工場の省エネルギー 特集2 工場の省エネルギー 特集2……● ●…… り組みは非常に有効的な手段であります。 （ 財 ） 省エネルギーセンターでは、 省エネルギー 工場の省エネルギー （１） コンプレッサーの省エネ が有効になります。ただし、銅損の方は負荷の二乗 （２） インバーターによる回転数制御 に比例して増加しますので、変圧器の運転台数が最 小であればよいというわけではなく、最適な運転台数 の推進を手助けする「省エネルギー診断」を積極 （財）省エネルギーセンター 診断指導部 田中 伸幸 的に推進してきました。特に、近年は上記の情勢を 機械工業などの工場では圧縮空気を供給するた ポンプやファンなどの流体機械は、回転数制御によ を検討して決める必要があります。図５に変圧器の運 踏まえて、 小 規 模の事 業 場まで対 象に加えて実 施 めのコンプレッサーで大きな電力が消費されています。 り大きな省エネ効果を得られることがあります。近年イ 転台数の調整による損失削減の事例を記載します。 件数を増やしてきています。 コンプレッサーの消費エネルギーは吐出流量と吐出 ンバーターの低価格化と信頼性の向上により、ボイラ 具体的な省エネルギー診断の実施スキームは図１ 圧力の積にほぼ比例しますので、この両方を小さく ー補機などの重要機器にもインバーターによる回転数 に示す通りですが、業種を問わず中規模以下の工 することが省エネに結びつくことになります。空気量 制御が採用されるようになってきました。ボイラーファン 場、ビルを対象とするもので、国の補助金を受けて の削減のためには、配管や使用機器からの空気漏 のインバーター化の事例を図４に記載します。 行っている事業であるため無償で実施しています。 れの防 止が大 切です。また、 圧 力を下げるために この省エネルギー診 断の実 施 件 数の推 移は図２ は、配管を太くしたり、分散配置することで配管抵 ており、その 需 給 構 造はまことに脆 弱であります 。 招いている状況にあります。 の通りですが、事業開始以来の累計で工場、ビル 抗を下げることを検 討 する必 要があります 。また高 近年は発展途上国のエネルギー使用量が急激に増 また、地球温暖化の影響が顕在化してきており、 あわせて 12,000 件以上実施した実績を有していま い圧 力が必 要な機 器が限られている場 合は、その 大していることと、産出国のエネルギー資源の囲い 全 地 球 的テーマとして温 室 効 果ガスの 排 出 削 減 、 す。 機器に専用のコンプレッサーから供給する方法があ 変圧器の損失には鉄損と銅損があり、鉄損は負荷 ありますので、用途に応じて適切な種類のものを選定 込みの 動きが 顕 著となってきていることなどにより、 特にエネルギー起源の二酸化炭素排出量の大幅な ここでは工場の省エネルギー診断で提案した事例 ります 。コンプレッサーの吐 出 圧の低 減 事 例を図３ の状態に関係なく電源に接続されていれば一定の値 する必要があります。図６に冷蔵倉庫内の照明をマル エネルギー安全保障の観点からの取り組みが必要と 削減が要請されているところです。 のいくつかを紹介して、省エネルギー推進の参考に に記載します。 の電力損失となります。そこで、低負荷の変圧器が チハロゲンランプに取り替える事例を記載します。 なってきているところです。さらにはエネルギー資源 これらの課題を解決する上で、省エネルギーの取 供することとします。 工場・ビル 省エネセンター 申込書記入 申込書受付 事前調査書 実施手続き 0 ●条件審査* ●事前調査 ●日程調整 H 9 100 200 300 診断件数 400 500 700 中堅工場 800 ビル 現状の問題点 改善対策 図４ ボイラーファンのインバーター化 必要圧力の把握による使用圧力適正化、圧損の少ない配管化により、 コンプレッサーの吐出圧力を、現状の0.7Mpaから、 0.6Mpaに低下させる。 現地診断 報告書受領 報告書作成 ●経済性考慮 ●定量化 ●ご希望により 説明会 コンプレッサー （1） フィルター M 現状の問題点 ボイラーファンモーター （22kW）がダンパで風量を70％に絞って運転されている。 ダンパ開度を100％とし、 インバーター による回転数制御を行い、 ファン駆動 電力を低減。 ［現状］ ［改善後］ 排気 水 蒸気 暖房用に利用後 再循環 空気 PC H12 循環冷却水 年 H13 度 効果試算 2台運転時の損失電力量： 500kVA変圧器の鉄損：8,234kWh/年 500kVA変圧器の銅損：2,566kWh/年 200kVA変圧器の鉄損：4,380kWh/年 200kVA変圧器の銅損：1,320kWh/年 合計 16,500kWh/年 1台運転時の損失電力量： 500kVA変圧器の鉄損：8,234kWh/年 500kVA変圧器の銅損：5,094kWh/年 合計 13,328kWh/年 電力削減量＝16,500kWh/年−13,328kWh/年＝3,172kWh/年 原油換算削減量： 3.17千kWh/年×0.252＝0.80kL/年 CO2削減量： 3.17千kWh/年×0.555（＊）＝1.8t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 3.17千kWh/年×14円/kWh＝44千円/年 ダンパ開度 50％ 改善対策 排気 蒸気 空気 低温用HID（マルチハロゲンランプ）100形に取り替える。 しかし、 白熱灯に比べて点灯立ち 上がり時間が長いので、冷蔵庫1室あたり現状12灯を、 白熱電灯4灯、ハロゲン5灯にする。 型式 ランプ 白熱電球200形（クリア） 200W（200V） HID100形（マルチハロゲン） 100W（200V） 水 燃料 冷蔵庫内（12室×5階）には白熱電球が使用されており、発熱ロスが大きい。 燃料 ダンパ開度 100％ インバーター 回転数制御 試算前提 試算前提 H15 電力削減量（kWh/年）＝コンプレッサー定格容量（kW）÷モーター効率（％）×負荷率（％）×稼働時間（h/年） ×吐出圧力低減による省エネ率（％） 負荷率：80％、 モーター効率：90％ 吐出圧を0.1Mpa低下させると性能曲線から10％の省エネ効果が見込める 効果試算 H16 効果試算 電力削減量＝385kW÷0.9×0.8×0.1×20時間/日×242日/年＝165,636kWh/年 電力削減量（kWh/年）＝モーター容量（kW）×モーター負荷率（％）×回転数制御による動力節減率（％） ×稼働時間（h/年） ファン駆動モーター：22kW、 モーター負荷率：80％ インバーター導入時：回転数は現状の70％（即ち、動力は0.73＝0.34） 現状使用電力量：22kW×0.8×24時間/日×210日/年＝88,704kWh/年 インバーター導入後使用電力量：22kW×0.8×0.34×24時間/日×210日/年＝30,159kWh/年 電力削減量＝88,704kWh/年−30,159kWh/年＝58,545kWh/年 安定器入力 − 126W 光束 3500Lm 6000Lm 定格寿命 1000h 6000h マルチ ハロゲンランプ 試算前提 電力削減量（kWh）＝従来の消費電力（kWh）−改善後の消費電力（kWh） 年間点灯時間：平日300日/年×13時間/日 休日65日/年×13時間/日 合計4,745時間 現状最大電力：200W×720灯＝144kW 取替え後の最大電力：白熱電灯200W×4灯/室×60室＝48kW ハロゲンランプ126W×5灯/室 ×60室＝37.8kW 合計85.8kW 効果試算 年間電力使用量： 平日 300日/年×13h/日×需要率1.0×負荷率0.85×144kW＝477,360kWh/年 休日 65日/年×13h/日×需要率0.4×負荷率0.7×144kW＝34,070kWh/年 合計511,430kWh/年 取替え後の年間電力使用量： 平日 300日/年×13h/日×需要率1.0×負荷率0.85×85.8kW＝284,427kWh/年 休日 65日/年×13h/日×需要率0.4×負荷率0.7×85.8kW＝20,300kWh/年 合計304,720kWh/年 電力削減量＝511,430kWh/年−304,720kWh/年＝206,703kWh/年 コンプレッサー （2） H14 夜間・休日負荷 15kVA 25kVA 電力削減量（kWh）＝2台運転時の損失電力量（kWh）−1台運転時の損失電力量（kWh） 変圧器損失（W）＝鉄損（W）＋定格出力時銅損（W）×（負荷（kVA）/定格出力（kVA））2 年間操業時間：平日245日/年×9時間/日＝2,205時間/年 夜間・休日時間：8,760-2,205＝6,555時間/年 M 自主的改善 * 診断対象は年間のエネルギー使用量が原油換算で 100ｋＬ程度以上（今年度）、3000ｋＬ未満の工場・ビル 改善対策 操業時負荷 210kVA 80kVA 図６ 冷蔵庫内白熱電球のハロゲン化 吐出圧・台数制御 H11 ●専門家派遣 ●現状確認 ●改善提案 現状の問題点 コンプレッサーの運転状況の把握がされていないため、無駄な動力が消費されている。 銅損（定格出力時） 6,500W 2,900W 試算前提 います。これらのランプは、種類により長所、短所が 効果 鉄損 940W 500W 200kVA変圧器の負荷を500kVA変圧器に移して、200kVA変圧器を停止する。 照明用として各種の高効率ＨＩＤランプが開発されて 複数運転されているような場合は、運転台数の調整 H10 改善対策 点灯蛍光灯が広く使用されてきています。また工場の （３） 変圧器の運転台数調整 図３ コンプレッサー吐出圧の低減 600 2台の変圧器（500kVA、200kVA）が低負荷で運転されている。 500kVA 200kVA オフィスビルなどの照明の省エネとしては、高周波 への投機的な取引なども加わり、急激な価格高騰を 図２ 省エネルギー診断実施実績 現状の問題点 （４） 高効率照明の採用 我が国は大部分のエネルギー資源を輸入に頼っ 図 1 省エネルギー診断のスキーム 図５ 変圧器の運転台数調整 H17 H18 効果 原油換算削減量： 165.6千kWh/年×0.252＝41.7kL/年 CO2削減量： 165.6千kWh/年×0.555（＊）＝91.9t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 165.6千kWh/年×12.4円/kWh＝2,053千円/年 効果 原油換算削減量： 58.5千kWh/年×0.252＝14.7kL/年 CO2削減量： 58.5千kWh/年×0.555（＊）＝32.5t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 58.5千kWh/年×11.33円/kWh＝663千円/年 効果 原油換算削減量： 206.71千kWh/年×0.252＝52.0kL/年 CO2削減量： 206.71千kWh/年×0.555（＊）＝114.7t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 206.71千kWh/年×14円/kWh＝2,894千円/年 H19 12 電気と保安 2009年1・2月号 2009年1・2月号 電気と保安 13 14 電気と保安 2009年1・2月号 2009年1・2月号 電気と保安 15 工場の省エネルギー 特集2 工場の省エネルギー 特集2……● ●…… り組みは非常に有効的な手段であります。 （ 財 ） 省エネルギーセンターでは、 省エネルギー 工場の省エネルギー （１） コンプレッサーの省エネ が有効になります。ただし、銅損の方は負荷の二乗 （２） インバーターによる回転数制御 に比例して増加しますので、変圧器の運転台数が最 小であればよいというわけではなく、最適な運転台数 の推進を手助けする「省エネルギー診断」を積極 （財）省エネルギーセンター 診断指導部 田中 伸幸 的に推進してきました。特に、近年は上記の情勢を 機械工業などの工場では圧縮空気を供給するた ポンプやファンなどの流体機械は、回転数制御によ を検討して決める必要があります。図５に変圧器の運 踏まえて、 小 規 模の事 業 場まで対 象に加えて実 施 めのコンプレッサーで大きな電力が消費されています。 り大きな省エネ効果を得られることがあります。近年イ 転台数の調整による損失削減の事例を記載します。 件数を増やしてきています。 コンプレッサーの消費エネルギーは吐出流量と吐出 ンバーターの低価格化と信頼性の向上により、ボイラ 具体的な省エネルギー診断の実施スキームは図１ 圧力の積にほぼ比例しますので、この両方を小さく ー補機などの重要機器にもインバーターによる回転数 に示す通りですが、業種を問わず中規模以下の工 することが省エネに結びつくことになります。空気量 制御が採用されるようになってきました。ボイラーファン 場、ビルを対象とするもので、国の補助金を受けて の削減のためには、配管や使用機器からの空気漏 のインバーター化の事例を図４に記載します。 行っている事業であるため無償で実施しています。 れの防 止が大 切です。また、 圧 力を下げるために この省エネルギー診 断の実 施 件 数の推 移は図２ は、配管を太くしたり、分散配置することで配管抵 ており、その 需 給 構 造はまことに脆 弱であります 。 招いている状況にあります。 の通りですが、事業開始以来の累計で工場、ビル 抗を下げることを検 討 する必 要があります 。また高 近年は発展途上国のエネルギー使用量が急激に増 また、地球温暖化の影響が顕在化してきており、 あわせて 12,000 件以上実施した実績を有していま い圧 力が必 要な機 器が限られている場 合は、その 大していることと、産出国のエネルギー資源の囲い 全 地 球 的テーマとして温 室 効 果ガスの 排 出 削 減 、 す。 機器に専用のコンプレッサーから供給する方法があ 変圧器の損失には鉄損と銅損があり、鉄損は負荷 ありますので、用途に応じて適切な種類のものを選定 込みの 動きが 顕 著となってきていることなどにより、 特にエネルギー起源の二酸化炭素排出量の大幅な ここでは工場の省エネルギー診断で提案した事例 ります 。コンプレッサーの吐 出 圧の低 減 事 例を図３ の状態に関係なく電源に接続されていれば一定の値 する必要があります。図６に冷蔵倉庫内の照明をマル エネルギー安全保障の観点からの取り組みが必要と 削減が要請されているところです。 のいくつかを紹介して、省エネルギー推進の参考に に記載します。 の電力損失となります。そこで、低負荷の変圧器が チハロゲンランプに取り替える事例を記載します。 なってきているところです。さらにはエネルギー資源 これらの課題を解決する上で、省エネルギーの取 供することとします。 工場・ビル 省エネセンター 申込書記入 申込書受付 事前調査書 実施手続き 0 ●条件審査* ●事前調査 ●日程調整 H 9 100 200 300 診断件数 400 500 700 中堅工場 800 ビル 現状の問題点 改善対策 図４ ボイラーファンのインバーター化 必要圧力の把握による使用圧力適正化、圧損の少ない配管化により、 コンプレッサーの吐出圧力を、現状の0.7Mpaから、 0.6Mpaに低下させる。 現地診断 報告書受領 報告書作成 ●経済性考慮 ●定量化 ●ご希望により 説明会 コンプレッサー （1） フィルター M 現状の問題点 ボイラーファンモーター （22kW）がダンパで風量を70％に絞って運転されている。 ダンパ開度を100％とし、 インバーター による回転数制御を行い、 ファン駆動 電力を低減。 ［現状］ ［改善後］ 排気 水 蒸気 暖房用に利用後 再循環 空気 PC H12 循環冷却水 年 H13 度 効果試算 2台運転時の損失電力量： 500kVA変圧器の鉄損：8,234kWh/年 500kVA変圧器の銅損：2,566kWh/年 200kVA変圧器の鉄損：4,380kWh/年 200kVA変圧器の銅損：1,320kWh/年 合計 16,500kWh/年 1台運転時の損失電力量： 500kVA変圧器の鉄損：8,234kWh/年 500kVA変圧器の銅損：5,094kWh/年 合計 13,328kWh/年 電力削減量＝16,500kWh/年−13,328kWh/年＝3,172kWh/年 原油換算削減量： 3.17千kWh/年×0.252＝0.80kL/年 CO2削減量： 3.17千kWh/年×0.555（＊）＝1.8t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 3.17千kWh/年×14円/kWh＝44千円/年 ダンパ開度 50％ 改善対策 排気 蒸気 空気 低温用HID（マルチハロゲンランプ）100形に取り替える。 しかし、 白熱灯に比べて点灯立ち 上がり時間が長いので、冷蔵庫1室あたり現状12灯を、 白熱電灯4灯、ハロゲン5灯にする。 型式 ランプ 白熱電球200形（クリア） 200W（200V） HID100形（マルチハロゲン） 100W（200V） 水 燃料 冷蔵庫内（12室×5階）には白熱電球が使用されており、発熱ロスが大きい。 燃料 ダンパ開度 100％ インバーター 回転数制御 試算前提 試算前提 H15 電力削減量（kWh/年）＝コンプレッサー定格容量（kW）÷モーター効率（％）×負荷率（％）×稼働時間（h/年） ×吐出圧力低減による省エネ率（％） 負荷率：80％、 モーター効率：90％ 吐出圧を0.1Mpa低下させると性能曲線から10％の省エネ効果が見込める 効果試算 H16 効果試算 電力削減量＝385kW÷0.9×0.8×0.1×20時間/日×242日/年＝165,636kWh/年 電力削減量（kWh/年）＝モーター容量（kW）×モーター負荷率（％）×回転数制御による動力節減率（％） ×稼働時間（h/年） ファン駆動モーター：22kW、 モーター負荷率：80％ インバーター導入時：回転数は現状の70％（即ち、動力は0.73＝0.34） 現状使用電力量：22kW×0.8×24時間/日×210日/年＝88,704kWh/年 インバーター導入後使用電力量：22kW×0.8×0.34×24時間/日×210日/年＝30,159kWh/年 電力削減量＝88,704kWh/年−30,159kWh/年＝58,545kWh/年 安定器入力 − 126W 光束 3500Lm 6000Lm 定格寿命 1000h 6000h マルチ ハロゲンランプ 試算前提 電力削減量（kWh）＝従来の消費電力（kWh）−改善後の消費電力（kWh） 年間点灯時間：平日300日/年×13時間/日 休日65日/年×13時間/日 合計4,745時間 現状最大電力：200W×720灯＝144kW 取替え後の最大電力：白熱電灯200W×4灯/室×60室＝48kW ハロゲンランプ126W×5灯/室 ×60室＝37.8kW 合計85.8kW 効果試算 年間電力使用量： 平日 300日/年×13h/日×需要率1.0×負荷率0.85×144kW＝477,360kWh/年 休日 65日/年×13h/日×需要率0.4×負荷率0.7×144kW＝34,070kWh/年 合計511,430kWh/年 取替え後の年間電力使用量： 平日 300日/年×13h/日×需要率1.0×負荷率0.85×85.8kW＝284,427kWh/年 休日 65日/年×13h/日×需要率0.4×負荷率0.7×85.8kW＝20,300kWh/年 合計304,720kWh/年 電力削減量＝511,430kWh/年−304,720kWh/年＝206,703kWh/年 コンプレッサー （2） H14 夜間・休日負荷 15kVA 25kVA 電力削減量（kWh）＝2台運転時の損失電力量（kWh）−1台運転時の損失電力量（kWh） 変圧器損失（W）＝鉄損（W）＋定格出力時銅損（W）×（負荷（kVA）/定格出力（kVA））2 年間操業時間：平日245日/年×9時間/日＝2,205時間/年 夜間・休日時間：8,760-2,205＝6,555時間/年 M 自主的改善 * 診断対象は年間のエネルギー使用量が原油換算で 100ｋＬ程度以上（今年度）、3000ｋＬ未満の工場・ビル 改善対策 操業時負荷 210kVA 80kVA 図６ 冷蔵庫内白熱電球のハロゲン化 吐出圧・台数制御 H11 ●専門家派遣 ●現状確認 ●改善提案 現状の問題点 コンプレッサーの運転状況の把握がされていないため、無駄な動力が消費されている。 銅損（定格出力時） 6,500W 2,900W 試算前提 います。これらのランプは、種類により長所、短所が 効果 鉄損 940W 500W 200kVA変圧器の負荷を500kVA変圧器に移して、200kVA変圧器を停止する。 照明用として各種の高効率ＨＩＤランプが開発されて 複数運転されているような場合は、運転台数の調整 H10 改善対策 点灯蛍光灯が広く使用されてきています。また工場の （３） 変圧器の運転台数調整 図３ コンプレッサー吐出圧の低減 600 2台の変圧器（500kVA、200kVA）が低負荷で運転されている。 500kVA 200kVA オフィスビルなどの照明の省エネとしては、高周波 への投機的な取引なども加わり、急激な価格高騰を 図２ 省エネルギー診断実施実績 現状の問題点 （４） 高効率照明の採用 我が国は大部分のエネルギー資源を輸入に頼っ 図 1 省エネルギー診断のスキーム 図５ 変圧器の運転台数調整 H17 H18 効果 原油換算削減量： 165.6千kWh/年×0.252＝41.7kL/年 CO2削減量： 165.6千kWh/年×0.555（＊）＝91.9t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 165.6千kWh/年×12.4円/kWh＝2,053千円/年 効果 原油換算削減量： 58.5千kWh/年×0.252＝14.7kL/年 CO2削減量： 58.5千kWh/年×0.555（＊）＝32.5t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 58.5千kWh/年×11.33円/kWh＝663千円/年 効果 原油換算削減量： 206.71千kWh/年×0.252＝52.0kL/年 CO2削減量： 206.71千kWh/年×0.555（＊）＝114.7t - CO2/年 （＊）注：0.555については取引電力会社の数値を使用してください。 節約金額： 206.71千kWh/年×14円/kWh＝2,894千円/年 H19 12 電気と保安 2009年1・2月号 2009年1・2月号 電気と保安 13 14 電気と保安 2009年1・2月号 2009年1・2月号 電気と保安 15
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