発電設備およびエネルギーインフラにおけるエネルギー効率と性能の最適化

エネルギー効率と性能の向上は、エネルギーバリューチェーン全体における重要な経営課題となっています。その背景にある要因は明確であり、その影響は年々大きくなっています。

• 電力需要の拡大：電力需要は年間3～4％を超えるペースで増加しており、総エネルギー需要の2.5倍以上の速度で伸びています。
• インフラの信頼性への負荷増大：電化の進展と天候に左右される発電の増加により、インフラの安定運用が一層難しくなっています。
• 事業環境の厳しさの高まり：設備運用事業者は、収益性への圧力や規制強化の中で、コスト、設備稼働率、持続可能性の両立を求められています。
• デジタル化の進展：リアルタイムデータに基づく迅速な意思決定への期待が高まっています。

同時に、電力システムの信頼性に関する課題も深刻化しています。電化の進展に加え、天候に左右される再生可能エネルギー発電や異常気象の増加によって、電力システム全体の変動性は高まっています。一方で、データセンターの急速な拡大により、新たな大規模電力需要も生まれています。こうした需要は、2030年までに世界の電力需要増加分の約10％を占めると予測されており、その消費量は現在の2倍以上に増加すると見込まれています。 .

プラント運営者やインフラ所有者にとって、最適化はもはや個別の効率改善施策だけでは十分ではありません。システムの挙動や設備性能、プロセス条件を継続的に把握し、適切に管理していくことが求められています。

1. 信頼性と設備稼働率：重要エネルギーインフラには高い可用性が求められます。設備停止は、産業活動や社会インフラ、さらには電力系統の安定性にも影響を及ぼす可能性があります。異常気象の増加や負荷パターンの変化によって新たな信頼性リスクが生じる中、電力システムのレジリエンス強化がますます重要になっています。
2. エネルギー効率：効率向上は、エネルギー損失の抑制、機器への熱的・機械的負荷の低減、保守作業や故障の削減を通じて、運用コストやエネルギーの無駄、システム負荷の低減につながります。 こうした効果は、持続可能性目標の達成を支援するとともに、競争力やリソース計画の改善にも貢献します。一方で、さらなる改善が求められており、継続的な運用最適化の重要性はますます高まっています 。
3. 運転状況の可視化：最適化には、意思決定に活用できるデータが不可欠です。特に分散型設備やエネルギー多消費型の運用では、実際の運転条件下でシステムがどのように機能しているかを正確に把握できることが求められます。
4. 変化する需要へのレジリエンス：重要なエネルギーシステムでは、変動する負荷やインフラ上の制約、分散化が進む運用環境への対応がますます必要になっています。正確な測定は、こうした変化する状況を迅速に把握し、より適切な制御を実現するうえで重要な役割を果たします。

測定は、エネルギー最適化を実現するための基盤です。エネルギーがどこで消費され、どこで損失が発生しているのか、またプロセス性能をどこで改善できるのかを把握するうえで重要な役割を果たします。

• 流量測定：燃料や加熱・冷却プロセスで使用される流体の管理  
• 温度測定：効率的な熱伝達と安定したプロセス運転の実現 
• 圧力測定：設備性能の監視と安定した制御の実現 
• レベル測定：貯蔵管理、プロセスの連続運転、需給バランスの維持 
• 液体分析：流体品質の管理、熱伝達効率の向上、安定したプロセス条件の維持

• エネルギー使用状況、損失、プロセス性能の可視化
• 非効率な箇所や最適化余地の早期特定
• 設備およびプロセス全体にわたる安定した性能の維持
• 無駄を抑えたエネルギーやユーティリティの効率的な利用
• データに基づく迅速かつ確実な運転判断

システム全体で見ると、これらの機能は、国際エネルギー機関（IEA）が現代の電力・エネルギーインフラに求めるレジリエンスの強化を支えるものです。

最適化とは、単にエネルギー消費を削減することではありません。インフラ全体の性能向上を通じて、安定運転や信頼性の確保、長期的な効率改善を実現することでもあります。

• 安定した運転条件の維持
• 不要なプロセス変動の低減
• 予知保全および状態基準保全の支援
• 設備利用率とライフサイクル全体の性能向上
• 設備稼働率の向上

こうした取組みは、設備の老朽化や需要パターンの変化、さらには設備稼働率への要求の高まりに直面するインフラ運営事業者にとって、ますます重要になっています。

こうした課題に対応するため、運用事業者はEndress+Hauserのプロセスエキスパートと連携し、設置済み機器全体にわたる保全活動を管理・最適化することで、総合設備効率（OEE）の向上を図ることができます。緊密な協働を通じて、性能向上、リスク低減、運用コスト削減の最適なバランスを実現し、安定したシステム出力と信頼性の確保を目指します。

Endress+Hauserは、有資格の専門人材と実績あるプロセスノウハウにより、重要な計装機器の保全戦略の計画、実行、継続的な改善を支援します。これには、保全業務プロセスの管理、測定精度の確保に加え、冷却設備やエネルギーインフラのライフサイクル全体を通じたコンプライアンスおよび安全要件への対応支援が含まれます。

計装分野における専門知識と測定データを活用することで、運用事業者はプロセス効率の向上、手作業の削減、長期的な設備管理に向けたより的確な意思決定を実現できます。これにより、問題発生後に対応する保全から、性能向上を重視した体系的な保全戦略へと移行でき、システム可用性の向上と運用リスクの低減につながります。

エネルギー効率と性能最適化の重要性を示す代表的な例のひとつが、データセンターによる電力需要の急増です。データセンターは、電力とエネルギーに関する議論の中心的な存在になりつつあります。演算処理に大量の電力を必要とするだけでなく、冷却設備の運用にも多くのエネルギーを消費するためです。

デジタル化の進展とAIアプリケーションの拡大に伴い、データセンターの電力需要は急速に増加しています。国際エネルギー機関（IEA）は2026年4月の報告書で、データセンターの電力消費量が2025年に17%増加し、今後も大幅な伸びが続くとしています。総電力消費量は2035年までに約3倍に増加すると予測されており、AI向け施設の拡大がその主な要因になると見込まれています。 .

施設レベルでは、冷却がエネルギー消費を左右する重要な要素です。ラック密度の上昇と演算負荷の増大に伴い発熱量も増加するため、設備の稼働率を維持し機器を保護するには、効率的な熱管理が不可欠です。実際、データセンター全体の電力消費の最大40％は、演算処理ではなく熱の除去に使用されています。

こうした状況を受け、冷却方式も進化しています。Uptime Instituteの2024年冷却調査によると、従来の空冷方式が依然として主流である一方、増大する熱負荷に対応するため、直接液冷などの高度な冷却技術を採用する事業者が増えています 。これは、電力消費と冷却性能の両方を統合的に最適化する重要性が高まっていることを示しています。

• データセンターは電力需要増加の主要な要因になりつつある
• ラック密度の上昇により、冷却システムの複雑化とエネルギー消費の増大が進んでいる
• 運用事業者には、熱性能や流体挙動をより正確に把握することが求められている
• 最適化の実現には、正確な測定、制御、インフラの統合が不可欠である

重要エネルギーインフラでは、計装機器に求められる役割は単に測定値を提供することだけではありません。多くの場合、厳しい運転条件下でも長期にわたって信頼性の高い運用を支えることが求められます。信頼性の高い産業用測定により、以下が可能になります。 

• 運用判断のための正確なデータの取得 
• 厳しい環境下でも安定した性能を維持 
• エネルギー集約型プロセスのより適切な制御 
• 自動化とデジタルワークフローを支える強固な基盤の構築 
• 効率向上と信頼性向上に向けた取組みをより確実に推進 

システムの接続性が高まり、最適化が継続的に行われるようになるにつれて、こうしたデータの価値はますます高まっています。 

以下のFAQでは、重要エネルギーインフラにおけるエネルギー効率と性能最適化に関する主な疑問にお答えします。エネルギー効率の意味や、なぜ最適化が電力・エネルギーシステムにおける重要な経営課題となっているのか、また測定技術と計装機器が性能、信頼性、制御の向上に必要なデータ基盤をどのように支えているのかを解説します。