2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of energy demand model for decarbonizing the residential and commercial sectors
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20H02312
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山口 容平 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40448098)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下田 吉之 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20226278)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 脱炭素化 / 民生家庭・業務部門 / エネルギー需要モデル / 技術選択 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は日本の民生家庭・業務部門のエネルギー需要を推計するシミュレーションモデルを開発し、両部門における脱炭素化を実現する方策について検討することを目的としている。開発モデルは多様な技術的対策、ストック管理に関する社会的対策を考慮するため、住宅・建築物、地域を需要推計の単位として日本全国のエネルギー需要を定量化する階層構造を持つ。2020年度の成果の概要は次に示す2つである。
業務部門全体のエネルギー消費及び温室効果ガス排出量の削減に大きな影響を持つ空調関連の熱源・空調システム、省エネルギー手法と、給湯システムの採用状況について、設備区分別の現存ストックと将来にわたる変化を推計する手法を開発した。推計方法は日本全国の業務施設用途別延床面積総量を所与とし、業務施設の規模、立地地域、設備区分別にその内訳を定量化するものである。この方法に基づき2013年と2030年における各種設備の集積状況を推計し、①設備採用が業務施設用途や規模、立地により大きく異なること、②業務施設ストック全体で空気調和設備の個別化が進み、それに起因して燃料種別では電気駆動の熱源の比率が増加していること、③経年的に省エネルギー手法の採用が増加していることを明らかにした。推計結果に基づいてエネルギー需要を推計するエネルギー需要モデルを開発し、2030年までに削減可能な二酸化炭素排出量を明らかにした。
小地域を単位として民生家庭、業務部門のエネルギー需要を推計する手法を確立し、東京都世田谷区、三鷹市、調布市、狛江市に適用した。対象地域の世帯数は約64万世帯、業務施設の総延床面積は約800万m2である。推計の結果、利用可能技術による最大限の省エネルギーの実現と地域に立地する建築物の約50％の屋根面積へのPVの設置により全体でのゼロエネルギーストックの構築が可能であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は次に示す4点を実施している。各進捗状況を示す。
１）小地域を単位とする世帯生成と生活行動シミュレーション：2020年度は生活行動シミュレーションの手法開発を行った。基本的なデモグラフィック要因を考慮したモデルにより精度高く生活行動を模擬可能であることを確認したが、空間的な差異を十分に反映できないことを明らかにした。この結果に基づき地理統計手法を用いた新しい方法論の開発を行っている。
２）ストックモデリング：2020年度は業務部門を対象とするモデル開発とケーススタディを中心に研究を行った。日本全国を10地域に分け、設備推計及びエネルギー需要推計が可能となった。家庭部門の方法論開発については若干の遅れがある。
３）住宅、業務施設の統合モデリング：2020年度は基本的な手法の開発が終了した。ただし、エネルギー需要の推計結果と実態値の比較検証の結果、ベンチマーク性能に対して十分な精度が得られていないことを確認した。推計パラメータの校正の必要性が明らかになった。
４）エネルギー需要推計と技術評価：昼光利用や壁面、屋根面を利用した太陽光発電は周辺環境により導入効果が異なる。これを考慮するため、建築物の周辺環境を考慮して技術導入により実現可能な二酸化炭素排出削減量を推計する方法論を開発した。東京を対象としたケーススタディを行い、広域への利用可能性を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度も上記の4項目について研究を実施する。
１）小地域を単位とする世帯生成と生活行動シミュレーション：2021年度は地理統計手法を用いた新しい方法論の開発を行うとともに、モバイル人流データ（携帯電話位置情報に基づく人の位置情報）を分析し、生活行動シミュレーションの精度向上を目指す。
２）ストックモデリング：2021年度はエージェントシミュレーションの考え方に基づき、個々の世帯、業務施設の技術選択の結果としてストックを模擬する方法を開発し、将来における技術普及予測を行う。また、技術選択に関する実態データを収集し、開発モデルの精度を確認するとともに、実態に合うように校正を行う。
３）住宅、業務施設の統合モデリング：上記のモバイル人流データに基づいて日本全国の国民の生活行動を住宅、業務施設での滞在、その間の移動を含めてエージェントベースで模擬するモデルを開発する。この結果に基づいて住宅、業務施設のエネルギー需要を推計し、両部門の整合性を確保する。
４）エネルギー需要推計と技術評価：2020年までに開発した手法を拡張し、日本全国の業務部門において昼光利用や壁面、屋根面を利用した太陽光発電の導入によりもたらされる二酸化炭素排出削減量を推計する。
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