はじめに
安全で信頼性が高く、回復力のあるエネルギーと水の供給は、軍事施設における任務遂行を確保する上で極めて重要です。過去8年間、国防総省の環境技術実証・検証プログラムである環境安全保障技術認証プログラム（ESTCP）は、エネルギー安全保障の向上、予備電源の信頼性強化、長期的な電力系統停電時の重要負荷支援を目的とした革新的技術を導入してきました。 この分野で最も有望な技術の一つがマイクログリッドです。これらのシステムは、メーター背後の運用コストを削減し、公益事業へのサービス提供やエネルギー市場への参加を通じて収益を生み出すことが可能です。
しかしながら、マイクログリッドの導入は、以下の理由により高コストと導入の遅れが障壁となっている：8年間にわたり、環境安全保障技術認証プログラム（ESTCP）——国防総省の環境技術実証・検証プログラム——は、エネルギー安全保障の向上、バックアップ電源の信頼性向上、および長期にわたる電力系統停電時の重要負荷支援を目的とした革新的技術を導入してきた。
この分野で最も有望な技術の一つがマイクログリッドである。これらのシステムは、メーター裏側の運用コストを削減し、電力会社へのサービス提供やエネルギー市場への参加を通じて収益を生み出すことができる。しかし、マイクログリッドの導入は、以下の理由による高コストと導入の遅れによって妨げられている：
- 複数のソフトウェアモデルやツールを必要とする、分断された設計プロセス
- 実地展開前に効果的な設計・解析・試験を実施する能力の欠如
- レガシー機器（「ブラウンフィールド」）と新規機器間の相互運用性の問題
- 柔軟性とモジュール性の欠如により、進化する要件に沿ったアップグレードに対応できない
- 同一設置場所における複数のマイクログリッドを統合・制御する能力の欠如。
2020年5月、ESTCPは統合モデルベース設計プロセス（IMBDP）の実証を目的として、Typhoon 110万ドルの契約を授与した。このモデルベースシステムズエンジニアリング（MBSE）ソリューションは、国防総省デジタルエンジニアリング戦略（2018年）に対応するものであり、プロジェクトのリスク低減と大幅なコスト削減に寄与する。
マイクログリッドは、国防総省施設内の重要負荷へのエネルギー供給の信頼性と回復力を向上させる大きな可能性を秘めている。しかし、初期コストと複雑なシステム統合は、より広範な導入を実現するために克服すべき障壁である。これが、我々がIMBDPのようなプロジェクトに資金を提供してきた主な理由である。
ティム・テトレオ
プログラムマネージャー
ESTCP 設備・エネルギー・水プログラム
ソフトウェア、モデリングライブラリ、および専用コンピューティングハードウェアの組み合わせにより、マイクログリッドの設計、シミュレーション、解析、テスト自動化、およびリアルタイムエミュレーションを実現します。具体的には以下の技術を活用します：
- 拡張された統合ソフトウェア機能群。
- 設置場所に特化した高精度システムモデルであり、既存のエネルギーインフラと提案されたマイクログリッド構成要素を含む。
- 専用コンピューティングハードウェア（リアルタイムエミュレータと呼ばれる）を実際の産業用コントローラと接続したコントローラ・ハードウェア・イン・ザ・ループ（C-HIL）テストベッドにおいて、Typhoon 以下の能力を実証します：
- マイクログリッド設計プロセスを簡素化することで、エンジニアリング作業量を削減し、開発期間を短縮し、品質を向上させ、プロジェクトのベースライン変動を低減します。
- 既存電力システムのモデル変更を費用対効果の高い方法で統合し、変化するミッションに対応して必要な設計解析と検証を実施する。
- 多様な運転モードを費用対効果の高い方法で可視化し、効果的な計画立案、手順開発、試験、検証、および訓練を可能にする。
- 複数のマイクログリッドの相互運用性をモデル化する。
Typhoon 、コンバージ・ストラテジーズの軍事エネルギーレジリエンス触媒（MERC）プロジェクトを通じてIMBDPを実証するため、軍事施設に接続された。同プロジェクトもESTCPの資金提供を受けている。
MERCプログラムは、米軍施設におけるエネルギーレジリエンスプロジェクトを加速させるとともに、MERCパートナー施設における新興エネルギーレジリエンス技術の展開を迅速化する技術移転プラットフォームとして機能する。
メレディス・プリングル
コンバージ・ストラテジーズ合同会社 ディレクター
当該軍事施設は多様な任務を担っている。過去1年間に発令された大統領令は、施設のレジリエンス強化に向けた取り組みを奨励・支援してきた。IMBDP最終実証の完了後、当該軍事施設にはマイクログリッド構築のための完全かつ検証済み、入札可能な計画が提供される。
この連携により、基地内の他のプロジェクトとの協業が実現しました。具体的には、軍事施設の「施設エネルギー計画（IEP）」、エネルギー省（DOE）が資金提供し複数の国立研究所（サンディア国立研究所、ローレンス・バークレー国立研究所、パシフィック・ノースウェスト国立研究所）が主導する「重要インフラ向けエネルギー保証（EACI）」、および基地内のその他のマイクログリッド開発などが挙げられます。
ESTCPの設備耐障害性支援は、新たなツール（負荷流れ解析のためのOpenDSS統合を含む）とTyphoon の性能を組み合わせることで、マイクログリッドの構想から試運転までのプロセスを途切れなく円滑に進められるようにし、その恩恵を一般に還元します。 レジリエンスはまた、新たなツールとTyphoon の力を組み合わせることで、マイクログリッドの構想から試運転までのプロセスを途切れなくシームレスに進められるようにし、その恩恵が一般に還元されるという利点をもたらします。
クレジット
著者 | ジェフ・ジャグロウィッツ
ビジュアル | カール・ミッケイ
編集者 | デボラ・サント
プロジェクトチーム | マット・ベイカー、ジェフ・ジャグロウィッツ、ムリーロ・アルメイダ
