力率とならないように調整すること」も記載されており、力率を常時監視できることで、力率改善対策を採りやすくしている。

図２ 設備一覧表示画面
設備一覧表示では全設備の現在値が表示され、各負荷の電力使用状況、CO2 発生状況に加え、クレーンの回生電力発生状況も把握できる事が特徴（図２）。設備名称

図４ ３０分最大需要電力（デマンド値）管理画面

をクリックすることで、設備個別の当日の有効使用電力、

図４は基本料金の算定根拠となる、３０分最大需要電力の有効使用電力量状況を 30 分単位のグラフで把握するこ

管理画面を表し、これには予定最大需要電力を超えそうなとができ、個別の平均力率など詳細なデータを確認する

場合に警報メールを送信する機能を有する。

ことが可能。（図３）

高圧電気Ａの契約電力は、当月の最大需要電力値（デマンド値）と前１１ヶ月の最大需要電力値のうち、いずれか大きいほうの値が採用される。
最大需要電力は、電力会社が設置するデマンド（３０分最大需要電力）計で計測され、この３０分最大需要電力を低く抑えることがコスト縮減の大きな決め手となる。
これ以外に、図５~８で示すように計測データの各種表示、グラフ化、また報告書形式でのデータ出力機能も有する。

図３ 設備別現在値表示画面
特に高圧受電回路では、電力会社と同様な算出方法により３０分力率や月の平均力率を計測データから演算により求め、常時監視できる機能を有している。
力率とは受電した電力の使用効率を現し、通常モーター等の負荷を使用すると、遅れ力率の状態となり電力の無駄が発生する。電力会社との約款には「力率を 85 パーセント以上に保持すること」と記載されている。このため基本料金には 85 パーセントを境に、1 パーセント上回る毎に 1 パー
セント割引、１パーセント下回る毎に 1 パーセント割り増しされる仕組みがある。
そこで、建設現場では受電設備に力率を上げる（進める）ためのコンデンサーを設置し、強制的に力率を改善する対策が取られるが、改善しすぎによる進み力率の状態になる－27－

図５ 時系列変化確認グラフ（例）
グラフは電力量、CO2 など 12 項目を表示、また表示
設備 ON/OFF またグループ選択、日/月/年の切替が可能。

フジタ技術研究報告 第 48 号

また最近の建設機械では、各社独自の方法で車両データを取り扱っているが、そのデータへのアクセスなどのためのプロトコルの開示はなされていない。
よって当社独自の方法で、建設機械のエンジン回転数をセンシングすることで、CO2 排出量を求める重機モニタリングシステムの開発を行うこととした。

図６ 負荷積み上げグラフ（月別表示の例）

図９ 重機モニタリングシステム開発目標
3.2 データ収集対象重機の選定
計測対象はエンジン駆動の汎用建設機械とし、使用実績の多いものとして次の種類があげられる。

図７ 負荷円グラフ（全体に占める割合表示の例）①油圧ショベル（0.25m3～0.8m3 クラス）
また計測結果の解析作業を容易とするため、負荷の積②油圧ショベル、③ホイルローダ、④ブルドーザ

み上げ表示や円グラフ（割合）表示機能も有している。

⑤キャリアダンプ、⑥クレーン
今回は開発初期の取組として、作業所へ一定期間以上常駐する建設機械の中で、もっとも使用台数が多いと考えられる①油圧ショベル（0.25m3～0.8m3 クラス）を対象とし、データ収集を目標とした。
3.3 重機モニタリング
図 10 に重機モニタリングシステムの構成を示す。
本システムは、対象となる建設機械にエンジン回転検出器とコントローラを搭載し、計測したエンジン回転数をCO2 排出量にリアルタイムに換算することを特徴としている。また CO2 排出量データは定期的に電力計測システム

図 8 現場俯瞰図による現在データ確認画面と同様のサーバに送信するため、各現場の状況を一元的§３．内燃機関計測に管理することができる。

3.1 目的

設機械運転席に設置し、運転をしながら CO2 発生状況をさらに運転手自身へ運転状況を知らせるモニターを建建設機械の CO2 排出量をリアルタイムに計測・モニタリン確認することができ、運転手への運転指示や警報などもグするためには、個々の建設機械の排出ガス量を直接計可能としている。（写真３）測することが最も正確である。しかし、排出ガス計測機器が非常に高価で装着も難しいため、建設機械のエンジン稼働状況から間接的に計測する方法を検討することとした。

建設機械のエンジン回転数検出方法については、運転席に表示される回転数の取得方法がメーカより開示されないことから、外部センサーによる計測が必須であった。

間接的計測方法としては、①燃料消費量－CO2 発生量、しかし都度改造が必要となるようなセンサーの取り付けに②エンジン回転数－CO2 発生量、の 2 方法が考えられる。

よる計測は非現実的であるため、よりシンプルな測定方法－28－建設時における CO2 削減システムの開発

3.4 CO2 排出量計測が必要と判断した。

先に述べたように、本システムでは建設機械の CO2 排出量をエンジン回転数から求める方式を採用することとしたため、各回転数と実際の CO2 排出量の相関を得ることが必要となる。
そこで建設現場で最も汎用的に利用されている、コマツ、日立、ＣＡＴの中から４機種を選定して、実際にエンジン回転数とその時の CO2 排出量の相関を各機種毎に計測した。

図 10 重機モニタリングシステム構成図

このためエンジン回りの改造が不要で、かつ設置が容易なエンジンの回転数計測方法を検討した結果、エンジン補機から発生する信号を検出することで回転数を得る仕組みを開発した。
その他の特徴としてロックレバー位置検知と組み合わせたアイドリング警報機能も有す。
運転席のモニターで

写真５ CO2 排出量計測状況

は、CO2 排出状態のリアルタイム表示、排出計測方法は、以下の通り。

量のトレンドグラフお①エンジン回転数を最低速度から、1 度につきよび総排出量（積算値）100r.p.m を目安に段階的に上昇させる。

を運転手自身で確認す②回転数を変えるごとに、CO2 計測器を利用し排出量ることができる。

を実測し、記録する。

このため運転手へのCO2 排出量の計測器は以下の通り。

エコ運転への動機付け

メーカ型式 ：テストーtesto 350-S

や運転目標の管理が容計測範囲：CO2 0～50vol％3.5 計測結果

易となる。

図 11 に示す通り、今回の実測で各機種毎の CO2 発生

写真 3 運転手用表示モニタ量－回転数の相関（式）が得られた。
この相関（式）をもとにリアルタイムでの CO2 発生量を把握することが可能となる。

写真４ エンジン回転数検出器の設置状況
図１1 CO2－回転数相関結果－29－

フジタ技術研究報告 第 48 号

§４．CO2 削減手法導入事例

4.3 照明省エネ化（建築・土木モデル作業所にて実施）

本開発では、CO2 発生量の「見える化」と平行して、発生建設工事においては、作業に必要な照度を得るた量の低減の効果検証を行っている。これらの取り組み事例

めに相当数の照明機器が使用されている。水銀灯、蛍を参考に挙げる。

光灯、投光器などを LED 等の省エネ機器に変更するだけで、個々の削減電力は小さいが、数量が多いため大きな効果となっている。

4.1 再生可能エネルギーの採用
・太陽光発電（建築・土木モデル作業所にて実施）

4.4

太陽光発電はコストに問題があったが、近年ではリ

CO2 削減効果の検証

ース物件が充実してきたことに加え、電力会社への売表１は西浅草 PJ（建築）作業所における CO2 削減対策

電手続きも簡易になってきたため、作業所への導入効効果を纏めたものである。効果量は 89t- CO2 であり、この果が増大している。以下、現場事務所の屋根にモニタ作業所での全工期中に発生する 2880t- CO2（試算）のーを設置した例を示す。

3％程度であるが、施策期間を拡大させたり、初期の掘削時に重機系の施策（内燃機関計測等）をすることで、一層の CO2 削減が可能になる。
表１ 西浅草 PJ（建築）作業所での CO2 削減量（電力系）
１．ソーラーパネルにより商用電力を削減
２．仮設照明に省電力機器（蛍光灯・LED）を使用
３．現場詰所で人感センサーより照明器具を制御
４．回生電力型リフトを採用（水系）
5．ディープウェルの水を再利用（便所洗浄水）（燃料系）
６．啓蒙活動（アイドリングストップ、省燃費運転）（その他）
７．躯体のＰＣ化（ＰＣ柱、ＰＣ床スラブ）
８．資材の搬出入の削減（４Ｒ活動）

・風力発電（土木モデル作業所にて実施）
ずい道工事において、大型ファンで構内の換気を行う場合が多い。このファンが坑外排出する風力を利用して、風力発電を行った。この電力は構内照明電力の補▲0.5ｔ-CO2▲9.2ｔ-CO2▲1.1ｔ-CO2▲4.5ｔ-CO2▲0.2ｔ-CO2▲21.0ｔ-CO2▲42.0ｔ-CO2▲10.5ｔ-CO2▲89.0ｔ-CO2

助として活用している。

§５．おわりに発電機器や省エネ機器は、当初はコストが合わず導入が見送られる場合が多々あったが、リース品の充実などにより調達コストに問題が少なくなってきたことや、世情の変化により導入の機会が増してきている。
今後は「見える化」システムの導入で、これらの導入効
写真６風力発電導入

果の検証や、新たなる省エネ対象の抽出と対処方法の導写真７水力発電機導入

入を推し進め、CO2 削減に寄与する所存である。

・水力発電（土木モデル作業所にて実施）
建設工事においては、場内で発生する汚濁水を清浄な水にして放流することが多い。この放流水は、流量ひ と こ とが安定している上、場内設備であるため複雑な手続きなしに水力発電機の設置が可能である。そこで小型の「見える化」の技術は、現在各分野水力発電機を放流路に設置して発電を行った。この電での必要アイテムである。CO2 計測シ力は工事設備の照明等に活用している。

ステム開発をしモデル作業所（建築・土木）で試験導入することでエネルギー消費量を具体的に把握することが4.2 電力回生（建築・土木モデル作業所にて実施）
地下構造物の建設工事においては、クレーンによる松原 正人出来た。今後、当社導入する作業所部材の吊降ろし作業が非常に多い。そこで、クレーンを増やすことでより正確な CO2 消費の巻上げモーターに電力回生装置を装着し、効果を量を把握でき、また省 CO2 施策の効検証している。事例では、消費電力の 30～60%が回生

果を検証できると考えている。

され、省エネに大きく寄与する結果となっている。

－30－