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スマートグリッド・HEMSの要素技術と研究開発具体例|特許・論文・学会データを元にした世界の動向

text by : 編集部
本記事は、スマートグリッド・HEMSについて、アスタミューゼ社作成の『R&D/知財戦略構築向け分析』レポートから一部抜粋した内容となっている。

はじめに

アスタミューゼ社のご紹介

弊社は世界の無形資産・イノベーションを可視化し 社会課題解決と未来創造を実現する、データ・アルゴリズム企業であり、
イノベーション投資の流入に加え、イノベーターの流れを機械的に分析し、データに基づいた成⻑領域を定義している。

本スライド: slideshare
アスタミューゼ株式会社: https://www.astamuse.co.jp/

R&D/知財戦略構築分析レポートのご紹介

アスタミューゼでは今芽吹きつつある黎明期の技術シーズや今後 10 年から 20 年 のスパンで大きく開花すると期待される初動段階の技術市場に重点を置きつつ、生活文化の中に根 付く技術にも光を当て、総じて未来を創る技術分類の網羅に取り組んできた。
このために、国内第一線の知を結集して全世界の論文・特許、国内外の国際会議やシンポジウム、展示会等の情報並びに独自ネットワークによる口コミ情報を活用し、136 の有望成長市場と、40 の 未来技術を選んだ。主にビジネス視点で策定された有望成長 136 市場を対象にしており、本レポートは、『スマートグリッド・HEMS』のR&D/知財戦略構築に特化した内容となっている。

スマートグリッド・HEMS R&D/知財戦略構築分析レポート タイトル スマートグリッド・HEMS
R&D/知財戦略構築分析レポート
レポート
体裁
PDF 日本語
発行元 アスタミューゼ株式会社

事業会社に向けては、イノベーションに関わる経営課題を中心に戦略構築支援/実行支援を実施しており、
・自社の既存事業の優位性がいつまで続くかわからない
・既存事業の成長が踊り場にきているので、使っている技術 を別で活かせる可能性を探りたい
・既に着手している研究開発を続けるべきどうか、もしくは 自社開発ではない方法があるかを含めて検討したい
といった企業のよくあるお悩みを解決している。

研究開発のための概要および現状把握

スマートグリッド(smart grid; 次世代送電網)とは、電力供給側・電力需要者側がともに電力の流れを可視化でき、電力最適化が可能な送電網に関する技術を指す。2009 年には国際標準化ロードマップが策定され、 非常に幅広い技術を含んでいる注目市場といえる。
日本におけるスマートグリッド活用のアプローチとして、スマートグリッドにマイクログリッド(Microgrid; 小規模発電網)をかけあわせた技術への関心が高まっている。マイクログリッドは家庭、オフィスなどの電力需要者の近くに小さな電力供給源を設け、比較的小規模な社会でエネルギーの需要と供給を賄う「地産地消のエネルギーシステム」である。マイクログリッドの長所は、「大規模電力発電所に比べて電力供給源から電力需要者までの距離が短いので送電ロスが少ない点」、「災害時にも電力供給が可能な点」、「太陽光のような再生可能エネルギーと組み合わせやすく環境への影響が軽減できる点」が挙げられる。このほかにもスマートグリッドにより従来の大規模発電所からのエネルギーをより効率的に利用する検討も進められており、例えばスマートメータなどを活用し電力の最大需要を予測する基板技術 AMI(Advanced Metering Infrastructure)などの技術がある。

課題・問題点とその解決事例

米国においては昔から停電が頻発するうえ、 停電箇所を特定・復旧するためには電力需要者側が連絡しなくてはならないという問題がある。そこで近年はこの課題を解決するためスマートグリッド化が検討され、送電状況を可視化することにより停電を未然に防ぎ、また停電箇所の特定もスムーズになることが期待されている。
一方、日本では送電線網はシステム管理されており、仮に停電しても速やかに検知できることから、先述の米国のようなスマートグリッドに対する需要は必ずしも高くはなかったと言える。しかし近年は見直され、特に東日本大震災後、被災地の供給力確保が喫緊の課題という認識が強まった。併せて日本には島嶼部が多いことから、当該地域での電力供給の安定性・持続性の向上を目指す取り組みも活発化してきている。
近年では施設の空調効率を高めるための技術として「EMS; Energy Management System」という IT を利用した電力やガス等のマネジメントシステムが注目されている。EMS の対象施設としては、家、ビル、マンション、工場などがあり、家に関するエネルギー管理システムは、「ホームエネルギー管理システム(HEMS; Home EMS)」と呼ばれている。HEMS サービス事業の例として、三菱電機が提供している家庭内の様々な機器をつなぎ、エネルギーの「創る・蓄える・使う」を効率的に行うマネジメントシステムがある。このサー ビスは 2018 年にアップデートされ、天気予報と過去のデータから太陽光発電量を予測し、空気の熱を利用してお湯を沸かす給湯器に太陽光発電を使うかどうかを人工知能(AI; Artificial Intelligence)が判断するシステムが搭載された。このような AI 技術を用いた HEMS はますます広がるであろう。

要素技術の定義とそのランドスケープ

スマートグリッド・HEMSの要素技術としては、下記のようなものが例としてあげられる。

  • 太陽光発電
  • 風力発電
  • 再生可能エネルギー
  • スマートメータ(通信機能付きの電力量計)
  • 需要と供給のバランス調整・系統安定化
  • 電力の安定供給
  • 通信システムを備えた電力網
  • データ管理
  • 省エネルギー
  • xEMS(監視制御システム)
  • 送電網
  • マイクログリッド(Microgrid; 小規模発電網)
  • スマートコミュニティ
  • 電力の見える化
  • エコキュート
  • 熱電併給(コージェネレーション)
  • ハイブリッド車・電気自動車
  • AMI(Advanced Metering Infrastructure)
  • 超電導
  • 蓄電装置

アスタミューゼ社の『R&D/知財戦略構築向け分析』レポートでは、スマートグリッド・HEMSの基礎となる技術を川上とし、応用技術を川下とした要素技術のランドスケープと、用途・目的ごとに一覧化した詳細技術分類を提供している。

特許・論文・レポートとベンチャー・研究投資の世界動向

アスタミューゼ社では、世界中の無形資産/非財務・イノベーションを可視化するために 機械と人力で様々な情報を収集・統合し、世界最大級のデータベースを構築している。そのデータベースにおけるスマートグリッド・HEMSの2010 年から 2019 年の 10 年間における世界のグラントの資金流入額は総額 $2,000M である。

本レポートでは、
・主な技術・製品・サービスと2030年の市場規模予測
・特許出願件数推移/特許出願国別構成
・世界のスタートアップ設立社数と被投資額の累計/推移
・研究投資の国別動向: グラント採択数と総配分額ランキング
・研究投資の国別動向: 世界/日本のグラント配分額上位25テーマ
を提供している。

最新の技術開発具体例

本レポートでは、スマートグリッド・HEMSにおいて、押さえておくべき最新の技術開発事例を多数紹介している。

技術で収益化/事業貢献するために参考にすべきビジネスモデル

ベンチャービジネスの例としては、 スマートグリッド、エネルギー効率の高い家電、電気自動車およびグリーンテック製品の革新的技術を開発している Greenvity Communications や、 再生可能エネルギー、スマートビルやスマートグリッド・プロジェクトに特化したウェブベースのエネルギー管理プラットフォームを開発している QOS Energy があげられる。
本レポートでは、スマートグリッド・HEMS分野において、技術で収益化/事業貢献するために参考にすべきビジネスモデルを
・世界のベンチャー/スタートアップの設立社数と合計被投資額
・資金調達額上位30社の企業名/企業概要/資金調達額
とともに詳細に記載している。

共同研究/開発パートナーとなる企業・大学

アスタミューゼ社では、アメリカ・中国などの海外を含めた世界中のメーカー/ベンチャー/大学の情報を収集・統合しており、スマートグリッド・HEMSにおいては、
・State Grid Corporation of China(中国国家電網公司)
・Gree Electric Appliances Inc.(珠海格力电器股份有限公司)
・Electric Power Research Institute, Inc.
・ソニー株式会社
・本田技研工業株式会社 Tsinghua University(清華大学)
・トヨタ自動車株式会社
・Southeast University(東南大学)
・三菱電機株式会社
・Samsung Electronics Co., Ltd.
などが主要企業の例としてあげられる。
本レポートでは、スマートグリッド・HEMS分野において、現時点で保有する技術が総合的に優位な企業を各種特許指標から評価し、ランキング形式でリスト化して提供している。

おわりに

本レポートの目次

スマートグリッド・HEMS R&D/知財戦略構築分析レポート表紙 スマートグリッド・HEMS R&D/知財戦略構築分析レポート目次
タイトル スマートグリッド・HEMS
R&D/知財戦略構築分析レポート
レポート
体裁
PDF 日本語
発行元 アスタミューゼ株式会社

会社概要

アスタミューゼ株式会社: https://www.astamuse.co.jp/

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