はじめに ｜持続可能なエネルギーの台頭
技術の進歩と経済動向のおかげで、住宅における持続可能なエネルギーとエネルギー回復力に対する需要は、過去10年間で大幅に高まっている。太陽光発電やエネルギー貯蔵などの分散型エネルギー資源（DER）を取得する住宅所有者も増えている。
こうしたトレンドは、こうした家庭用エネルギー・ソリューションや、集中型送電網から独立して機能するマイクログリッドへの投資と進歩によってもたらされている。さらに、山火事や暴風雨などの異常気象に端を発した、気候変動に起因する停電や公共安全のための電力供給停止が増加していることも、このトレンドを後押ししている。さらに、州や連邦政府は、新インフレ削減法などのさまざまな制度により、クリーン・エネルギーへの投資に多くの税制優遇措置を提供している。
家庭用DERへの移行は、エネルギー資源の捉え方と管理方法の重大な転換を意味する。かつては単なる輸送手段と考えられていた電気自動車（EV）も、今やエネルギー革命の一部となっている。EVは移動可能なバッテリーとして機能し、消費者は需要の多い時間帯に家庭や送電網に蓄電されたエネルギーを供給することで、エネルギー市場に参加することができる。
家庭用DERの人気が高まっているのは偶然ではない。DERには、従来の資源を凌駕する数多くの利点がある。
概要 ｜家庭における分散型エネルギー資源の利点と課題
DERは中央電源への依存度を下げ、停電やその他の気象関連事象の影響を軽減することができる。さらにDERは、エネルギーが使用される場所の近くで発電されるため、送配電ロスを削減することができる。さらに、DERによって、住宅所有者はエネルギー市場で積極的な役割を果たすことができる。余剰電力を蓄え、緊急時やコスト管理に使ったり、送電網に売ったりすることができる。
このような利点は、DERの継続的な導入に説得力を与える。しかし、こうしたメリットには、特にメーカー、電力会社、システム・インテグレーターにとっての課題も伴う。
これらのテクノロジーは、進歩という観点からは非常にエキサイティングなものだ。しかし、その反面、これらのソリューションを提供するメーカーにとっては、新たな挑戦が待ち受けている。
アンドリュー・セラーズ
Typhoon HILのソリューション・マネージャー
例えば、DERシステムには統合が必要なコントローラーが多数存在することが多い。それらが一緒に動作できるかどうか、システム全体をどのように構成しテストすべきかを決定することが重要である。
ソリューション ｜ハードウェア・イン・ザ・ループが住宅用分散型エネルギーの課題解決に貢献
上記の課題を解決するために用いられる測定・試験ソリューションの1つが、HIL（Hardware-in-the-Loop）シミュレーションである。HILは、設計や製品のライフサイクルのさまざまな段階で、住宅用エネルギーシステムのコントローラをテストし、検証します。
制御システムのテストは、従来、現場の物理的な機器、完全なシステム、あるいは研究室のテストベッド上で行われてきた。これは高価で非効率的であり、安全でない可能性があります。
HILテストでは、コンピュータモデルが物理的なプラントの代わりとなり、シミュレータ上でリアルタイムに実行されます。HILシミュレーションは、プラントとそのダイナミクスをリアルタイムで正確に再現することができ、コントローラのテストと検証に現実的でインタラクティブな環境を提供します。
HILシミュレーションは、メーカーが住宅用DERやマイクログリッドに適したシステムを設計できるよう、より安全で迅速かつ包括的なテストを提供するとともに、電力会社がDERを統合する際の要件を満たせるよう支援します。
電力会社は、変化するエネルギー情勢において重要な役割を担っており、家庭用エネルギー資源が適切な電力品質や力率を提供し、グリッドサービスを供給するなど、さまざまな要件を満たすことを保証する責任を負っています。HILシミュレーションは、事前認証試験に役立ち、コンポーネントが現行の規格や規制に準拠していることを保証します。
OEM（相手先ブランド製造）やシステムインテグレータにとって、HILシミュレーションは極めて重要なツールです。これによってOEMは、急成長する家庭用DER市場向けに適応性と互換性のあるソリューションを作成し、さまざまなアプリケーションや複雑なシステムで製品がシームレスに動作するようにすることができます。
HILテストの重要性｜多様なDER製品の互換性を確保するために
これらの個々の製品を製造するメーカーは、本来の環境で動作し、他のコントローラーが存在するシステムにも適応でき、なおかつ互いに動作可能な製品を製造する必要がある。
アンドリュー・セラーズ
これは、柔軟で互換性のあるシステムを設計する上で最も重要な課題のひとつである。ソーラーパネルや風力タービンから蓄電池やEVまで、DER技術の多様性を考えると、これらの多様なリソースをシームレスに統合することは複雑な課題である。さらに、メーカー各社は、従来のグリッド・システムと最新のインテリジェント・グリッド・テクノロジーの両方を含め、製品同士の互換性や既存のエネルギー・インフラとの互換性を確保しなければならない。
メーカーはまた、急速に変化するエネルギー分野の規格や規制にも対応しなければならない。DER技術が進化するにつれ、その設計、統合、運用を規定する基準も進化している。このような変化に対応し、製品のコンプライアンスを確保するために、OEMは継続的な研究、開発、テストに取り組まなければならない。
DER技術を採用する住宅所有者が増える中、OEMは多様な要件に対応し、既存のエネルギー・インフラと統合できる汎用性の高いソリューションを設計しなければならない。
HILテストの利点｜問題の特定、コストの削減、市場投入までの時間の短縮
複数のシステム間の複雑な相互作用をシミュレートできるHILテストは、システムの互換性と相互運用性を効果的に検証します。
これによって、より徹底的なテストが可能になる。他のメーカーのコントローラーを社内で使用することもできます。「さまざまな環境でテストできるので、テスト条件を自由に変えることができます。
開発コストの削減から市場投入までのサイクルの短縮まで、そのメリットは多岐にわたる。
HILテストの実用的なアプリケーションは多岐にわたる。例えば、HILは、太陽光発電やEVなどの住宅用エネルギーシステムにおけるコントローラの性能を検証したり、規格や規制への準拠を保証するためにコンポーネントを事前認証したりすることができます。
結論 ｜住宅所有者がエネルギー転換のメリットを実感できるよう支援する
電化や家庭用マイクログリッド、EVの台頭による家庭用エネルギー使用の増加は、変革の波をもたらしつつある。
こうしたソリューションを住宅用に設計することで、従来のマイクログリッドにはない新たな要件が加わる。
アンドリュー・セラーズ
変革の波は、前例のないレベルの信頼性、効率性、エネルギー市場への消費者参加をもたらす。
HILシミュレーションは、設計や製品ライフサイクルのさまざまな段階において、より安全で迅速かつ包括的なテストを提供し、この移行を加速するのに役立ちます。HILシミュレーションは、メーカーが適応性と互換性に優れたシステムを設計し、シームレスなエンドユーザーエクスペリエンスを実現するのに役立ちます。
家庭用市場でDERを効果的に活用するには、HILシミュレーションのような先進的なツールやソリューションを適用することが重要です。これは、より持続可能で強靭な、消費者志向のエネルギーの未来を育むための重要な一歩です。
クレジット
テキスト ｜リサ・コーン
ビジュアル ｜ミリカ・オブラドヴィッチ、カール・ミッケイ
テクニカルエディター｜アンドリュー・セラーズ
ブログエディター ｜デボラ・サント
