【ガイドブック】工場の省エネとEMS活用【省エネチェックリストつき】

IoTで実現する 工場の省エネと EMS活用 基本情報からEMS活用例まで GuideBook

目次 はじめに …….…............................................................. 3 カーボンニュートラルとは？………................................... 3 まずは省エネ活動を ….………….................................. 4 省エネのメリット ........................................................... 5 エネルギー管理とPDCA .……....................................... 6 省エネチェック項目 ...................................................... 7 Energy Management System (EMS) ................... 8 EMS事例 –工場･建屋やライン .................................. 10 EMS事例 –事務所･オフィスビル ................................. 11 渡辺電機工業のEMS製品 ........................................ 12 Pick Up 新製品 ......................................................... 13 おわりに ...................................................................... 15 2

はじめに 2020年10月に政府は2050年カーボンニュートラルを宣言しました。 2021年4月には､ 「2030年度に温室効果ガスを2013年度から46％削減することを目指す。 さらに50％の高みに向けて挑戦を続けていく」ことを表明しました。 また、原油価格の高騰や世界情勢などの要因による電気料金の 大幅な値上げが続き、製造業をはじめ、あらゆる企業に おいて大きな懸念事項となっています。 カーボンニュートラルへの取り組みは、社会的視点からも、経済的 視点からも、企業経営において避けては通れない項目となりました。 省エネ等の温室効果ガス排出量の削減への取り組みや、 再生可能エネルギー利用への転換が必要です。 カーボンニュートラルとは？ そもそもカーボンニュートラルとはどういうことなのでしょうか。 二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスの「排出量」を削減するとともに､森林などによる「吸収量」を 差し引くことで､温室効果ガスを実質的にゼロにする取り組みです。 温室効果ガスの排出をゼロに抑えることは現実的に難しいため､排出せざるを得ない分については同じ 量を｢吸収｣または「除去」することで､差し引きゼロを目指す｡ということです。 例えば､植林を推進し､光合成による大気中のCO2の吸収量を増やすことが考えられます。 ニュートラル (中立) は､この差し引きゼロを意味しています。 また､2015年のパリ協定から注目されている「ネットゼロ」も､カーボンニュートラルとほぼ同じ意味の言葉 で使われています。 カーボンニュートラルによる温室効果ガス排出量のイメージ 2020年 2050年 排出 11.5億トン 実質0トン その他 GHG CO2以外 排出削減 その他 エ 家庭 ネ ル 業務 ギ ー 起 運輸 源 (CO2) 産業 排出 差し引きゼロ 炭素除去 吸収･除去 除去 出典：国立研究開発法人国立環境研究所 2020年度の温室効果ガス排出量(速報値)について 3

まずは省エネ活動を 2060年までのカーボンニュートラル実現を表明した中国を含めると、全世界の約3分の2を占める125か 国と1地域という非常に多くの国がカーボンニュートラル実現を掲げています。 この流れは国単位にとどまらず､企業においてもカーボンニュートラルの動きが進んでいます。 各国･各企業がカーボンニュートラルの実現のために力を注いでいるのは､地球温暖化等が原因の気候 変動問題への対応が喫緊の課題であることに加え、カーボンニュートラルへの挑戦が次の成長の原動力 につながるからです。まさに社会的視点からも経済的視点からも企業として取り組まなければならな い活動なのです。 ではどのような対策･取り組みが必要となるのでしょうか。 カーボンニュートラルの実現には、徹底した省エネを進めることが第一歩です。 モノの生産過程で電気・ガス・石油などのエネルギーを多く使用する製造業は、全産業におけるCO2排 出量の割合が約25%と高く、製造業の脱炭素への方針転換が強く求められている状況となっています。 製造業 (工場) における電気使用量の多くは生産設備であり、ここに対する省電力化による CO2･温室効果ガスの削減が最も有効な省エネ活動、カーボンニュートラル対応となります。 即効性のある取り組みとして、「再生可能エネルギーを使用する｣｢省電力タイプの生産設備を導入す る｣などが挙げられますが、再生可能エネルギーの単価変動リスクや、生産設備変更にかかるコストなど を考慮すると、すぐ導入するのは厳しいという企業が多いでしょう。 そのため、稼働している生産設備に対して運用面から電力量削減をアプローチするような取り組みが 多くの企業にとって現実的な取り組みです。この省エネへの取り組みは、排出CO2の削減･エネルギーコ スト削減といった効果のみならず、生産プロセスの短縮化や生産方法の改善など、工場の生産性向 上や競争力向上につながり、みなさんが日々課題として取り組んでいる課題解決にもつなげて取り組 むことができます。 まずは、具体的な省エネによるメリットについて、次ページで紹介したいと思います。 4

省エネのメリット 省エネのメリット ① コスト削減（経済的視点） 省エネによって浮いたコストは売上に関わらず継続する利益となります。 また、一度省エネを行うことで、その効果(利益)は何年も続くため、大きなメリットとなります。 ◦製造業のエネルギー利用量の目安 電力購入量 売上100万当りの 製造業の業種 (100万kWh) 電力利用額(円) 年商1億円企業の場合 プラスチック製品製造業 16,6301 27,2971 電子部品･デバイス･電子回路製造業 11,6541 26,9471 光熱費が売上の2%として 窯業・土石製品製造業 7,4111 21,3371 1億円× 0.02= 200万円 非鉄金属製造業 8,0271 19,1831 印刷･同関連業 5,9031 18,6921 鉄鋼業 8,4851 17,4201 省エネで年間光熱費を10%削減したら 輸送用機械器具製造業 18,5761 15,9431 200万円× 0.1 = 20万円 石油製品・石炭製品製造業 1,0911 15,6711 の利益 金属製品製造業 13,4661 15,4691 パルプ･紙･紙加工品製造業 3,9781 14,8521 20万円の利益をあげるには 繊維業 4,1601 14,4591 1000万円の売上増が必要 食料品製造業 20,9851 13,8351 電気機械器具製造業 7,7681 11,0521 売上に対する営業利益率を2%と仮定 化学工業 15,4121 11,0301 20万円÷2%=1000万円の売上 飲料･たばこ･飼料製造業 4,6741 13,7571 ゴム製品製造業 3,3321 13,5271 つまり10%の省エネは 木材・木製品製造業 2,6481 13,2711 生産用機械器具製造業 8,1451 10,5511 売上1000万円増と同等 業務用機械器具製造業 3,2751 9,5751 家具・装備品製造業 1,0811 9,1291 その他の製造業 2,2831 8,7441 はん用機械器具製造業 5,1951 7,5441 なめし革･同製品･毛皮製造業 1391 3,6821 情報通信機械器具製造業 1,4791 3,2281 新電力ネットより抜粋 (https://pps-net.org/) ②生産性向上（経済的視点） 省エネの観点から、設備稼働の最適化 (スケジュール･工程管理) や運用生産ラインの合理化 を図ることで、CO2の削減と生産性の向上を両立させることができます。 ③企業としての社会貢献（社会的視点） 環境問題に対してSDGsやESG投資対応といった視点が企業に求められるようになっています。 省エネやCO2削減への取り組みは、これに沿った活動として認められています。 前述のように、省エネの実現は企業としての大きなメリットがあり、それが広く認識されていますが、 思うように省エネが進められていない企業が多いのも事実です。 省エネについての具体的な取り組みは企業によって様々ですが、より効果のある改善のために実施 すべき共通の取り組みの第一歩は、「現状把握からのPDCAサイクル」を実現することです。 5

エネルギー管理とPDCA 前頁で説明したような、生産設備などの運用面から電力量削減をアプローチするような取り組みには、 エネルギー管理と省エネのPDCAサイクルを回すことが重要です。 ここからは､省エネ活動とは切り離すことができない｢エネルギーマネジメント｣について考えていきたいと 思います。 エネルギーマネジメントにおけるPDCAサイクル 計画 改善実行 効果検証 分析 エネルギー方針 実施･運用 進捗管理 効果の把握 改善計画 計測･記録 課題認識 工場などで使用しているエネルギーの状況を把握･分析し､改善していく活動のことをエネルギーマネジメ ントと呼びます。このエネルギーマネジメントのPDCAを継続的に実施していくためには､エネルギーの｢計 測｣が必要不可欠です。 ｢計測｣や｢見える化｣は、比較的少ない投資で実現できますが、まだまだ軽視されているように感じま す。受電部のメータ検針や月々の明細などで全体のエネルギー使用量は確認できますが､これらは使用 料金の事後管理が目的です。省エネのための計測ではないため､省エネに結びつきません。 現状把握ができていない状態では､省エネ対策でどれだけ効果があったのか？を明確にできず､継続し た省エネ活動の大きな障害となります。 まず状況を把握すること､つまり｢計測」が､実は非常に重要なのです。 そして、計測したエネルギーデータを見える化し、分析するシステムを｢エネルギーマネジメントシステム (EMS)｣といい､これを活用することで､エネルギーがいつ､どこで使用され､どこに無駄があるかどうか を見える化､分かる化することができます。 次ページに記載している表は、省エネルギーセンターによる、工場等の事業所における重要な省エネの視 点をチェック項目として整理したものです。 計測による現状把握が省エネ推進に必要ということが、このチェック表からも強く伝わってきますね。 6

省エネチェック項目 工場の省エネは、段階的に確実に進めていくことをお勧めします。 以下のチェックリストは、設備の入替えなど大きな投資を必要としないような省エネ対策です。 省エネ活動の参考にしてみてください。 項目 詳細チェック内容 月･年度毎のエネルギー使用量を集計 (グラフ等)､見える化していますか エネルギー消費量の種別､使用先別に測定･記録し､常時監視 (見てる化)していますか １時間毎の電力使用量を計測し､ピーク電力の管理をしていますか 省エネの目標値 (～％減､～㌧減など) を設定していますか 外気温、生産量等を考慮したエネルギー消費状況の分析を行っていますか 生産工程管理とエネルギー管理の融合を検討していますか (固定エネルギーの削減等) 事業所共通のエネルギー単価を算出していますか (例：円/kWh､円/㍑､円/㎥) 一般管理体制 原単位 (｢エネルギー使用量/生産量｣､｢エネルギー費/生産量｣など) を管理していますか 工程別､製品別､部署別の原単位･経費の管理をしていますか これまでに実施した改善対策の効果の検証をしていますか デマンド監視装置を用いて契約電力低減対策をしていますか エネルギー消費状況を社員に見えるよう掲示していますか 重点的に管理すべき省エネ対象設備を特定していますか 主要設備の運転記録 (日報､月報など) がありますか 冷房において冷やしすぎ､暖房において温めすぎはありませんか 不要な部屋まで冷暖房していませんか 季節に応じた室内温度･湿度の適正管理をしていますか 週間･年間のルールを定め､スケジュール運転をしていますか 空調設備 空室や昼休み時間等､不要時は消灯していますか トイレや倉庫などで人感センサにより必要な時だけ点灯するようにしていますか 日照時間に合わせて､外灯の点灯時間･灯数を調整していますか 窓際照明の消灯(昼光利用)を実施していますか 吐出圧力や使用端圧の適正化を実施していますか コンプレッサ 不要な日･時間帯は停止していますか 負荷に対して､機種･容量､稼働台数の適正化､台数制御を実施していますか ライン停止や非操業時に､設備電源をOFFしていますか (固定電力の削減) 温度･流量･圧力を､生産に必要なレベルを超えて過大に設定していませんか 生産設備等 断続運転の場合は､なるべく集中して運転するようにしていますか 段取りやロット切替などにおけるアイドル運転時間を短縮していますか 空気比や排ガス温度が適正か､定期的に確認していますか 燃焼設備の容量が適正か確認していますか (負荷率､起動/停止状況) ボイラ・給湯・配管 【ボイラ】蒸気圧力･流量､ブロー量等を定期的に計測･記録を行っていますか 【ボイラ】蒸気負荷の平準化を行っていますか 力率は適正ですか (特に力率95％未満の場合は対策が必要) 【変圧器】使用していない変圧器の一次側電源を遮断していますか 受変電設備 【変圧器】三相の負荷バランスをとっていますか 【変圧器】負荷率を調査し､負荷の平準化 (負荷調整) を実施していますか 参考：一般財団法人省エネルギーセンター https://www.shindan-net.jp 7

Energy Management System (EMS) エネルギー使用状況の把握･分析ができる「エネルギーマネジメントシステム｣では､具体的にどのような ことができるのか､当社のエネルギーマネジメントシステムを例にして機能を見ていきましょう。 見える化 エネルギーの見える化とは､電気やガスなどエネルギーの使用量をリアルタイムで数値として表示･共有する 仕組みのことです。いつ､どこで､どのくらい使用されているか､どこにムダがあるのかを発見でき､省エネ 活動を行った効果確認ができます。 さらに、エネルギーの使用量が常に確認できれば､一人ひとりの省エネ意識を高めることにもつながります。 ダッシュボード画面 トレンドグラフ画面 分かる化 エネルギー使用量が見えるようになったら､分析による分かる化ができます。 1時間単位でのデータ推移を調べたり､前日や前年の実績と比較をしたり､計測したエネルギーデータを 様々な角度から分析し､あるべき姿とのギャップを把握できます。 装置稼働とエネルギー状況から､装置の効率運転の改善に繋げたり､生産量とエネルギー使用量から 原単位を算出し､｢どこに無駄があり､どこに改善の余地があるのか？｣をデータを基に導き出せます。 積上げグラフ画面 トレンド比較画面 8

エネルギーの見える化､分かる化での改善PDCAサイクル活動を進める中で､新たに計測したい要素･ ポイントが必ずと言っていいほど発生します。 拡張性のある柔軟なシステムで､様々なデータを複合的に見れることも重要です。 拡張性 (規模) ｢小さく生んで大きく育てる｣をコンセプトとした拡張性に優れたシステムで､一か所の監視から徐々に 拡張したステップアップ運用が可能です。 初回導入費用を抑えた柔軟なシステムで､見える化･分かる化を実現します。 1st STEP 2nd STEP 3rd STEP キュービクル 分電盤 生産設備 デマンド トランス電力 ブレーカ電力 設備電力 生産量 温湿度 キュービクルで受電設備を計測 分電盤で各負荷の電力を計測 装置単位の電力計測＆生産量や環境データなどで相関分析 拡張性 (計測要素) 電気･ガスなどの直接的なエネルギー要素以外のデータも､複合的に管理をすることは､課題改善への 近道となります。生産ラインのエアー流量､温湿度などの環境データ､装置の稼働状況など､様々な データの一元管理が､PDCAサイクルの潤滑油となります。 9

EMS事例 建屋やラインのピンポイント計測で改善を図る 様々な生産設備を利用する工場では｢見える化｣によって生産設備の稼働状況と 消費電力の関係性を把握することが先決。分電盤の各ブレーカーごとの電力や 装置ごとの電力など、計測箇所に最適な機器を使用することで、無駄なく正確 なデータを計測できます。見える化や分析は、クラウドのアプリケーションを 活用し、様々な角度からの状況把握が行えます。 クラウドEMSアプリケーション ■簡易的なスポット計測にも対応 見分録クラウド 計測データをクラウドで管理し､ 閲覧･分析をより簡単に IoTゲートウェイ 920MHz Modbus対応 Modbus対応 SDカード対応 パルスカウントノード 電力計測器 リモートI/O 電力計測器 WGWA-A3 WSW-42KC WMS-PE6 WMB Series WPC-PE1SP 計測データの収集と 受電パルスを計測して キュービクル電や力分計電測盤で 受電パルスを計測して 受電パルスを計測して デマコン機能を1台に集約 無線でゲートウェイに転送 多回路の電力を計測 無線でゲートウェイに転送 無線でゲートウェイに転送 10

EMS事例 オフィスビルは空調と照明の徹底管理が肝心 オフィスでの省エネ成功のカギは､｢空調｣と｢照明｣の電力管理に尽きます。各階に計測器 を設置することで、フロア別やビル全体の使用電力の｢見える化｣を実現できます。 見える化することにより、時間帯ごとの消費電力を｢エネルギー消費トレンド｣として把握 することができ、これが企業における省エネ対策の第1歩になります。 クラウドアプリケーション 見分録クラウド 計測データをクラウド管理し､ 閲覧･分析をより簡単に Modbus対応 電力計測器 クラウドアプリ 見分録クラウド WMS-PE6 キュービクルや分電盤で 多回路の電力を計測 920MHz パルスカウントノード クラウドアプリ 見分録クラウド WSW-42KC 受電パルスを計測して 無線でゲートウェイに転送 IoTゲートウェイ WGWA-A3 計測データの収集と デマコン機能を1台に集約 11

渡辺電機工業のEMS製品 渡辺電機工業は､エネルギーマネジメントシステムを構成するための計測器､ソフトウェアを数多くライン アップしています。 お客様のやりたいことや､現場環境､ネットワーク環境に合わせて最適な構成でご提案することで､より 効率的に､より効果的に改善のPDCAサイクルを回すことができます。 離れた場所からデータを見たい！ できるだけ簡単に設置したい！ 配下に様々な機器を接続･管理す ることができるIoTゲートウェイです。 920MHz特小無線通信を搭載した SIMカードを挿入し､LTE通信で外部 ワイヤレスセンサーです。 サーバにデータを送信します。 電力や流量パルスのエネルギーデータ WGWA また､本体にデータを蓄積し､Web から､温湿度やCO2などの環境センサー Series サーバでグラフ表示ができます。 WSW Series までラインアップ豊富です。 複数回路を1台で計測したい！ 複数拠点でデマンド監視したい！ 電圧2系統､電流(CT)12回路を接続 受電パルスを計測するデマンド監視装 し､多回路の電力計測ができます。 置です。電池駆動とLTE-M通信を搭 単相/三相が併設された分電盤や､ブ 載し､配線レスのデマンド監視システム レーカ毎の計測など1台で行えます。 を構築できます。渡辺電機工業の見 Modbus通信で一元管理もOKです。 WLM 分録クラウドと連携して多拠点のデマン Series WMS-PE6 ド一元管理が可能です。 分電盤の主幹を計測したい！ クラウド型EMSでどこからでも！ 高度な見える化と分析機能を搭載し 電力1回路を計測できるシンプルな たEMSソフトウェアです。 計測器です。盤内にDINレールで取 ネットワーク上の複数パソコンで閲覧が り付け､計測データはModbus RTU できるWeb対応で､比較機能やリアル の通信を通じて､IoTゲートウェイや タイム監視など､ユーザーが使いたい機 WMS-PE1 シーケンサに送信が可能です。 能を盛り込みました。 空調機の自動制御をしたい！ 様々なセンサー情報を取りたい！ Webサーバを搭載したデマンドコント 多種多様なセンサ信号を入力･計測で ローラです。 きるリモートI/Oです。 受電パルスから､30分ごとのデマンド電 1台で複数ポイントを入力し､計測データ 力を予測し､異常時は空調機の自動 はModbus通信で上位アプリ側に送信 制御や､警報メールの送信が可能です。 できます。 WTM-DMD WMB Series 機械ごとの使用電力を知りたい！ 設備に付けてデータ表示したい！ 計測データをSDカードに保存し､専用 電力計測用のパネルメータです。 PCソフトでデータ管理が可能です。 設備や装置に取付け､それぞれで使用 現場からSDカードだけ持ち運べる機 電力の現場表示を行います。 動性の高さがポイント。 WLD Series 計測データはSDカードに保存したり､ WPC Series 電圧レスでの簡易計測も可能です。 Modbus通信で送信が可能です。 12

Pick Up 新製品 クラウドシステムにより、 日報･月報や比較グラフ､警 クラウドストレージに 見 遠隔･複数拠点のデータを 報メールなどの機能が､現 データ記録。 いつでもどこからでも見る 場や設備の状況を分かりや 長期トレンドの把握や報 える 分かる 記録する ことができます すく伝えます。 告書の作成に役立ちます。 計測器メーカーのノウハウを最大限投入したクラウド型プラットフォームサービスです。 現場機器から送信される様々なセンサデータは、ユーザーごとの運用に合わせて集計処理が施され、 最適な形式で表示することができます。また、データ比較･分析機能が搭載され、エネルギーマネジ メントシステムとして、専門的でありながらもわかりやすく汎用的に使うことができます。 拡張性に優れた無駄のないシステムで、小さく生んで大きく育てる運用が可能です。 ■ EMSに使える見分録クラウドの主な機能 見分録クラウドは、省エネPDCAサイクルの継続的運用にも大きく貢献します。 ユーザーの状況に合わせて、表示のグルーピングや比較対象を柔軟に設定することができます。 デマンド監視 メール通知 リアルタイムのデマンドグラフを表示 異常発生時は警報メールでお知らせ 計算ポイント登録 データ集計処理 四則演算による仮想ポイントが作成可能 時間ごとの最大や平均データを集計表示 2軸相関グラフ データ比較 異なる要素データを相関グラフとして表示 前日や前年など期間を指定して比較表示 しきい値判定 単位換算 ポイントごとに上下限の比較判定を設定可能 別要素のデータを統一単位で管理(原油換算など) 13

Pick Up 新製品 LTE-M対応デマンド･電力計測ユニット WLMシリーズ 点在する拠点や設備のエネルギー監視など、遠隔監視システムの構築に最適。 受電パルスやトランスや各負荷ごとの電力を計測し､クラウドに送信する電池駆動のIoT端末です。 電池駆動 5年間メンテフリー!! 配線工数を大幅に削減します!! LTE-M通信 信頼性が高く安価なLTE-Mを採用!! ランニングコストを圧縮します!! エッジ機能 デマンド監視･閾値監視･警報通知機能で､リアルタイム監視を実現!! 920MHz､Modbus対応 IoTゲートウェイ WGWAシリーズ Modbus機器や無線センサーで計測したデータを集約し､リアルタイムでクラウドにデータを送信。 安価なSIM通信と､見分録クラウドへのダイレクト接続により､工場内で計測した様々なエネルギー データを簡単に管理することができます。 14

おわりに 最後までお読みいただきありがとうございます。 工場の省エネとEMS活用について、省エネの取り組み方やメリットなど駆け足で見てきましたが､ ご参考になりましたでしょうか？ この先も環境問題､エネルギー資源の高騰など､世界的な課題は山積みです。 しかし､他人事だと思っているうちは､これらを解決することはできません。 企業レベル･個人レベルで､できることを積極的に実施し､国や世界で掲げている大きな目標を達成 できるよう､取り組んでまいりましょう！ 渡辺電機工業は､昭和15年(1940年)の創業時から一貫して､計測機器の専門メーカーとしての道を 歩んでまいりました。 創業以来蓄積してきた計測技術と､最新のエレクトロニクス技術､メカトロニクス技術､ソフトウエア技術 を最大限に統合した製品を､また近年は特に｢環境保護｣へ貢献する製品の開発に努めております。 同時に､｢もの｣｢センサー｣｢ビッグデータ｣と｢インターネット｣の融合がもたらす｢21世紀の産業革命｣とも 言われる｢IoT｣(Internet of Things)の分野においても､｢計測の見える化｣を機軸に製品の開発を 推進しております。 計測のスペシャリストとして､また､省エネを推進する一企業として､皆様のお役にたてるよう､ホームページ、 導入事例､無料小冊子等により､情報を分かりやすくご紹介しています。 ・エネルギーの見える化に興味がある ・様々なエネルギーを計測して一元管理したい ・遠隔地のデータを管理したい ・デマンド監視でピークカットしたい ・太陽光発電の計測や異常監視をしたい など、 エネルギーの計測･監視や見える化の疑問やご相談など､お気軽にお問い合わせください。 渡辺電機工業株式会社 https://www.watanabe-electric.co.jp 〒150-0001 東京都渋谷区神宮前6-16-19 TEL : 03-3400-6141 FAX : 03-3409-3156 support@watanabe-electric.co.jp 2022.12 第1版 15