2020 Fiscal Year Annual Research Report
Integration system of traffic and energy
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18H01660
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
中川 二彦 岐阜大学, 高等研究院, 教授 (40530506)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 太陽光発電 / 電動車 / 電動バス / V2H / エネルギーシステム / スマートグリッド / バーチャルグリッド / ゼロエミッション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，電動車(EV)を用いて，太陽光発電(PV)の電力と消費の負荷を調整するとともに，電力を輸送，供給するシステムのCO2排出量の削減効果，経済性，リスク適応性の効果を明らかにする．そして，このシステムの構築に必要なEV，装置性能と能力などの設計指針を得ることである．2018年度は，PV，EV，家庭および勤務先のエネルギー消費を統合化し，EVの動きによって，地理的，時系列に変化する4次元のエネルギー収支モデルを開発した．また，数値シミュレーションに必要なPV発電量，エネルギー消費量などの実績データ収集と整理を行った．2019年度は，開発した4次元のエネルギー統合収支モデルと，収集した実績データから、機器性能因子の影響度を数値シミュレーションで評価し，一戸建住宅での効果を明らかにした．また，EVの蓄電池は定置型よりも利用効率が高いことを明らかにし，EVを用いて，グリッド内の最適化と，グリッド間の連携供給によって，ゼロエミッションが図れるバーチャルグリッドを提案した．
2020年度は，2つのグリッド間でEVを用いて，PVの電力を輸送，供給する最も簡単なバーチャルグリッドを対象にした解析を行い，次のことを明らかにした．
1.一戸建，高層集合住宅(14F，90m2)，低層住宅住宅(2F，45m2)の住宅形式を問わず，PV，EVおよび勤務先を組み合わせでは，CO2排出量を80%以上，家計のエネルギー支出を約80%削減できる．
2.駅に設置したPVと蓄電池電車の組み合わせでは，ディーゼル気動車を使用するローカル線(岡山の吉備線)において，CO2排出量を70%以上削減できる．
3.大学(終点)に設置したPVと電動バスの組み合わせでは市バス路線(岐阜大学・病院線，定期便89本/日)において，CO2排出量を経済的に80%以上削減できる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2018年度途中で所属機関を異動したが，移動後も研究は精力的に前倒しして進めている．特に，昨年提案した，従来にはない新しい概念のエネルギーシステムであるバーチャルグリッドは，社会実装した場合の効果が，CO2排出量削減，経済効果，防災対策の3つの領域で極めて大きいことが分かった．このため，これまでの研究成果について国際特許PCT出願を行った．研究実績でも示したように，自家用EV，ローカル鉄道への蓄電池電車導入，市バス路線の電動バス化の全ての解析において，PV電力のEVでの自家消費と輸送を組み合わせたバーチャルグリッドの効果は，全てCO2排出量80%以上削減でき，経済性も高い．この効果は現時点で日本政府の2050年目標をクリアーしている．しかも，導入するPVの電力フルコストは16円/kWhと，現状の商用系統よりも40%安価にできる可能性があることが分かった．これらを社会実装するためには，以下の研究，技術開発課題が明らかになってきた．
1．実用装置を使ったCO2削減効果と経済性の検証と実用化：現状で最優先の課題である．
2．バーチャルグリッドにおける統合効果：EVが複数のグリッド間を往来する場合や，1つのグリッドを中心に，複数のEV．例えば，自家用EVとバス路線(電動バス)などを統合した効果
3．更なるCO2削減と経済性を向上するためのEVやV2Hの要素技術の研究と開発
4．対象とする電動車の適用範囲の拡大：配送トラック，建設機械および農機具などへの適用拡大による効果の検証
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗で述べた今後の課題について，具体的に以下のように進めていく．
1．実用装置を使ったCO2削減効果と経済性の検証と実用化：実用・実証技術の開発と普及促進策が必要である．そのため，それぞれの技術に該当する企業(ニチコン株式会社)と共同開発スキームを本基盤研究とは別途に構築し，NEDOなどの公的助成の支援を得ながら進めていく．
2．バーチャルグリッドにおける統合効果：EVが複数のグリッド間を往来する場合や，1つのグリッドを中心に，異なる種類のEVを統合した効果は，関連する企業などからデータを入手しつつ，当面は大学の基礎研究として実施し，効果の大きさと効果発生のメカニズムを明らかにする．研究の進捗に応じて，順次，上記1と同様の実用・実証技術開発に移行する．本基盤研究の2021年度は，この研究開発に注力する．
3．更なるCO2削減と経済性を向上する要素技術の研究と開発：要素技術のアイデアとして，ハイブリッド空調システム，気象予測も含むAIによる最適制御，自己熱再生型貯湯技術などがあるが，大学の基礎研究として実施していく．ハイブリッド空調システムについては本基盤研究で検討するが，装置開発は別途の開発スキームが必要である．
4．対象とする電動車の適用範囲の拡大：配送トラック，建設機械および農機具などの電動車は，電動車に求められる機能自体が，自家用EVなどとは異なる．このため，データ収集の基礎研究段階から企業との共同研究スキームを構築する．研究体制，マンパワーの問題から，この研究は本基盤研究後に実施する．
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