産業分野におけるエネルギー効率化対策

二酸化炭素 (CO2) の排出は、地球温暖化の主な原因のひとつです。石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料が燃焼されて発電が行われたり、産業プロセスで燃料が使用されたり、自動車やトラックが道路を走ったり、航空機が空を飛んだり、私たちの家が暖められたりする際に、二酸化炭素が排出されます。

地球温暖化の危機を回避するには、経済活動のあらゆる側面から排出量を大幅に削減する必要があります。そのため、メーカー各社は自社の業務をよりエネルギー効率の高いものにしようとしています。産業用エネルギー効率化促進策がどのように排出量を削減しているか、本記事の内容をご確認ください。

二酸化炭素の排出量が多い国々について見てみると、最も工業化が進んだ国々、すなわち日本、中国を含むアジア、米国、ヨーロッパ諸国が主な原因となっています。これらの国々（およびその他の国々）の製造業者は、気候変動対策において非常に重要な役割を担っており、世界の産業が世界の温室効果ガス排出量の約24.2%を占めています。最も汚染の激しい産業部門は以下の通りです。

• 化学・石油化学
• 鉄鋼
• 食品・たばこ製造
• 非鉄金属（アルミニウムなど）製造
• 紙・パルプ
• 機械製造
• その他産業（採掘、建設、繊維、木材生産など）

メーカーはすでに温室効果ガスを大幅に削減するために大きな一歩を踏み出しています。例えば、日本では、製造業による排出量は1990年と比較して約30%減少しています。しかし、まだまだやらなければならないことはたくさんあります。日本やヨーロッパを含む世界では2050年までに正味排出量をゼロにするという目標（カーボンニュートラル）を掲げており、そのためには産業部門でさらに削減を行う必要があり、企業がこれまで経験したことのないレベルのエネルギー効率が求められます。これは、発電、輸送、熱の脱炭素化の取り組みと並行して行われるものです。

特にエネルギー集約型の産業には、セメント生産、石油・ガス、鉄鋼・肥料生産などが挙げられます。これらの産業が特にエネルギー集約型であることが、脱炭素化を困難にしています。しかし、役立つテクノロジーは数多く存在します。これには、エネルギー効率の高い冷暖房、再生可能電力、バイオマスや水素などの再生可能燃料、さらには石油や天然ガスに依存していた工程の電化が含まれます。もちろん、炭素回収・貯留（CCS）など、まだ実用化の初期段階にあるテクノロジーも含まれます。しかし、CO2排出削減のもう一つの重要な手段はエネルギー効率です。多くの消費者が電気やガスを節約することで電気代を抑えているように、産業企業も同様の方法を取ることができます。エネルギー効率は、産業ビジネスにおける脱炭素化を常識的な方法で実現し、かつコスト削減も可能にする利点があります。例えば、LED照明のエネルギー効率システムを導入することで、エネルギー消費を劇的に削減できる可能性があります。また、蒸気や温水のネットワークの断熱性を高めたり、圧縮空気を使用するシステムの漏れを制御して圧力を最適化したりすることも、エネルギー効率を高める迅速な方法となり得ます。さらに、メーカーは従業員の行動を変えることでエネルギー需要を削減することも検討できます。このようなプロジェクトは、排出量を削減するだけでなく、投資収益率も高い傾向があります。なぜなら、従業員に照明やコンピューターの電源を切るよう促す取り組みは、実施コストがほとんどかからないからです。

メンテナンスの専門家やエンジニアは、さまざまな技術を採用することで工場のエネルギー効率を向上させることができます。一般的なエネルギー効率システムをいくつか見てみましょう：

産業大手ABBによると、電気モーターは世界の電力の約45%を消費しています。エネルギー効率の高い電気モーターを採用すれば、世界の電力消費を約10%削減できる可能性があるという。つまり、保守エンジニアが気候変動対策に貢献できる方法のひとつは、こうした新しいエネルギー効率の高いモーター設計を採用することです（エネルギー効率の高いモーターは、消費電力に対する機械出力が大きいです）。

国際電気標準会議（IEC）は、120Wから1,000kWまでの単速電気モーターの効率を4つのクラスに分類することで、このプロセスをよりシンプルにしました。IE1、IE2、IE3、IE4（標準効率、高効率、プレミアム効率、スーパープレミアム効率）です。

保守技術者やエンジニアがIE3電動モーターを指定した場合、約96%の効率が達成でき、IE4設計では約97%の効率が達成できます。実際、IE4のエネルギー効率の高いモーターを指定することで、エンジニアは効率の低いモーターと同じ量の作業を行うために必要な電力消費量を削減し、工場の二酸化炭素排出量を減少させることができます。

製造工場の周囲温度を維持するために、空調システムは大量の電力を消費しており、世界の電力消費量の10%、排出量の約4%を占めています。そのため、暖房、換気、空調設備の効率を高めることは、大きな可能性を秘めています。

HVACシステムのエネルギー効率を改善するために、エンジニアやメンテナンス担当者が取るべき対策には、次のようなものがあります。

1. システム内の漏れをチェックすること 特に冷媒の漏れは、強力な温室効果ガスを放出するため、定期的な確認が必要です。
2. 定期的なメンテナンスをスケジュールすること HVACシステムの効率を維持するためには、定期的なメンテナンスが重要です。フィルターの清掃や交換、ダクトの点検を含めたメンテナンスを行うことで、エネルギー消費を抑えることができます。
3. システムの適切なサイズ確認 サイズが過剰なHVACユニットは、必要以上に電力を消費します。システムが建物の大きさや使用用途に適したものであるかを確認することが、エネルギー効率向上につながります。
4. 可変速ファンやモーターの使用 可変速ファンやモーターを使用することで、システムが必要な負荷に合わせて運転するため、エネルギー消費を抑えながら効率的に動作させることが可能です。

HVACシステムの空気フィルターは適切に機能していますか？定期的なフィルターのチェックと交換は、エネルギー効率を向上させ、システム全体のパフォーマンスを維持するために不可欠です。

ガスタービンは、化学、セメント製造、石油・ガス、金属・鉱業などの産業分野で一般的に使用されています。タービンが燃料の純入力エネルギーから作り出す仕事の割合が、その効率の尺度となります。効率的なガスタービンは、少ない燃料でより多くの仕事を作り出します。ガスタービンの大手メーカーは、最新の技術を駆使して、二酸化炭素だけでなく一酸化炭素や窒素酸化物など、多くの有害ガスの排出量を削減しています。また、工場規模では、温室効果ガスの排出量を削減しながら効率を向上させるためのメーカー向けガスタービン技術の開発も進めています。

デジタル技術は膨大なエネルギーを消費しますが、同時に排出量を削減する可能性も秘めています。センサーとソフトウェアのネットワークが空調システムを制御し、無人のエリアではエネルギー消費を抑えるビル管理におけるエネルギー効率化はその一例です。また、センサーを使用して、時間帯や天候に応じて照明の明るさを最適化するスマート照明もその一例です。さらに、AIはエネルギーを節約するために産業プロセスを最適化するツールとしても大きな可能性を秘めています。

大きな敷地面積を持つ大規模な製造施設では、生産設備や適切な環境条件の維持に多くのエネルギーが消費されることがよくあります。大規模な製造業者は、新しい機械の初期費用がそのライフサイクルで消費されるエネルギー量と比較すると、非常に少ない場合が多いことを考慮すべきです。したがって、設備を入れ替える際にエネルギー効率の高い機械を選ぶことは、良い投資となります。

実際、二酸化炭素排出量の削減とコスト削減は、たとえ新技術への先行投資が必要だとしても、大規模な製造業者にとっては両立可能なものです。エネルギー効率化プロジェクトの投資収益率を算出するには、コストと予測される長期的な節約額を比較します。節約額をコストで割って、結果をパーセンテージで表し、投資収益率を算出します。

Energy Saving Trustは、中小のエンジニアリング企業でも、いくつかの簡単なエネルギー効率化対策を実施することで、最大で請求額の4分の1を削減できると述べています。中小企業連盟は、エネルギー使用量のデータを収集することから始め、スマートメーターやLED照明の導入、新しい断熱材の取り付けを検討するなど、さまざまな対策を導入することを推奨しています。

産業におけるエネルギー効率の改善に関するアイデアをお探しですか？以下のことを試してみてはいかがでしょうか。

• エネルギー管理基準の導入（ISO 50001は、エネルギー効率による二酸化炭素削減手段を提供します）
• エネルギーの無駄を減らすための適切な設備の維持
• 業務の継続的な改善
• 必要のない照明の消灯
• 従業員がいる時間帯のみ、タイマーを使用して建物の暖房や冷房を行う
• 古い暖房および冷房システムをエネルギー効率の高いモデルに交換

このような実際的な対策を講じることで、工場のエネルギー消費を改善し、コスト削減だけでなく、より良い世界を実現することができます。そして、それは一刻の猶予もありません。英国エネルギー研究センターによると、1990年以降、英国ではCO2削減が進んでいるにもかかわらず、2020年の英国の製造業による排出量は48,350,000トンに上りました。2050年のネットゼロ排出量目標に向かって突き進むには、まだまだやらなければならないことがたくさんあります。

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