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電気de省エネ 電気de省エネ
工場編 電気de省エネ 省エネルギー対策は「電気使用量の抑制」と 「使用機器類の更新」の二つが大きなポイントです。 「電気使用量の抑制」 には、 デマンド監視装置による使用電力の “見える化” や、 太陽光発電を利用した構内灯や屋根の 遮熱・断熱塗装による室温制御が効果的です。 また、 LED照明や蛍光灯の高効率タイプへの取替えや、 トップランナー変圧器など 「使用機器類の更新」 が 大きな効果をもたらします。 ここでは、 そんな省エネ対策をご紹介しています。 「トップランナー変圧器」 の目覚しい進化 省エネルギー性能の向上を目指すトップランナー制度 トップランナー基準とは、 自動車の燃費や電気機器などの省エネルギー性能の向上に関する目標となる基準です。 1998年に改正された「エネルギーの使用の合理化に関する法律」に基づきエネルギーを多く使用する機器類ごとに定められており、 現在商品化されている製品のうち最もエネルギー消費効率が優れているものの性能などを考慮して定められています。 エネルギーを多く使用する機器が対象 ■ 省エネ効果が大きいトップランナー対応変圧器のJIS改正 配電用の変圧器は、高圧を低圧に変換 ■ 特定機器一覧 目標基準値は、基準設定時に商品化されている製品のうち最も省エ しかし設置数が膨大であり、24時間稼 乗用自動車 ガス温水器 ネ性能が優れている機器の性能以上の数値に設定されます。図は、 自 動するため、わずかなエネルギー消費 エアコン 石油温水器 動車の燃費を例に考え方を示したものです。 効率の改善でも省エネ効果が期待でき 蛍光灯器具 電気便座 この場合、基準設定時に燃費性能が最も優れているものは15km/L ることから、 トップランナー制度の対象 テレビ 自動販売機 複写機 変圧器 電子計算機 ジャー炊飯器 磁気ディスク装置 電子レンジ 貨物自動車 DVDレコーダー VTR ルーティング機器 電気冷蔵庫 スイッチング機器 電気冷凍庫 複合機 ストーブ プリンター ガス調理機器 電気温水器 ③その機械器具に係わるエネルギー消費効率の改善余地等があるもの。 対 象 機 器 は 2 0 1 3 年 で 2 6 機 器 あり、今 後も対 象 機 器 の 拡 大 や トップランナー基準の見直しが検討されています。 15km/L 2014年のトップランナー対応の変圧 器は、材料の技術の改良により鉄心か 化が図られました。 を消費する機器です。 そこで、モータもトップランナー制度に基づき、2015年度を目標 として高効率化の目標基準値が設定されています。 金属加工機械 ポンプ エレベータ 45.3%の改善が見込まれます。 目標年度 目標基準値をクリアした変圧器は普及 を目指すため「トップランナー変圧器」 という製品呼称を定められています。 さらに2014年4月を目標年度とする 変 圧 器 に は「トップ ラン ナ ー 変 圧 器 2014」 と表示することがJISによって 定められています。 台数 比率 ポンプ 36,560,966 38% 圧縮機 22,076,305 23% 送風機 12,369,045 13% 動力伝達装置 8,642,510 9% 金属工作機械 6,685,925 7% 農業用機械器具 4,184,084 4% 運搬機械、産業用ロボット 3,240,141 3% 93,758,976 97% 交流の電気には、有効電力と無効電力が含まれており、 この比率が力率です。電力会社は無効電力を抑えて、効率よく電気を使ってもらうこ とで自社の設備を縮小できます。 このため電力会社では力率85％を基準に、力率の高いものは料金の割引を、低いものは割増をしています。 ■ 自動力率調整器 負荷の変動による総合力率の変動を複数のコンデンサ回路を開閉することで、自動的に一定の力率に改善する装置です｡ これにより回 路 電 圧の安 定 化 、設 備 容 量の実 質 的 利 用 率の増 加 、電 圧 変 動 、高 調 波 等による機 器 へのダメージの低 減 効 果が期 待 できます。 ■ 高圧進相コンデンサ 高圧の受電設備では、高圧側の母線に進相コンデンサを設置することで力率の改善をはかれます。 この 場 合 、変 圧 器 損 失 や 電 路 損 失 の 低 減には 効 果 がありませ んが 、大 容 量 一 括 設 置となる場 合 が 多いため、設備コスト及びメンテナンス面で有利となります。 ■ 低圧進相コンデンサ 変圧器や電路の損失低減に効果があります。低圧負荷の多い設備では低圧側に進相コンデンサを ファン（空調システム） ■ 汎用モータの効率基準 モータの汎用品の主要特性は世界中で標準化されており、効率クラスは国際規格IEC及び 日本工業規格JISで規定されています。 高い効率からIE3（プレミアム効率）、IE2（高効率）、IE1（標準効率）の効率クラスがあり、 モータの銘板にIE3の記載があれば、プレミアム効率モータであることが分かります。 出典：日本電機工業会 力率の改善による省エネ 出典：資源エネルギー庁「2009年度 エネルギー消費機器実態等調査報告書」 コンプレッサ 2014年タイプの表示 この 結 果 、2 0 0 5 年 以 前 の 変 圧 器を ■ モータが使用されている主要機器 合計 従来の表示 2 0 1 4 年タイプ に 取り替 えた 場 合 、 目標設定時 機器分類 トップランナー変圧器 表示の種類 ら発生する無負荷損失を低減し高効率 製品区分ごとに 加重平均で達成 を判断 モータのトップランナー化 消費電力量は産業部門の消費電力量の75%を占めるエネルギー トップランナー変圧器2014 （第2次判断基準） ■ 2014年には45%以上の効率改善の見込み 16km/L 工場などで、長時間使用される変圧器、ポンプ、圧縮機、送風機などに使用されるモータは、大量の電気を消費しています。 このような機器はトップランナー制度の対象として省エネ性能の改善目標が設定されており、高効率タイプの機器を採用することにより 大幅な省エネを見込むことが可能です。 また電力会社では、力率を改善することにより料金の割引を実施しています。 機、送風機の上位3品目で全体の70%を超えています。 トップランナー変圧器※2 （第1次判断基準） ※1 2005年以前 ※2 2006年以降（油入変圧器）、2007年以降（モールド変圧器） エネルギー消費効率の改善状況（2005年以前を100とした場合） モールド変圧器 目標年度となっています。 17km/L 大きな効果が見込める高効率タイプ機器による省エネ 国内に普及しているモータの総数は約1億台であり、ポンプ、圧縮 トップランナー以前※1 は、12.5％エネルギー消費効率の改善 12km/L 0 機器となりました。 を見込む内容で2014年4月の達成が 14km/L ②その使用に際し相当量のエネルギーを消費する機械器具であること。 油入変圧器 告示されました。この第2次判断基準 18km/L 目標の基準設定時 に最も省エネ性能 が優れている機器 13km/L 12.5%改善（見込み） 54.7 さらに2012年4月に新しい判断基準が 19km/L 目標基準値は、 さらに上に設定 ①我が国において大量に使用される機械器具であること。 67.2 ％改善されました。 燃費 （km/L） 対象機器は次の3要件を満たすものとされています。 32.8%改善 この結果、エネルギー消費効率は32.8 ■トップランナー基準の選定例 15km/L 100 電設備で使用されており、 エネルギー消 費効率はもともと高い状況です。 16 エネルギー消費効率 する機器で、主に商業ビル、工場の受変 さらに性能向上を目指す高い設定目標値 なので、 これを考慮し16km/L以上が目標基準値となります。 変圧器のエネルギー消費効率の改善 設置し、力率改善を行うことで電路損失低減の効果が図れます。 ※トップランナー基準については、当協会広報誌「電気と保安」№519号の 「“トップランナー制度について”経済産業省商務情報政策局 情報通信機器課 山岡直樹課長補佐に聞く」 より抜粋 ※トップランナーモータについては、総合資源エネルギー調査会省エネルギー基準部会三相誘導電動機判断基準小委員会 （第２回）配付資料より抜粋 ※トップランナー変圧器については、2013年5月20日付経済産業省ニュースリリース 「日本工業規格を制定・改正の資料2」 より抜粋 照明の省エネ 遮熱・断熱塗装 蛍光ランプによる大型照明設備の見直し 屋根の遮熱・断熱塗装による室温制御 工場や体育館など広い施設に使用されている水銀灯に変えて、消費電力の少ない大型蛍光ランプを導入することで電力使用量の抑制に 遮熱塗料や断熱塗料を建物の屋上や屋根に塗装し、夏季の太陽光を反射または熱伝導抑制することで冷房使用を抑制し省エネ効果が得られます。 つながります。蛍光灯は表面温度が低いため空調負荷も低減します。 また、即時点灯が可能になるなどのメリットもあります。 ■ 遮熱塗装 ■「水銀灯」に代えて「大型蛍光ランプ」を使用した場合 電力量（1日8時間稼働） 約38.4kWｈ 電力量（年間300日稼働） CO₂排出量（0.425kg/kＷh） 電気料金（17円/kWh） 遮熱塗料は、反射率の高い顔料などを配合して赤外線を効率よく反射する塗料です。 大型蛍光ランプ 消費電力170W、 12個 現行水銀灯 消費電力400W、 12個 熱の吸収を抑え塗装表面の温度上昇を抑制します。 ■ 断熱塗料 約16.3kWｈ 約11,500kWｈ 約4,900kWｈ 約4,900kg 約1,200kg 約196,000円 約83,000円 断熱塗料とは、塗料中に含むガラスや樹脂などによる断熱層で熱伝導を抑制します。 塗装作業※ CO₂排出削減量 約 3,800 kg 削減金額 （年間） 約113,000円 ■ 断熱塗料の効果イメージ 断熱塗料 ■ 夏は冷房効果、冬は保温効果が得られます 一般塗料 反射が多い 冬は暖かくなります 夏は涼しくなります 反射が少ない 反射が多い 冷気 赤外線を 反射 屋根 水銀灯400Ｗ 大型蛍光ランプ170Ｗ 水銀灯を大型蛍光ランプに交換 涼しい 太陽光発電の活用 昼間、太陽光により発電された電気をバッテリーに充電して、夜間にその電気を利用して照明を点灯させる独立型構内灯です。 商用電源の配線が困難な場所や、構内が広く電線の敷設に多額の費用が掛かる場合などに効果的です。さらに、高所での作業が必要な構 内灯には、消費電力が少なく球切れによる交換の頻度が少ないLED照明が適しています。 ■ 太陽光発電構内灯イメージ図 屋根 エアコンの 効きが 良くなる 暑い 熱気 外気温を遮断 室温が 温かく 保たれる 冷気 外気温を遮断 日射熱を遮断する断熱塗料のイメージ図です。通常の白色塗料でもかな 外気温を遮断すると共に室温の外気への拡散を防止する効果もあります。 りの反射率があり太陽光を遮断する効果はありますが、外気温などを遮 夏場の冷房の効率を上げると共に、冬場の暖かい室温を外に逃がさない 断するには断熱塗料が有効です。 効果もあります。 ■ 駐車場への設置例 ■ 屋根塗装の効果測定装置 断熱塗装あり 太陽光 モジュール 断熱塗装なし 屋根裏側に取付けたセンサーの温度計 断熱塗装あり 出力 発電 超高照度 LEDライト 断熱塗装なし 構内灯下部の充電設備と蓄電池 発電 ■ 大型駐車場を利用した太陽光発電施設の例 システム コントローラー 出力 SYSTEM CONTROLLER 放電 充電 バッテリー BATTERY 非常用 電源 ボックス内の真ん中に浮かしたセンサーの温度計 インバータ INVERTER 〔仕様〕 ○屋根・・トタン板 ○左側の屋根に塗装 インバータを搭載することで100V交流電源として使 大型駐車場を利用し、国の進める再生可能エネルギー固定価格買取制度に 用でき、災害等の停電時に非常用電源として携帯電話 協力することもできます。 やパソコンの充電など小容量の機器に使用できます。 ①下地処理なし ②塗料ＣＣ100を2回吹き付け1回ずつ自然乾燥 ③専用トップコート(白)刷毛塗り 断 熱 塗 装 の 屋 根 表 面 温 度と塗 装 なしの 温 度 差 は 2 0 . 3 度 、室 温 差 は4.5度あります。 モーターのインバータ制御 冷熱の制御 モーターの出力を適正なレベルに制御 空調機配管や射出成型機の断熱 平均的な工場における電力使用量の70％がモーター類を通して消費されていると言われており、モーターの出力を必要に応じて制御することでより 機器類や配管の外側は、熱伝導率が高い場合が多く冷熱をそのまま外側に伝えるため、イメージ図のように、熱伝導率が低い断熱材で冷熱 多くの省エネ効果が図られます。 の放出を抑えることにより省エネ効果が図られます。 効果が期待できるインバータの設置箇所は、常時運転しているが、条件により変速運転が必要な設備です。 また、射出成型機などの設備に断熱材を施工して、作業場などへの放熱を削減することで作業環境の快適性を図るとともに、無駄な放熱の 抑制効果で省エネ化が図れます。 ■ 省エネが図れる設備 ■ 配管に筒型断熱材を取付けたイメージ ■冷房設備・・・・・冷温水ポンプ、熱源ポンプ、冷却水ポンプなど ■工場機械設備・・・コンプレッサー、 ブロアなど ■給排気設備・・・・給排気ファンなど その他 負荷の一定でない給水の加圧ポンプやベルトコンベアなど 断熱材 ■ 駐車場の給排気ファン制御例 機械の外壁 外気 排気 M 数を制御します。 ■ CO₂濃度センサーによるフィードバック制御で、 ファ ンの回転数を自動制御します。 排気ファン 地下駐車場 ■ 土日や朝夕の入出庫の多い時間帯以外は回転 M 熱 熱 筒型断熱材 給気ファン インバータ制御盤 インバータ制御盤 空調配管の断熱材剥離 ■ ホテル客室の空調ファン制御例 環気 外気 M 環気 外気 M 給気 環気 外気 M 排気 M 給気 インバータ制御盤 ■中間期 （春、秋）に温度センサーの信号で回転数 インバータ制御盤 空調機 冷却塔 給気 M 排気 M 排気 を大幅に削減します。 ■チェックアウト時間帯はタイマー制御で回転数 材で断熱施工をすると省エネ効果が図られます。 を強制的に下げます。 施工前※ ■ 空調システムの給気ファン・換気ファンをイン 施工後※ バータ制御します。 断熱材の取付けによる熱流出の抑制 P P 熱源機 プラスチックなどの熱可塑性樹脂を加熱し射出圧を加 えて形成する射出成型機などは、高温となるため断熱 機器表面に断熱材を取付けることにより、機器類からの放熱を抑制することで効率が改善され電気使用量の低減やヒーター寿命の延長 冷却水・冷温水ポンプ が期待できます。 M ※ はモーター、 P はポンプを表しています ■ 断熱材の取付け例 ■ インバータ運転のメリット ファン・ポンプをダンバ 制 御かインバータ制 御で運 転した場 合 、風 量や流 量と電 力使用量の関係はグラフのようになります。 風量や流量が少ない場合は、特に省エネ効果が大きく出ます。 グラフの流量60％の場合は、インバータ制御はダンバ制御の1/3の電力で運転 が可能です。 所要動力︵％︶ 100 91% 90 ダンパ制御 80 施工前※ アルミ （上）やガラス （下）素材を使用した断熱材 76% 70 66% 60 写 真は、受 水 槽に受けた水 道 水をビル 全 体に給 水 するための加 圧 ポンプでインバータが内蔵されています。 50 省エネ効果 40 ■ インバータは後付も可能です 30 インバータ制御 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 風量［流量］ （％） ポン プ インバー タ 25% 20 0 施工後※ モーター カップリング 配管 マットタイプ ボードタイプ ※写真提供：株式会社 日誠イーティーシー （長野県上田市） デマンド監視 電気料金の仕組みを知りましょう ●電気料金は大きく基本料金と電力量料金で構成されています。 合計電気料金＝基本料金＋電力量料金＋太陽光発電促進付加金 ●さらに、基本料金は次のような数式で算出されています。 基本料金＝料金単価 （税込） ×契約電力× （185-力率） /100 省エネルギー・省マネーのポイントは3つ Point.1 Point.2 契約電力の低減 Point.3 電力量料金 （使用電力） の節約 力率の向上 デマンド監視装置の導入で契約電力の低減 ■ デマンド値を抑えれば基本料金が下がる ■ デマンド監視装置を使って使用量を監視 「基本料金」 は契約電力によって決まりますが、 この契約電力は 「デマンド デマンド監視装置は、 電気の使用量を常時監視し、 管理目標として設定さ 値」 を基準にしています。 れた値を超過しないように警報や画面表示で知らせる装置です。 電力会社は「基本料金」 を決めるために、30分ごとに 「平均使用電力」 を 警報発報時には、 電気機器の使用を控えることで、 電気の使いすぎを管理 計っています。 この値が 「デマンド値」 です。 （図1）このデマンド値が一番 できます。 大きいときの値を契約電力としています。 （図2）従って、最大デマンド値 これにより、 今まで意識しなかった電力使用量が 「見える化」 され、 電気料金 を抑えることができれば、基本料金そのものを低くすることができます。 が削減できるだけでなくCO2削減により地球温暖化対策にも貢献します。 デマンド値とは30分間の平均電力 基本料金はデマンド値で決まる 30分間の平均電力=デマンド値 実際の消費電力 デマンド値 電気使用量を管理するデマンド監視装置 契約電力 使用電力 突出したデマンド値を抑えると この部分が低減可能 12月 （図1） 30分 60分 今年 90分 2月 4月 6月 8月 10月 12月 2月 来年 1年分 （図2） 関東電気保安協会の業務を紹介します 調査業務 電力会社から委託を受けて、ご家庭などの電気 設備の点検を行っています。 保安業務 広報業務 ビル・工場などの所有者などから委託を受けて、 電気安全と電気災害防止への関心を高めていただ 当協会の専門技術者が電気設備の保安管理をお くために、 さまざまなPR活動を展開しています。 引き受けしています。 本 多 摩 事 業 本 茨 城 事 業 本 神奈川事業本 部 部 部 部 ☎03-3988-2322 ☎042-326-5111 ☎029-226-3221 ☎045-253-1261 東 栃 埼 山 京北事業本 木 事 業 本 玉 事 業 本 梨 事 業 本 部 部 部 部 ☎03-3802-5791 ☎028-611-5090 ☎048-856-3051 ☎055-228-3200 東 群 千 沼 京南事業本 馬 事 業 本 葉 事 業 本 津 事 業 本 部 部 部 部 ☎03 - 5461-1601 ☎027-326-2628 ☎043-424-8211 ☎055-952-8101 〒171-8503 東京都豊島区池袋3-1-2 ＴＥＬ：03-3988-2322 14.0２改訂（シンクプレス）