Share withArticle by: Natthawut Ruengtrakoom, Ph.D.Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineer, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang 建築物内のエネルギー消費の割合を考えると、エネルギー消費の大部分を占めているのは空調システムの運転(Air Conditioning System)に使用されるエネルギーであることが分かりました。いわゆるエネルギーコストは、私達が生活をする環境の空気質を改善し、適切な温度、湿度、気流、清浄度の環境を提供し、私たちの快適な空気環境のために使用されているのです。 大型空調システムは外気(Outside Air)と室内からの還気(Return Air)を混合させ、その空気を冷却し室内へ供給され、私たちが住んでいる室内空気の清浄度を保ってくれます。ただし、混合された外気または新しい空気は、冷却コイルへの冷却負荷(Cooling Load)の一部になります。室内に供給する前に、これらの空気の温度と湿度を下げるための調整が必要。特に、除湿管理は空調システム内の冷却コイルの大きな負担です。したがって、空調システムの全体に係るエネルギー消費量を軽減するためにこの空気の湿度を下げる方法を見つけることは技術者にとってチャレンジな課題となるでしょう。この記事では、省エネ空調システムである外気改善プロセス(Outdoor Air Handling Method)の一部をご紹介したいと思います。すなわちこれは室内に支給される前に外気の湿度（除湿プロセス）を減した上で供給するような省エネ設計商品です。 大型空調システムで使用される外気除湿プロセスの基本については、化学的除湿プロセス(Chemical dehumidification process)および機械的除湿プロセス(Mechanical dehumidification process)という大きく2つの方法に分けられます。ひとつは、「化学的除湿」方式は、除湿剤が中心に使用されます。使用される除湿剤はLi-Br水溶液などの液体状態(Liquid desiccant)、あるいは、活性アルミナ. シリカゲルおよび合成ゼオライトなどの固体の状態(Solid desiccant) を用いられます。化学的除湿プロセスは、機械的除湿プロセスの使用よりもエアコンシステムの効率（成績係数）をますます高効率に冷却することができます。 ただし、設置性及び初期投資の観点から見れば、機械的除湿プロセスを活用する空調システムの方は、最も有効であるため、システム全体の冷却効率を向上する用の機械的除湿方式へ依然として研究および開発の可能性があります。 直接膨張空調装置 (DX system) は、システム性能が向上し続けている、とても興味深い機械的な除湿システムです。図１：DXシステムの基本サイクルを示します。1台の蒸発器を活用のみで外気の温度及び湿度は軽減されます。除湿プロセスでは、外気の温度を凝縮点（露点温度）に到達するまで下げる必要があります。この時点での温度は、室内への供給される空気(Supply Air)の設計度よりも低くなります。したがって、再生用コイルを使用し給気の温度を上げる必要があります。除湿ローターの再生用熱源には圧縮機(Compressor)から出てくる高温スチームなどの排熱から利用されたのです。図２：図1に表示のように、中国からの研究グループ＊が一般的なDXシステム性能を改善モデルとして作成したDXシステムのサイクルをを示します。この除湿システムに追加されているのは2台の蒸発器(Two-stage direct expansion dehumidification)を活用により除湿が行われます。 また、排気コイルも設置され、大気中に放出され排気となる前に冷却効率を向上させる為圧縮機からの冷媒蒸気と室内から吸引された還気との熱交換を行います。室内へ供給する前に外気の改善については、蒸発器の役割は、高温部（HTS）と低温部（LTS）の2つの部分に分けられます。外気は最初にHTS側を通過して一部の温度と湿度を下げます。除湿プロセス（Deep dehumidification）は、従来のDXシステムと同様にLTS側の蒸発器で温度や湿度を抑えれられます。LTS側を通過した空気は、再生用コイルを強制的に通過させ、体感温度(Sensible temperature)を設計値まで上げた上で、室内の空気へ低湿度かつ冷めたい空気を送風します。 研究の結果では、二段直接膨張除湿システムにより従来のDXシステムと比較して、冷却効率（COP）を26％向上させることができることが分かりました。 このように、機械的な除湿システムはまださらなる発展の可能性があります。そして私達が設置製及び初期投資費用を見れば、機械的な除湿システムは、大型の室内空気システムで利用するのが有効だと考えられます。

Share withArticle by : Pornphimol Winyuchakrit (Ph.D.) Sustainable Energy and Low Carbon Research Unit Sirindhorn International Institute of Technology, Thammasat University  「クリーンエネルギー」とは   「クリーンエネルギー」とは、二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質を排出しないエネルギー源のこと。但し、「クリーンエネルギー」と言えば、「再生可能エネルギー」または「代替エネルギー」より極めて広い意味を持つ言葉である。例えば、環境調和型石炭利用によるCO2 発生量低減に役立つシステムをもつクリーンコールテクノロジー、あるいは、二酸化炭素の貯留システムについて述べるとき、それはクリーンエネルギーとも見なされるが、再生可能エネルギーとは呼ばないものである。そのなかでクリーンエネルギーという用語は、代替エネルギーよりもかなり広く、包括的な技術の形で定義している。 今、なぜクリーンエネルギーが必要なのか       今日、世界中でクリーンエネルギーを使用することの重要性について多くの人が認識していることはよく知られています。世界で日常使用への需要増加により、自然界に存在している化石燃料からのエネルギーは継続的に減少していくとの理由があるから。過去から多くの化石燃料の燃焼が大気中に放出され、様々な環境問題を引き起こし、世界の平均気温を上昇させ地球温暖化問題の一因となっていることが指摘されている。自動車から化石燃料を燃焼させることによって主に引き起こされ、粒径2.5ミクロン下の微少粒子状物質または「PM2.5」の濃度が標準値より高く、これらに関する各種汚染物質の問題汚染を起こしている。タイも含む特にタイのバンコクと首都圏、サラブリ、チョンブリ、ラヨーン、ラチャブリー、チェンマイなど、世界中の主要都市部の産業工場で生じる粉塵のほか、自動車の燃焼による排出ガスが増大して汚染が深刻化する。 タイにおけるエネルギー政策の方向とクリーンエネルギーへの技術革新投資       その観点から、世界の各国は環境汚染に影響を与えないようにクリーンエネルギーの使用を促進し、タイを含む世界におけるクリーンエネルギーの継続的な推進に貢献するものだ。過去2～ 3年の間に、タイでのクリーンエネルギー利用の促進は、熱利用のバイオマス発電、太陽熱利用、風力発電および水力発電の活用が焦点を当てた「再生可能エネルギー」および「代替エネルギー」またはAEDPの代替エネルギー開発計画を目指している。過去の期間で、電力の生産するための太陽エネルギーの促進は、かなり成功したと思われる。タイでクリーンエネルギー利用の促進に関する方法がより良い方向性を明快に示している。特に太陽光発電を生み出すために「Solar Roof」を自由に設置するという提案を通してタイのスマートグリッドネットワークの更なる拡大と共に、住民らによるエネルギー供給や生産活動への参加を促進するもの。       また、今年1月末に国家エネルギー政策委員会（NEPC）は、2018-2037年に亘ってタイの電力開発計画、またはPDP2018を承認することを決議した。当初の計画より、太陽光発電の生産量を増加する一方、バイオマス発電、風力発電および水力発電など他の電源の普及促進、発電開始を意図的に遅らせている対応しているもの。代替エネルギー開発・省エネルギー局は、再生可能エネルギーおよび代替エネルギー開発計画（AEDP2018）を新しい電源開発計画「PDP」の内容と一致させるため見直しをしている。このように太陽光発電のエネルギーへの推進方針が定めた事により、エネルギー源から発電するという目標を達成するために、太陽エネルギーの電力生産と太陽エネルギーへの投資市場は以前よりもっと発展する可能性がある。 未来の産業におけるクリーンエネルギー技術への開発傾向       エネルギー生産システムと言えば、言うまでもなくエネルギー貯蔵システムについても討論しなければならないのだ。電気利用者が発電の導入に役割を果たすよう奨励し始めてから電気使用者は、自身の電力消費行動に適した最適な電力消費を管理することができる。そのなかで、エネルギー貯蔵システムが、生み出した余分な電力を一時的に電力貯蔵施設に送電しておき、それを所望の期間に亘り貯蔵することができ、より効率的なエネルギーの使用につながります。このシステムの開発に注目しているのはタイだけではなく、世界中の各国は、再生可能エネルギーやクリーンエネルギーについての開発を同じ方向に向かってプロジェクトを進めていく。       以下の情報により、多くの国では簡単で無限のエネルギー源の理由で主に太陽と風力エネルギーに再生可能エネルギー開発に取り組むことに焦点を当てている。しかし、米国、中国、ベルギーなど、そのような技術開発を進んでいる多くの国々では、代わりにエネルギー貯蔵システムの開発に焦点を当て始めたのです。このように、大量のエネルギーを蓄えて急速に充電することができるエネルギー貯蔵システムの開発は、産業にとって最もチャレンジな課題の１つで、将来に需要の増加を対応するために、生産プロセスシステムの開発及び計画を立てる必要がある。

Share withArticle by: Asst.Prof. Yod Sukamongkol Faculty of Engineering, Ramkhamheang University インダストリアル4.0では、モノのインターネット（IoT）と人工知能（AI）の代替技術が必要です。人工知能は、大規模なデータセットの分析に関連する高度な計算および制御技術の様々な形態を説明するために使用される一般的な用語です。これらの技法は、人間の脳の自然な推論プロセスを模倣しています。現在、AIは、自走車、スマートフォンのユーザー支援、ウェイトレスロボットなど、主に人間のニーズに対応するために使用されています。 AIの特徴 人間的な行動：AIは人間のように行動し、自然な言語を利用してコミュニケーションをとったり、周囲の状態を感知したり、機械学習のように学び、応答することができます。 人間的な思考：AIは人間のように考えることができます。なぜなら、その解析プロセスは、人の神経回路網が人間の脳内の神経系を模倣することを基礎とする数学モデルを使用するからです。 合理的な思考：AIは、データマイニングを基本事例として使用して、論理的、合理的、賢明に分析することができます。 合理的な行動：合理的に考えた後に、AIはリアルタイムの周囲条件によって効率的に反応し、行動することができます。 AIはどのように機能しますか？ AIは、機械が経験から学び、新しい入力に適応し、人間のような作業を実行することを可能にします。これらの技術のおかげで、コンピュータは、大量のデータを処理し、データのパターンを認識することによって特定の作業を達成するように訓練することができます。したがって、AIは大量のデータを高速かつ反復的に処理し、インテリジェントなアルゴリズムと組み合わせ、ソフトウェアがデータ内のパターンや機能から自動的に学習できるようにします。 　　　実際には、AIは多くのデータまたはパラメータセットを必要とし、データマイニング技術を使用して履歴データを検索し、プロセス、機会、ボトルネック、および変動性の問題を特定します。ニューラルネットワークが従来の技術よりも賢明に遺伝的アルゴリズムを用いてデータを分析するため、AIは最良の動作設定点および動作条件を選択することによってプロセスを最小限に抑えることができます。そして、その自己学習は、データマイニングの訓練中に発見された知識を含む人工エキスパートシステムを開発し、ドメインエキスパートの知識と共に最適な条件で高性能マシンの動作を制御します。 AIは工場で省エネルギーにどのように使用されていますか？ 多くのパラメータデータセットがAIの学習に必要であるため、工場で使用されるエネルギーに影響を与えるパラメータを測定するためには、精度と正確なセンサーとスマートメータが必要です。IoT技術とインターネットネットワークシステムはまた、データを送信してAIと通信する必要があります。産業環境で人工知能技術を利用することの正味の結果は、複雑な産業プロセスに影響を及ぼし、最終的に効率的に使用されるエネルギーにつながる要因の改善となることでしょう。 現在、工業省工業省は、センサー、IoT、AIを構成するスマートボイラーシステムの利用を促進する政策を立てています。必要なパラメーターと運転ボイラーの省エネルギーを分析した結果を下表に示します。                 したがって、人工知能技術を使用することにより、ボトルネックの原因となるボイラーの蒸気生産システムにおけるパターン、またはプロセスの変動性の増大による製品品質の低下またはエネルギー使用量およびコストの増加を発見することが可能です。さらに、AIは、水位、蒸気の圧力、蒸気の温度などリアルタイムでのボイラーの動作を制御することによって、事故の危険性を減少させ、AIはボイラー運転の安全性を高めます。さらにAIは、環境に配慮した規制に従った排出量の質と量をコントロールすることもできます。                 AIは、上述したように省エネルギー、エネルギー効率、安全性、環境に優しいなどのメリットがありますが、現時点では、インテリジェントセンサー、高度な制御、監視装置、ソフトウェアプロセスのモデリングとシミュレーション、データストレージとAI管理システムにより、インストールコストが依然として高いため、工場でのAIシステムの実現可能性の検討が必要です。さらに、このAIテクノロジーには、オペレータ、労働者、所有者などの人的資源が準備され、このテクノロジーが実装されたときに効率的に使用できるように教育されなければなりません。

Share withArticle by: Yod Sukamongkol (Ph.D.) Head of Energy Engineering Program Faculty of Engineering, Ramkhamheang University 前世紀以降、集中型電力網は、供給側と呼ばれる大規模発電所（> 100 MW）から需要側への一方向の供給電力として設計されました。これらの施設は通常、消費者から離れた場所にあるため、生成される電圧はステップアップし、伝送損失を減らすことを目的とした高圧送電線のネットワークに接続する必要があります。ラインの最後の数マイルまで、電圧を下げて、複数のエンドユーザーにサービスを提供するために配電ネットワークを介して配電する必要があります。 一般に、従来の発電所施設には、オンデマンドで発電するために簡単に制御および管理できる化石燃料火力発電所、原子力発電所、または水力発電ダムが含まれます。現在の技術により、電力会社は独立して動作し、相互に情報の交換やフィードバックが行われないため、システムに障害が発生する場合があります。 従来の発電所によると、化石燃料は有害な温室効果ガスを放出し、地球温暖化を早め、原子力発電所は危険な環境汚染物質になる可能性があります。今日、エネルギー生成のためのよりクリーンなオプションがあります。無尽蔵でクリーンな太陽エネルギー、風力エネルギー、バイオマス・バイオガス・エネルギーなどの再生可能エネルギーは、興味深い代替発電です。再生可能エネルギー発電など、使用される場所またはその近くで発電するさまざまな技術は、分散型発電を指します。分散システムはローカルネットワーク内に接続してローカルの需要に応えることができます。これはマイクログリッドと呼ばれることもあり、これはメインの電力グリッドシステムにも結び付けられています。電力会社の低電圧配電線に接続すると、分散型発電は、追加の顧客への信頼性の高い電力をサポートし、送電線と配電線に沿った電力損失を削減できます。 マイクログリッドでは、消費者が地域の公益事業から電力を購入し、その後、独自の電力供給システムを介して電力を供給します。一方で、品種発電と負荷需要の間のエネルギー節約はバランスが取れていなければなりません。 電力需要が生成された電力よりもはるかに多い場合、マイクログリッドのコントロールセンターは、メイングリッドからの電力を要求し、供給します。主電源グリッドから独立して動作できるマイクログリッドは、「島」と呼ばれることもあります。それらは、遠隔地の農村地域に、グリーンでローカルに生成されたエネルギーの安全で信頼できる供給を提供します。しかし、これはマイクログリッドの唯一の応用分野ではありません。マイクログリッドは産業および住宅環境でも一般的になりつつあります。 他のアプリケーションと同じように、マイクログリッドは大規模な工業用および商業用複合施設が電気エネルギーを自給自足できるようにすることもできます。今日、特にタイでは、ソーラールーフトップは工場の屋根に設置された有名な発電システムであり、プロシューマー（プロの消費者）になる独自の需要を満たすために発電します。顧客の観点から見た付加価値には、エネルギー費用の低価格、信頼できるエネルギー供給、環境に優しい発電が含まれます。Provincial Electricity Authority（PEA）は、プロシューマーがメイングリッドにフィードバックすることをまだ許可していないため、ソーラールーフトップシステムは、消費に合わせて生成される容量を設計し、電力はグリッドに逆戻りしません。 実際、エネルギー省は、マイクログリッド、送電システム、配電システムの開発などタイB.C.2015-2036でスマートグリッドロードマップの開発を計画しています。 このロードマップの主な目的は、エネルギーセキュリティ、弾力性、排出削減などの利点があるため、再生可能技術の導入を促進することです。政策とインセンティブは場所によって大きく異なるため、分散型発電プロジェクトの経済的魅力も異なります。さらに、分散型発電ユーティリティは、その動作をスマート通信技術と調整する必要があるため、電力グリッドシステムの効率と信頼性が向上します。 次に、産業部門の場合、投資家は工場にソーラールーフトップシステムの最大容量を設置できます。独自の低コストの電気を使用した後、残りの部分はマイクログリッドへの配送により収入として回すことができます。これにより、送信電力の損失を最小限に抑え、生成される効率を高め、所有者により多くの利益をもたらすことができます。ただし、産業部門は、ソーラールーフトップシステム、スマートデバイステクノロジーなどの必要なさらなる技術で投資家、所有者、管理者、役員などの利害関係者を奨励することにより、モノのインターネット通信およびピアツーピアブロックチェーンテクノロジーなど利用可能なマイクログリッドから利益を得る準備を整え、準備する必要があります。  

Share with自動車、輸送、および産業の使用による世界の総エネルギーは、平均エネルギーの約16,000 GW4であり、これは膨大な量のエネルギー消費です。したがって、化石エネルギーの使用による環境汚染の排出を削減するには、環境に優しい代替エネルギー源を見つけることが不可欠です。太陽エネルギーは、需要に対して十分な潜在的なエネルギー源です。10％の太陽電池の効率を考慮し、太陽電池パネルで全体の土地面積の1〜2％だけを使用する場合、全世界に電力を供給するのに必要な量よりもまだ何倍もあります。今日普及している太陽電池の技術はシリコン半導体から製造された不透明な太陽電池であるため、不透明な太陽電池パネルを設置する主な問題は、十分な太陽電池パネルを設置するために大きな面積を使用することです。ソーラーパネルの設置エリアは、土地にソーラーパネルを設置したり、ソーラールーフトップを設置したりするなど、大きなオープンスペースでなければなりません。地上またはソーラーファームでのソーラーパネルの設置位置のほとんどは、実際の使用場所から遠く離れていることが多く、エネルギー供給の損失につながります。さらに、ソーラーファームの設置は、農業または森林地域の使用に対する脅威となる可能性もあります。また、屋根へのソーラーパネルの設置は、建物の表面から十分に活用されていません。 透明な太陽電池技術は、あらゆる種類のガラス製品に適用可能です。したがって、従来の太陽電池の設置面積の制限を排除した技術です。透明な太陽電池は、建物のガラス、自動車のフロントガラス、スマートモバイルスクリーン、タブレット、または時計に取り付けることができます。大都市のさまざまな建物のすべてのガラス面に透明な太陽電池が設置されている場合、建物は小さな電力計画になり、建物自体で使用する電力を生成したり、送電網で共有したりできます。透明な太陽電池である自動車のガラスから生成された電気は、エンジンの負荷を軽くするために使用できる。これにより、数キロメートルの走行距離を伸ばすことができます。画面上の透明な太陽電池により、モバイルデバイス、スマートフォン、タブレット、または時計を日中より長く使用できます。また、ソーラーファームの農業地域への影響については、透明な太陽電池を適用して温室を作成し、植物を栽培することもできます。 透明な太陽電池は、色素増感太陽電池を備えたガラスコーティング技術であり、可視光の透過率を最適化すると同時に、電力変換用の紫外（UV）および（図1に示すとおり）電力変換用近赤外（NIR）光スペクトルの波長選択吸収を最大化することを目的としています 。したがって、透明な太陽電池はガラス窓と太陽電池の両方として機能し、同時に発電します。 透明な太陽電池は2種類に分類されます；非波長選択技術は、可視光を含む幅広い太陽光スペクトルを吸収し、また0〜50％の限られた平均可視透過率（AVT）、または、可視光が吸収される方法に応じて、50〜90％のAVTを達成する波長選択アプローチを実現します。 以下の表1は、製造方法に基づいた各透明太陽電池をまとめたものです。スクリーン印刷色素増感太陽電池（DSSC）、電気泳動堆積（EPD）、および浸漬コーティングはすべて、フッ素ドープ酸化スズ/インジウムドープ酸化スズ（FTO / ITO）ガラス上に二酸化チタン（TiO2）の薄膜を堆積する方法です。スクリーン印刷では、透明度はスクリーンメッシュデザインによって制御されます。波長を選択できる透明な太陽電池の場合、UVおよびNIR光スペクトルを吸収し、構造体を介して可視光を透過することに焦点を当てた近赤外有機光起電力（OPV）などの効率が低く、透明発光太陽電池（TLSC）、ポリマー太陽電池は、NIRポリマー材料とPCBMのヘテロ接合構造を有している。半透明太陽電池は、量子ドット太陽電池、ペロブスカイト、タンデム半透明ペロブスカイトなど、低透明性が必要な用途に適しています。 透明な太陽電池は、不透明な前の太陽電池の設置面積の制限を通過しましたが、実際の効率は未だ非常に低いです。したがって、この非常に低い効率は、商業用途で透明太陽電池を使用することが未だにできない重要な要因です。透明な太陽電池技術の80％以上はまだ開発中であり、次のイノベーターなどの市場のPVと互換性を持たせるためには、さらなる改善が必要です。Brite Solar –温室農業の変化を目標に提供しています。Onyx Solar –は、特定の色、形、透明度を選択できる見事な建築デザインで完全にカスタマイズ可能なソーラーガラスを提供します。Physee – PowerWindowを生成する。これは、窓の周囲に不透明な太陽電池パネルを配置するだけで、透明な太陽電池を作成する困難を回避します。 PowerWindowを使用すると、ユーザーはウィンドウ上のUSBから直接デバイスを充電できる。また、システムにはアプリでアクセス可能であり、各ウィンドウのパフォーマンスをレポートし、外部の気象条件を常に監視し、それに応じて適応する。MIT卒業生によって設立されたユビキタスエネルギーは、窓に置くことができる薄いプラスチックのような材料として透明な太陽電池を研究開発することを目的としています。この技術は、今後5年間で電子機器などの小さなアプリケーションに対応できることが期待されています。2これまでのところ、ユビキタスエナジーは、厚さ1000分の1ミリ未満のフィルムで、90パーセントの透明度と10パーセントの効率を達成することに成功しています。3 Pachern Jansa (Asst.Prof.) – School of Engineering, Sripatum University 1 Alaa A.F. Husain et. all “A review of transparent solar photovoltaic technologies”. Renewable and Sustainable Energy Reviews vol.94 (2018) pp.779–791 2 Edgar A. Gunther “Making PV transparent: […]