神奈川工科大学 スマートハウス研究センターでは、経済産業省の支援を受けて、一般社団法人エコーネットコンソーシアムと連携し、スマートハウスの家電機器を制御する日本発の通信規格であるECHONET Liteの国際標準化活動を行ってきました。現在は、国際標準規格として採用されており、既に省エネ住宅での標準実装などにより、1.3億台以上の機器が導入されています。

これまで住宅の家電機器や設備機器は省エネ化を進めてきましたが、カーボンニュートラル実現には、さらに再生可能エネルギーの活用が不可欠となります。そのためには再生可能エネルギーを創り出したり貯めたり、他の機器と連携して機器制御を行うことが重要になってきます。そのための重要な通信技術がECHONET Liteです。

今回はECHONET Lite機器を活用したリンナイ株式会社との共同研究成果をご紹介します。

寒冷地(北海道)におけるDRへの貢献に関する検証を実施

今回の研究では、全国平均と比較して暖房需要の割合が高い、北海道の特性を考慮した上でのDRに関する検証を行いました。図1のとおり、北海道ではエネルギー消費量の約半分が暖房需要となっています。

図1. 地方別世帯当たり年間用途別エネルギー消費構成比
※第43回エネルギー・資源学会研究発表会の内容をもとに作成されたもの

さらに暖房熱源には灯油など化石燃料使用が多いことから、ヒートポンプ化(電化)の余地も大きいなど、北海道特有のエネルギー事情があります。
今回の実証では、リンナイ社製のハイブリッド冷暖房・給湯システム(※4)を用いてDRへの貢献に関する検証を行いました。ハイブリッド冷暖房・給湯システムとは、ヒートポンプユニットとガス給湯暖房熱源機で構成され、家庭内全室の温水式暖房と、リビングルームなど2～3部屋の冷房、そして、給湯やお風呂への湯はりまで、1つのシステムで対応する製品です。

なお、DRとは、消費者が賢く電力使用量を制御することで、電力需要パターンを変化させることです。これにより、電力の需要と供給のバランスをとることができます。またDRは、需要制御のパターンによって、需要を減らす（抑制する）「下げDR」と、需要を増やす（創出する）「上げDR」の二つに区分されます(図2)。

図2. DRの種類(出典：資源エネルギー庁)

本研究では北海道札幌市の調査世帯にてハイブリッド冷暖房・給湯システムやHEMSコントローラーなどを設置し、ECHONET Lite通信で様々なデータを収集しました(図3)。

図3. 機器設置構成(左)とECHONET Lite通信で取得するデータ一覧

今回の研究では、冬場の暖房需要に対して、上げDRと下げDRの制御量比較 を中心に検証を行いました。上げ DRを推進することにより、環境保護やエネルギーの効率向上といった社会的コストの削減につながります。また下げDRについては、大規模停電など非常時での電力供給の安定化に貢献することが期待できます。
研究内容の詳細に関しては下記URLにて論文が公開されております。ご興味のある方は是非こちらもご覧下さい。

スマートハウス研究センターでは今後も、本研究を通じてさまざまな企業との連携を推進していきます。

※1　IoT：モノ(物)のインターネット。家電製品も含め様々な機器をネットワーク化すること。例えばエアコンだと、本来空間の空質をコントロールする機能をもっているが、エアコンが取得している外気温や室内温度の情報と、外部の天気情報を利用して最適な制御をするなどが挙げられる。このようにインターネットで様々なモノが繋がることで新しい価値を生み出すことが期待されています。

※2　ECHONET Lite：異なる企業が提供するIoT家電、住宅設備、創エネ・蓄エネ設備での情報のやり取りを可能にするための"共通のことば"。インターネットを通じて様々なメーカーのIoT家電、住宅設備、創エネ・蓄エネ設備を制御するには、同じインターフェース（共通のことば）が搭載されている必要があります。その役割を果たす通信規格がECHONET Liteです。ECHONET LiteはISO/IEO14543-4-3およびIEC62394として国際標準規格登録されています。

※3 ディマンド・リスポンス（DR）とは、消費者が賢く電力使用量を制御することで、
電力需給バランスを調整するための仕組みです。詳細は下記資源エネルギー庁Webサイトをご確認ください。

※4 ハイブリッド冷暖房・給湯システムの紹介ページ(リンナイ社Ｗｅｂサイト)