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  • 洋上風力発電のメリットとデメリット。欧州との取り組みの違い。

    洋上風力発電のメリットとデメリット。欧州との取り組みの違い。

    私たちの生活において電気は欠かせません。しかし、今まで私たちが使う電力供給に大きな役割を担っていた原子力発電所や火力発電所は、その危険性や環境への影響から批判が集まるようになりました。そこで注目を集めているのがクリーンエネルギーを使った発電です。しかし、今はまだ発展途上であり、クリーンエネルギーを使った発電だけでは、電力供給を賄いきれません。そこでさらなる研究開発が進められていますが、その中でも洋上風力発電が注目を集めています。本稿では洋上風力発電について、メリットとデメリットや欧州との取り組みの違いをご紹介します。 洋上風力発電とは 洋上風力発電とは?陸上風力発電との違いやその仕組み 風力発電とはクリーンエネルギーの1つである風のエネルギーにより発電を行うことです。風力発電には一定の風速が必要で、風が弱い時、または台風のような強風時には発電ができませんが、昼夜を問わず発電ができる効率の良い方式です。風車は大型になるほど発電効率がよく、世界各国で大型風車の開発が進められています。 風力発電には日本で多く設置されている陸上風力発電と、洋上に風車を設置することで発電を行う洋上風力発電があります。洋上風力は発電に使われるのが一般的で、今後の導入が期待されています。 洋上風力発電の仕組み 風車のブレードにより風を受けることで回転運動を生み出し、そのエネルギーを電気エネルギーに変換します。一般的には、ブレードの回転を主要部品や機器を格納するナセルにある増速機により回転数を増速させ、その回転で発電機を作動させ電気をつくります。 洋上風力発電のメリットとデメリット 洋上風力発電には陸上風力発電に比べ、さまざまなメリットがあります。デメリットを含めご紹介しましょう。 メリット 洋上での風況は陸上より良く、風の乱れが小さいので、安定した発電が可能です。陸上とは違い周りは海なので、土地や道路の制約がなく大型の風車を導入することが比較的容易にできます。また、景観や騒音への影響も小さくできます。 デメリット 海上に作るため陸上より基礎作りが難しく、洋上変電設備や海底ケーブルの設置も必要で、コストや工程への影響は大きくなります。洋上風車の建設費も高くなりますが、それだけでなく維持管理費が高いので、初期費用だけでなく運用費にも注意が必要です。 欧州と日本における洋上風力発電についてそれぞれの取り組み 洋上風力発電は日本だけでなく世界中で研究開発が進められています。その中で、特に洋上風力発電の研究開発が進んでいるのが欧州です。取り組みの内容は日本とどのような違いがあるのかご紹介しましょう。 欧州 洋上風力発電は陸上風力発電と比べると、安定的で効率的な発電や風車の大型化が可能で、欧州を中心に近年急速な導入普及が進められています。欧州では早くから洋上風量発電の実用化がされており、2011年末までに洋上風力発電は約400万kWに達しました。 そもそも欧州は風力発電が進んだ国でした。風況がよく、年間平均風速が強いという特徴があり、風車を動力とする文化が古くからありました。そのため、欧州は風力発電開発について自然環境に優れ、技術力のある風力発電メーカーがあり関連技術も多く有していたのです。欧州はそのような背景もあったことから洋上風力発電についても研究開発を進め、その結果として陸上風力発電より発電コストを下げることに成功しました。 現在欧州では再生エネルギーを推進しており、国主導で洋上風力発電導入を進めています。 日本 2012年の固定価格買取制度の施行から、陸上風力発電の導入が進められてきました。そして、2019年には「海洋再生可能エネルギー発電設備の整備に係る海域の利用の促進に関する法律(再エネ海域利用法)」が施行されました。そのため、今後は多くの洋上風力発電所の設置が見込まれています。 日本は欧州と気象・海象条件などが異なっていることから、欧州の事例をそのまま適用ができないため、課題を見つけ解決していかなくてはいけません。例えば日本海側と太平洋側で自然条件が異なり、その洋上風特性は明らかにされていないので解明する必要があります。また、沖合における洋上風車建設工法の低コスト化も実現できておらず、洋上風力発電の実用化にはまだ課題が多く残されています。 洋上風力発電の今後の展望 多くの洋上風力産業は日本国外に立地していますが、日本のサプライヤーにも潜在力があるとされています。洋上風力発電は再生可能エネルギー主力電源化への切り札です。日本政府は年間約100万kWの区域指定を10年間継続することを目指しています。また、2030年までには1,000万kW、2040年までには浮体式含む3,000万kW〜4,500万kWの洋上風力発電を計画しています。日本における洋上風力発電はまだまだ発展途上です。しかし、日本政府も導入に力を入れるようになった洋上風力発電は、今後さらなる研究開発が進められるでしょう。 関連ブログ:日本と世界各国におけるエネルギーミックス 参考: 風力発電・陸上風力発電 | 株式会社レノバ (renovainc.com) NEDO: 国内初!沖合における洋上風力発電への挑戦―プロジェクト現場レポート―プロジェクト背景 【インタビュー】「将来はヨーロッパで最大の電源に~拡大する風力発電」―加藤仁 氏(前編)|スペシャルコンテンツ|資源エネルギー庁 (meti.go.jp) 洋上風力産業ビジョン(第1次)(案) 概要(PDF) | 国土交通省

  • 製造業での活用が期待されるデジタルツインコンピューティング。IOWNとの関係とは

    製造業での活用が期待されるデジタルツインコンピューティング。IOWNとの関係とは

    近年のデジタル化の進歩は速く、さまざまなモノやコトがデジタル化され、活用されるようになりました。今後は現実世界と現実世界を高精度にデジタル化したサイバー空間、この2つの空間が融合した新たなデジタル社会が到来していると言われています。この新しいデジタル社会実現のため、日本電信電話株式会社(NTT)ではIOWN構想を発表しました。本稿ではIOWN構想について説明、その構成の中でも製造業に活用されることが多いデジタルツインコンピューティングについてご紹介します。 NTTにより発表されたIOWN IOWNとは IOWN とはアイオンと読み、Innovative Optical and Wireless Networkの略称です。2019年にNTTより新しいネットワーク、情報処理基盤の構想として発表されました。光を中心とした技術の活用で、高速大容量通信や膨大な計算リソースなどを可能にします。2024年に仕様を確定し、2030年には実現させることを目指し、研究開発が進められています。 IOWNが発表された背景 AIやIoTなど情報技術の急速な進歩により私たちの生活は大きく変わり、多種多様な価値観が持たれるようになりました。他者への理解を深めるためには他者の立場に立った情報や感覚を得る必要があり、その実現には高精細かつ高感度なセンサの開発が必要です。その高感度センサにより多くの情報を得ることができ、他者の感覚や主観にまで踏み込んだ情報処理が可能になります。そのためには既存のインターネット情報通信システムの限界を超えなくてはいけません。世界では今後もさらなるデータ量が必要と言われており、既存のシステムではいつか限界が訪れるとされています。また、データ量の増加は消費電力の増加も伴います。これらの課題を解決することを目的として、IOWNは発表されました。 IOWNの構成 IOWNはデジタルツインコンピューティング 、オールフォトニクス・ネットワーク、 コグニティブ・ファウンデーションの3つから成り立っています。デジタルツインコンピューティングとは実世界とデジタル世界の掛け合わせによる未来予測などを実現できます。オールフォトニクス・ネットワークはネットワークから端末まで、すべてにフォトニクス(光)ベースの技術を導入したネットワークです。コグニティブ・ファウンデーションはあらゆるものをつなぎ、その制御が可能です。 IOWNにおけるデジタルツインコンピューティングとは ツインとは双子の意味で、デジタルツインコンピューティングとはヒトやモノのデジタル表現により、現実世界のツインをデジタル上に構築することです。今までもデジタルツインの考え方はありました。従来は自動車やロボットなど現実世界の個体をサイバー空間へと落とし込み、分析や予測を行い、その結果を現実世界へアウトプットすることで活用してきました。一方で、デジタルツインコンピューティングは多様なヒトやモノ、さらには産業までデジタルツインで自在にかけ合わせ演算を行います。この技術により、今まではできなかった都市部のヒトと自動車など高精度な総合的組み合わせが可能となり、再現することで未来の予測が可能となります。さらに、物理的な再現だけでなく、ヒトの意思や思考など内面までもデジタル表現する試みが行われています。 オールフォトニクス・ネットワークとコグニティブ・ファウンデーション IOWNの構成する3つの要素である残りの2つについてもご紹介します。 オールフォトニクス・ネットワーク 先にも書いた通り、ネットワークから端末までのすべてにフォトニクスベースの技術を導入したネットワークです。フォトニクスベースの技術により、エレクトロニクスベースの技術では困難とされていた大容量や低消費電力、低遅延の伝送実現などが可能になります。 コグニティブ・ファウンデーション すべてのICTリソースを最適化してつなぐことで、ネットワーク内に必要な情報を流通させる技術です。ネットワークや端末を含め、クラウドやエッジなどあらゆるICTリソースを最適に制御します。 製造業界におけるデジタルツインの活用例 製造業界でもデジタルツインには注目が集まっています。その理由は従来では現実世界で行っていた製造やテストを仮想空間で行えるためです。デジタルツインが製造業界でどのように活用されているのか、一例をご紹介しましょう。今までこれらのICTリソースは個別で管理・運用されていることから、ハイブリッドクラウドやエッジコンピューティングのような高度な分散連携実現の障壁となっていました。 ITの運用に必要な設備をラック1台に一括収納~オールインワンサーバーラック Smart Package 試作品の製作と実験 試作品の製作を仮想空間で行うことで、現実世界で製作する際に発生する人件費や材料費が不要となります。また、もし製作段階で問題がみつかったとしても、仮想空間上で修正や改善が容易に行えます。試作品の実験も仮想空間で環境を再現すれば、現実世界で行うコストの削減が可能です。 ゼネラル・エレクトリックの風力発電 世界最大の総合電気メーカーであるゼネラル・エレクトリックで活用されているのが、風力発電のインフラです。風向きによる発電の最大化や風車の劣化予測と寿命の視覚化などが行われています。 シンガポールのインフラ整備 全国土を3Dバーチャルツイン化し、リアルタイムで都市情報を可視化する「バーチャル・シンガポール」計画を実施しており、インフラ整備に活用されています。インフラ整備後の変化をシミュレーションし、リアルタイムで工事情報や交通状況を共有し、工事の効率化や渋滞の緩和を検証しています。 IOWNとデジタルツインコンピューティングの今後の展望 NTTは2030年の実現を目指し、研究開発を進めています。しかし、IOWNは一企業の力だけで実現できるものではなく、さまざまな業種、さまざまな知識を有した人材の協力が必要です。実際にNTTはインテルコーポレーションとソニーとともにIOWN Global Forumを設立し、IOWNの実現を目指しています。今後もIOWNやデジタルツインコンピューティングについて研究や開発を進め、私たちにとって身近な技術へと進化していくのでしょう。 参考: NTT、IOWNの実現に向けて「デジタルツインコンピューティング構想」を策定 | IoT NEWS IOWN構想とは? その社会的背景と目的|NTT R&D Website (rd.ntt) デジタルツインコンピューティングとはなにか|NTT R&D Website (rd.ntt) IOWNってなに?これまでの常識が変わる「スマート」で「ナチュラル」な未来像 | IOWN | 【POWER OF INNOVATION】世界を変えるNTTの最先端通信テクノロジー | 2020. NTTスペシャルサイト 製造業で拡大するデジタルツイン。拡大する理由と事例をご紹介! | リンクウィズ株式会社 | ソフトウェアによって「ロボット自体が考え、動きを補正する」という新しい価値を提供します。 (linkwiz.co.jp) 実世界の制約を超えて、新しい価値を生み出すヒトのデジタルツイン|NTT R&D Website (rd.ntt)

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