コージェネ大賞2022 民生用部門 理事長賞 講演発表

積雪寒冷地の特性を踏まえたエネルギーの面的利用、CEMS・再エネを活用した、省エネで災害に強いまちづくりへの取り組み～46エネルギーセンターへの導入事例～

2023年2月3日
北海道ガス株式会社

北4東6周辺地区の概要■背景・経緯交通の拠点札幌駅より東へ約1ｋｍ、都心にありながら老朽化した建築物と低未利用地が多くを占めるエリア。都市ガス製造工場の操業停止を契機に、周辺地区を含めたまちづくりの取り組みが始まる

北ガス札幌工場

北4東6周辺地区の概要■地区施設概要
都心にふさわしい賑わいの創出と環境共生型のまちづくりをコンセプトとする再開発事業
居住、医療・福祉、スポーツなどの機能集積を図ると共に、自立分散型エネルギー拠点として46エネルギーセンターを整備
施設用途

延床面積

建築概要

エネルギーセンター

約 1,380 ㎡

地上3階

体育館

約 14,720 ㎡

地上4階

共同住宅

約 31,110 ㎡

シニア向け共同住宅
クリニック・調剤薬局
スポーツジム約 16,300 ㎡
約 4,890 ㎡

地上21階
275戸地上14階
202戸
地上2階

北4東6周辺地区の概要■まちづくりの課題、施設導入の背景
１．積雪寒冷地での省エネ●積雪寒冷地が故に、暖房エネルギーが多く、エネルギーの多消費地域●エネルギー有効利用、温室効果ガス削減を図るシステムの導入が望まれていた。

２．都心地区の低炭素化●都心部低炭素化を目指す札幌市エネルギービジョン、温暖化対策推進計画との整合●都心地区にコージェネレーションの導入、熱と電力のネットワークの構築など、熱や電力を効率的に供給する自立分散型エネルギー供給拠点の整備を推進し、都市の自立機能の強化、都市の低炭素化、系統電力への負荷低減が掲げられていた

３．地区全体の強靭化（レジリエンス）●東日本大震災を契機に都市特別措置法が改正●札幌市でも多くの帰宅困難者の発生が想定される都市再生緊急整備地域における都市再生安全確保計画が策定され、高度の防災性能の導入、防災性の向上に寄与する都市空間・エネルギーネットワークの充実が求められていた

出典「札幌市エネルギービジョン」

施設概要■エネルギー供給種別●熱供給・標準供給温度
温水：(往)80℃ －(還)60℃
冷水：(往) 7 ℃ －(還)14℃
融雪：(往)40℃ －(還)25℃
・熱導管延長温水：約 960 ｍ
冷水：約 390 ｍ
融雪：約 140 ｍ●電力供給・供給電圧
・配電線延長高圧 6.6ｋV
約 450 ｍ

施設概要
■エネルギー供給設備〈天然ガスコージェネレーションシステム〉◇発電出力◇定格発電効率◇定格総合効率315 ｋW×2台
41.6 ％（LHV基準）
78.1 ％（LHV基準）〈再エネ熱源設備〉

・太陽集熱器
最大集熱量 76.5 ｋW・地中熱ヒートポンプ
15HP×1台（定格出力 冷：34.3ｋW 暖：39.9ｋW）〈その他熱源設備〉

・真空式温水ヒーター
定格出力 930ｋW×4台
定格出力 733ｋW×2台
・排熱投入型直焚き吸収式冷凍機
定格出力 270RT×1台
・直焚き吸収式冷凍機
定格出力 150RT×1台

太陽集熱器

地中熱ＨＰ

天然ガスCGS※エリア総電力（1,200ｋW想定）の約53％の容量

施設の特徴■施設の特徴①〈エネルギーの有効的・効率的利用〉●自立分散型エネルギー供給拠点の整備によるコジェネ運用の最適化●用途の異なる複数建物へ熱と電気の面的供給による運用効率化
・需要カーブ（時間・熱電バランス）が異なる複数施設へ供給により、負荷の平準化と効率的運用を実現

系統配電網・逆潮ありの系統連系とすることでコージェネ出力の自由度向上
・通常は利用されないコージェネ低温排熱も融雪温水に利用し、効率向上
定格総合効率 78.1 ％⇒ I/C排熱利用により、最大 85.8 ％へ

発電余力は逆潮も可能

I/C排熱
≒40℃

●再エネも活用したエネルギー供給
・太陽集熱、地中熱の再エネ熱源も利用し、更なる省エネ
・冬期の微小冷水負荷には、地中熱HPを活用

約40℃

施設の特徴■施設の特徴②〈レリジエンス強化〉●供給電源の多重化による電力供給の信頼性向上

・常時はエネセンで系統より一括受電しコージェネ発電電力と合わせ各施設へ電力供給
・異なる変電系統からの2回線受電で、本線停電時はエネセンで予備線へ切替し、電力供給を行う
・本線、予備線とも停電の場合は、コージェネがブラックアウトスタート（連系時は負荷を一時遮断して生き残り運転）し、各施設で予め定めた保安負荷へ自立給電を行う【保安負荷】
・各施設共通ホール、通路等の照明、コンセント・体育館〈札幌市の緊急避難所〉
避難対象室、拠点事務室の照明、コンセント
災害井戸ポンプ、排水ポンプ等
・集合住宅
加圧給水ポンプ等

施設の特徴■施設の特徴②〈レリジエンス強化〉●災害停電時の熱供給・寒冷地において冬期の災害発生時には採暖（暖房）が必須
緊急避難所となる体育館には災害停電時でも温水供給も行い、避難生活を支援●運転継続の信頼性確保

中圧Ｂガス導管

・燃料の都市ガスは、耐震性に優れた中圧B導管からのストレート供給で運転継続の信頼性向上
・地下ピットを利用した冷却水補給水槽を設置
水の供給が絶たれても、最も条件の厳しい夏期の連続3日以上、冷却塔の運転継続が可能
・長期運転により補給水が不足となる場合も、
緊急避難所である体育館の災害井戸より水の補給を受けることが可能
・冷却塔には空冷運転可能型を採用
散布水が枯渇した場合でも、コージェネの出力制限（約80％）により、空冷で継続運転が可能
外気温が低下する冬期は空冷運転で100％出力

発電電力の一部は熱源・搬送機器へ供給

CEMSによる街区全体のエネルギー最適化■施設の特徴③〈CEMSの活用〉
CEMS（Community Energy Management System）
地域全体のエネルギーを管理するエネマネシステム

CEMS

ICTを活用し建物間を連携
さまざまな情報を蓄積

46エネルギーセンター
エネルギー使用情報収集

実績見える化
需要予測提供の協力要請

北ガスアリーナ札幌46

ザ･タワーズフロンティア札幌

・イニシアグラン札幌イースト・スポーツクラブNAS

施設の特徴■施設の特徴③〈CEMSの活用〉●エネルギーセンターの最適運転
・過去のエネルギー使用実績、気象データ、イベント情報などをもとに需要予測を実施
・需要予測に基づき、最適となるコージェネ出力や熱源機器の運転計画を出力

情報分析
気象データ、運転実績
イベント情報、燃料コスト等

CEMS

CEMS最適運転計画を反映し、CGS・熱源機器を発停・出力制御

計画出力

中央監視

CGS・熱源機器
需要予測

最適運転計画施設の特徴■施設の特徴③〈CEMSの活用〉●“地区一帯での省エネ”への取り組み
・地区全体のエネルギー使用量の削減「エネルギーの見える化」や「省エネアドバイス」等による需要家への働きかけ・デマンドレスポンスによるピークシフトを働きかけることで設備の効率的な運転へ

・過去4回に渡り、タワーマンション（275戸）を対象にデマンドレスポンスを実施（2020年7月、2021年4月、2022年2月、 2022年8月）・各実施回の参加率 約20％・応諾世帯のエネルギー削減率 約28％ 達成
・参加率、削減率の向上に向けて、継続的に実施中

まとめ●コージェネ運用の最適化、低温排熱の利用を含めた排熱利用最大化の取り組みにより、年間総合効率 77.1 ％、一次エネルギー削減率 24.1 ％を達成
●防災性に優れた自立分散型エネルギー供給施設からのエネルギー供給により、個別の施設が特殊な対策を施すことなく、災害時のレジリエンスを強化●CEMSの活用により、供給側の運用効率化・低炭素なエネルギー供給だけではなく、需要家も一体となった省エネへの取り組みへ「エネルギーの見える化」サービスの提供による省エネへの行動変容の促し、「デマンドレスポンス」によるピークシフト、ピークカットなど、需要家と双方向の省エネを推進●面的エネルギー供給施設としては小規模、また積雪寒冷地という立地の中での先進的な取り組みであり、分散型電源の最大活用モデルとして、他の地方中核都市や積雪寒冷地のコミュニティモデルとして波及効果を期待●46エネルギーセンターのノウハウを活かし、札幌副都心の新さっぽろ開発地区でも自社のエネルギーセンターを創設
分散型エネルギーネットワークの更なる発展に貢献

新さっぽろ開発地区