第92巻第４号（第 1063 号）

水道

協会

雑誌

令和５．4

「特集：水道事業における脱炭素化への取組」

株式会社日立製作所における脱炭素化へのデジタル技術の貢献
日本水道工業団体連合会会員
株式会社日立製作所
1.

はじめに⑴

脱炭素への取り組み動向がある（図 -1）。
それらのうち、
「省エネ」
「蓄エネ」
「創エネ」

2021年に英国で開催された国連気候変動枠組条
約第26回締約国会議（COP26）では、2030年までの代表技術・製品と取り組みやすさ（必要な費用）を概念的に整理したものが図 -2である１）。の気温上昇を産業革命以前との比較で＋1.5℃にカーボンニュートラル実現にあたっては、まず抑制する合意文書が採択され、2050年までのカー温室効果ガスそのものの排出削減に直接寄与するボンニュートラル達成に向けた各国の取り組みが「省エネ」への取り組みが大切と考えられる。水進んでいる。

道事業では、既に省エネへの取り組みは進んでい

日本においても2021年に策定された第６次エネる。例えば1970年代に実用化されたインバーター

ルギー基本計画において、2030年に2013年比46％は、1976年には浄水施設に導入され、その後も継の温室効果ガス削減、2050年にカーボンニュート続して導入が進められている。

ラルの実現をめざして取り組みが進んでいる。
⑵

また高効率ポンプの導入も、2000年以降に急速カーボンニュートラル実現への課題と方策に進んでいる１）。東日本大震災以降の電力逼迫や、

カーボンニュートラルとは、温室効果ガスの排国際的なエネルギー調達の不安定さなどによる電出量と吸収量を均衡させることである。その実現

力単価の上昇もあり、省エネへの取り組みとそれには、エネルギーの使用量そのものを削減するを実現するソリューションは昨今、非常に重要度「省エネ」、エネルギーを貯蔵することで需給バラを増してきている。

ンスをとり効率化を図る「蓄エネ」、カーボンフ

図 -2に引用した技術整理は数年前に行われたリーのエネルギー（再生可能エネルギーなど）をものであり、その後現在までにさまざまな技術の創り出す「創エネ」、カーボンフリーのエネルギー

高度化や、導入費用低減の努力も行われている。

を推進する仕組みの「再エネ調達」、「オフセット」

特に、取り組みの成果が広域に及ぶ省エネ技術・などを適切に組み合わせて取り組みを進める必要製品（例えば省電力水運用システムなど）に関しては、さらなる普及への取り組みも必要と考えられる。

図 -1

カーボンニュートラルの実現手段

図 -2 省エネ・蓄エネ・創エネ技術と取り組みやすさ１）（ 20 ）

第92巻⑶

第４号（第 1063 号）

株式会社日立製作所における脱炭素化へのデジタル技術の貢献

日立製作所の脱炭素への取り組み

取り組みが広域におよび効果も大きな省エネ技術

日立製作所と関連企業（以下、「日立」という。
）
は、「優れた自主技術・製品の開発を通じて社会として、送配水系ソリューションの概要や事例を以下に紹介する。に貢献する」ことを基本理念とし、重要な社会課

2.

水運用計画システム４）

題である環境問題に対しても、解決のためのさま⑴

概要

ざまな技術やソリューション（解決策）を提供す

水道事業においては、環境負荷の低減を最大化ることで貢献している。

しつつ安定供給を保つため、水運用計画全体の最そのような中、2022年４月に新たな「2024中期適化が求められる。取水や受水の契約、浄水や配経営計画」を発表し、地球を守り社会を維持する

水施設の運転制約、需要量に応じた水供給などのとともに、一人ひとりが快適で活躍できる社会を基本要件を満たした上で、その時々の原水状況や支えていく考えを表明した。環境問題に関して変動する水需要、取水・送水ポンプの消費エネル

は、2030年度までに事業所（ファクトリー、オフィギーや電力事情などを踏まえて、「省エネ」と「安ス）におけるカーボンニュートラルを達成し、バ定供給」を考慮した運用が求められる。

リューチェーン全体では2050年度までにカーボン

水運用計画システムは、「省エネ」と「安定供ニュートラルを達成するという目標を掲げてい給」だけでなく、さまざまなトレードオフの関係る。また、2024年度においてお客さまのカーボンにある複数の指標を可視化し、水運用計画全体のフットプリント削減に貢献すべく、CO2削減貢献最適化を支援する。具体的には気温・天候・曜日

量の具体的な数値目標を設定した２）。などから水需要の予測を行い、日々の取水、送水

海外においても、前述の COP26に日本企業との運用計画を立案するシステムである（図 -3）。
⑵

して初めて「プリンシパル・パートナー」として導入にあたり工夫した点など参加し、各国パビリオンでの幹部の講演などを通水運用に関わるさまざまな収集データは分析、じて、環境事業や研究開発への取り組みを訴求し可視化して、目的に応じた精度の高い水運用計画ている３）。

を立案する必要がある。

⑷

水道事業への貢献

本システムでは水需要予測と貯水量をもとに、日立は水道・工業用水事業をはじめとする、水多目的最適化手法を活用して最適な流量計画をシ

環境のさまざまな分野で課題解決に長年取り組んミュレーションする。流量計画に応じてポンプのできた。単独の製品やサービスのみならず、それ出力を調整・効率化することで、最適な水運用をらを連携させた提案により、総合的な課題解決や支援する。
トレードオフの関係にある環境負荷と安定供給全体最適化に貢献していく考えである。
近年では水道事業においてもデジタル技術の活のバランスを分析・可視化し、水運用者が指定す用が進みつつあるが、日立では情報制御技術の水る目標値に近い最適値を計算し、ポンプの出力量道事業分野での活用と適用拡大を、長年にわたりなどを調整可能としている。

進めてきた。例えばシミュレーション技術による⑶

計画・経営の支援や、水処理施設・管路の維持管取水から浄水、配水までの施設全体を省エネ化

理・監視制御システムなどを提供し続けている。

導入による効果し、脱炭素にも貢献することができる。

最近では先進的なデジタル技術を活用して、水道取水・送水全体の電力ピークカット・シフトを事業体をはじめとするお客さまのデータから価値実現する運用計画の立案を支援することもでき、を創出していく、技術、サービス、ソリューショ

電力使用の効率化や水供給の安定化に貢献するこンに注力している。とが可能となる。

それらの中で、水道事業の脱炭素に貢献するさ

また、配水池の水位バッファを活用しながら、まざまな技術や製品、ソリューションにも取り組

契約電力やネガワット取引契約の条件を達成すんでいる。本稿では特に、デジタル技術を活用し、る、取水・送水ポンプの運用計画を立案すること（ 21 ）

第92巻第４号（第 1063 号）

水道協会

雑⑵も可能である。
3.

配水コントロールシステム４）

⑴

概要

誌

令和５．4

導入にあたり工夫した点など

システムの導入に際し、ポンプの動力や漏水の低減効果は管網の構成、配水設備、地形などによ配水コントロールシステムは、需要家に安定しり大きく変化する。そのため事前評価が必要となた水供給を行うため、ポンプの運転調整やバルブるが、導入評価結果をキャッシュフロー換算して操作により配水管網の水圧分布を適正値に制御す定量化できるツールを開発している６）。導入に際る技術である。配水管網の末端に圧力計と通信装しては管網シミュレーションによる事前検討や、置を設置し、リアルタイムで計測した水圧データ

圧力計測点設置場所の選定や現地調査などを十分を元に管網解析を行って、配水ポンプの最適吐出に行った上で、システムの導入や調整を行う。

圧や制御弁の最適開度を算出。その結果を監視制

またシステムの導入後も、工事等で配水管網が御システムと連動させて、ポンプや制御弁を制御変更されれば、そのデータの編集・更新が必要とするシステムである（図 -4）。

なる。そのため管網管理システム上で管網データ需要量の変化に追従した制御で過剰な圧力を抑の管理・編集を行えるようにし、将来の工事予定制することで、漏水量の低減に貢献するとともを組み込んでシミュレーションすることも可能とに、配水ポンプの省エネ、脱炭素にも貢献する。

し、計画の検討にも使用できるようにしている。

㻽㻾㻿䠖㻽㼡㼍㼟㼕㻘㻌㼛㼜㼠㼕㼙㼡㼙㻌㻾㼛㼡㼠㼕㼚㼓㻌㻿㼥㼟㼠㼑㼙

図 -3

水運用計画システムの概要５）㻻㻼㻯䠖㻻㼜㼑㼚㻌㻼㼘㼍㼠㼒㼛㼞㼙㻌㻯㼛㼙㼙㼡㼚㼕㼏㼍㼠㼕㼛㼚㼟㻰㻭䠖㻰㼍㼠㼍㻌㻭㼏㼏㼑㼟㼟

図 -4

配水コントロールシステムの概要７）（ 22 ）

第92巻⑶

第４号（第 1063 号）

株式会社日立製作所における脱炭素化へのデジタル技術の貢献導入による効果

易に遠隔監視できる漏水検知サービスの提案活動

需要量変化に追従した制御で配水ポンプの省エを進めている15）。約５年間電池駆動できる超高感ネに役立ち、過剰な圧力を抑制することで漏水量度振動センサーを活用して微小な漏水を検知するの低減にも貢献する。

ことにより、敷設年数と熟練者の経験に基づく時導入評価ツールを用いた配水管網モデルでの検間 規 準 保 全（TBC） か ら 状 態 規 準 保 全（CBM）

討 例 で は、 全 ポ ン プ の 消 費 エ ネ ル ギ ー 削 減 率への転換を図るとともに、漏水低減や業務効率20％、導入後の投資回収期間約10年との結果が得化、ひいては脱炭素化への貢献が期待される。

られている６）。しかし、それぞれの配水地域の管今後も先進的なデジタル技術を活用し、水道事網の構成、配水設備、地形などにより結果は大き業体をはじめとするお客さまのデータから価値をく変化するため、それぞれの状況に応じた事前評創出する技術や製品の開発を通じて、水道事業の価が重要である。

脱炭素化に貢献していく考えである。

4.

最近の研究開発と今後の方向性（執筆：水・環境ビジネスユニット
水事業部

東日本大震災以降、恒常的な電力不足の課題が舘隆広）継続している。節電だけでなく電力ピークカット
参考文献も求められているが、電力使用の効率化による脱炭素への寄与も期待される。

1）（公財）水道技術研究センター、水道における省電力ハンドブック（2015年８月）

日立では、水需要のシフトと水運用の連携によ

2）日立製作所、サステナビリティ、https://www.hitachi.co.jp/

る電力平滑化の検討を行なっている 。また電力
８）sustainability/index.html（2023年３月現在）

会社等が電力需要家に需要抑制を要請し、その対

3）日立製作所ニュースリリース、日立が「プリンシパル・価としてインセンティブを与えるデマンドレスポ

パ ー ト ナ ー」 と し て COP26に 参 加、https://www.hitachi.

ンス（DR）に対応した技術検討も行った。配水

co.jp/New/cnews/month/2021/10/1029.html（2021年10月29

池の貯水量が下限値を下回らないためのリスク管日）
4）高橋信補ら、環境負荷低減に貢献する送配水系ソリュー

理を行うとともに、DR 時の電力消費削減に貢献

ション（日立評論第93巻第９号 p.30〜34、2011年９月）するため、数理計画法を適用した複数のポンプ運

5）日 立 製 作 所、 水 運 用 計 画 シ ス テ ム、https://www.hitachi.

転計画を策定した９）。また大阪広域水道企業団他

co.jp/products/infrastructure/product_site/water_environment/のご協力を得て、調査事業も実施している10、11）。

usecase04/index.html（2023年３月現在）

水道事業広域化への対応技術としては、送水系

6）小熊基朗ら、配水コントロールシステム導入評価ツールの開 発（ 学 会 誌「EICA」 第17巻 第 ２- ３ 合 併 号 P.27〜30、と配水系の両方を連携させた水運用の最適化と省2012年）

エネ効果の検討や 、水道施設の規模適正化を目
12）7）日立製作所、配水コントロールシステム、https://www.

的とした統廃合支援技術およびダウンサイジング

hitachi.co.jp/products/infrastructure/product_site/

技術の検討を行っている13）。
5.

water_environment/water_distribution/index.html、（2023年 ３おわりに月現在）

本稿では水道事業の脱炭素への貢献として、デ8）藤井健司ら、水需要平滑化と水運用による水道送配水シスジタル技術を活用した送配水系の省エネ技術・製テムの電力平滑化に関する一考察（平成25年度水道研究発
表会講演集 p410）品を中心に紹介した。しかし日立ではそれ以外に

9）高橋信補ら、電力デマンドレスポンス対応水運用技術（平も、エネルギー効率の高い常用発電設備（コージェネレーションシステム）を、2005年から東京
都水道局の朝霞浄水場、三園浄水場において PFI（Private Finance Initiative）事業で運用し、省エネと災害時の事業継続に貢献している14）。

成27年度水道研究発表会講演集 p386）
10）鯉渕裕史ら、送水ポンプ設備を活用したデマンドレスポン
スの検討− FS（Feasibility Study）事業成果報告−（平成29年度水道研究発表会講演集 p548）

11）H. Tadokoro, H. Koibuchi et al., Water supply control system for

また、無線一体型漏水検知センサー端末を水道管路の制水弁に設置することで、漏水の疑いを容（ 23 ）smarter electricity power usage adopting demand-response
scheme, Water Supply, 20⑴, 140-147（2020）

第92巻第４号（第 1063 号）

水道協12）足立進吾ら、ポンプ省エネ化のための送水・配水運用計画

会

雑誌

令和５．4

14）西上義之ら、水道事業の官民連携ソリューション（日立評の連携立案（平成26年度水道研究発表会講演集 p380）

論第95巻第８号 p.44〜47、2013年８月）

13）小泉賢司ら、水道の広域連携・全体最適に貢献する送配水

15）川本高司ら、持続可能な都市インフラを支える漏水検知系ソリューション（日立評論第99巻第４号 p.41〜45、2017

サービス（日立評論第104巻第２号 p.103〜108、2022年３年７月）

月）（ 24 ）