JP2011186570A - Calculation device for carbon dioxide emission amount - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業分野向けの製造管理に用いられ、製品製造時に排出される二酸化炭素の量を削減するために、改善すべき箇所を設備毎、製品毎に把握することができる二酸化炭素排出量の算出装置に関する。 The present invention is used for manufacturing management for the industrial field, and in order to reduce the amount of carbon dioxide emitted at the time of product production, the amount of carbon dioxide emissions that can be grasped for each facility and each product to be improved It is related with the calculation apparatus.
近年、大気中の二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスの増大が、地球を温暖化させ、地球温暖化により自然の生態系が悪影響を受けることが懸念されている。このため、国内外で、温室効果ガス削減に向けた法規制が強化されている。 In recent years, there is concern that an increase in greenhouse gases such as carbon dioxide and methane in the atmosphere will warm the earth and that natural ecosystems will be adversely affected by global warming. For this reason, laws and regulations for reducing greenhouse gases are being strengthened in Japan and overseas.
温室効果ガスの排出量削減は、社会貢献の面や、排出量規制、排出枠取引といった観点から、企業にとっても重要性が増してきている。このような動向から、生産時における温室効果ガスの排出量を把握し、削減に向けた活動を支援するためのシステムが求められている。 Reducing greenhouse gas emissions is becoming increasingly important for companies in terms of social contribution, emission regulations, and allowance trading. From these trends, there is a need for a system to grasp greenhouse gas emissions during production and to support activities for reduction.
温室効果ガスには、二酸化炭素以外に、メタン、一酸化二窒素、ハイドロフルオロカーボン類などがある。それぞれの排出量と地球温暖化係数の積をとることにより、二酸化炭素へ換算することができる。 In addition to carbon dioxide, greenhouse gases include methane, dinitrogen monoxide, and hydrofluorocarbons. By taking the product of each emission and the global warming potential, it can be converted to carbon dioxide.
日本の二酸化炭素総排出量のうち、工場などの産業部門が排出する量は、約40%と言われている。また、工場において排出される二酸化炭素は、そのほとんどが電力、蒸気および冷温水などのエネルギ使用に由来するものである。 The total amount of carbon dioxide emissions in Japan is said to be about 40% by industrial sectors such as factories. Further, most of the carbon dioxide emitted in factories is derived from the use of energy such as electric power, steam and cold / hot water.
工場でのエネルギ使用量を管理するシステムとしては、[特許文献1]に記載されているように、種別毎のエネルギデータをリアルタイムで収集し、エネルギ原単位で管理する技術がある。 As a system for managing energy consumption in a factory, there is a technique for collecting energy data for each type in real time and managing it in terms of energy intensity, as described in [Patent Document 1].
また、[特許文献2]に記載のように、需要家内の少なくとも1つの対象箇所を通過するエネルギ量と排出原単位情報を基にしてエネルギ消費機器とエネルギ変換機器の環境性評価物質の第1の排出量を算出し、エネルギ変換手段が存在しないと仮定した場合の環境性物質の第2の排出量を算出してエネルギ変換手段の有無による削減量を算出する環境性算出装置がある。 Further, as described in [Patent Document 2], the first environmental assessment substance for energy consuming equipment and energy conversion equipment based on the amount of energy passing through at least one target location in the consumer and the emission intensity information. There is an environmentality calculation device that calculates a second emission amount of an environmental substance when it is assumed that there is no energy conversion means and calculates a reduction amount due to the presence or absence of the energy conversion means.
[特許文献1]に記載の従来の技術では、原動力系のエネルギ製造データ、ファシリティ系のエネルギ消費データ、生産系のエネルギ消費データを収集し、工場エネルギ原単位を管理する。しかし、管理するものはあくまで各設備のエネルギ製造量または消費量であり、二酸化炭素排出量の削減策を決めることができない。 In the conventional technology described in [Patent Document 1], energy production data of a motive power system, energy consumption data of a facility system, and energy consumption data of a production system are collected, and a factory energy unit is managed. However, what is managed is only the amount of energy produced or consumed by each facility, and measures for reducing carbon dioxide emissions cannot be determined.
また、[特許文献2]に記載の従来の技術では、エネルギ変換手段の有無については判断できるが、実際にはエネルギ変換手段をなくすことができない場合があり、理想的な状態との比較ができないため、二酸化炭素排出量の削減策を決めることができないという問題がある。 Further, in the conventional technique described in [Patent Document 2], it can be determined whether or not there is an energy conversion unit, but in reality, the energy conversion unit may not be eliminated, and comparison with an ideal state cannot be performed. Therefore, there is a problem that it is not possible to decide on a measure for reducing carbon dioxide emissions.
本発明の目的は、二酸化炭素排出量の削減を実現するために、生産設備と用役設備のそれぞれに由来する二酸化炭素排出量を計算、分析することで、二酸化炭素排出量の削減方法を検討できる二酸化炭素排出量の算出装置を提供することにある。 The purpose of the present invention is to study carbon dioxide emission reduction methods by calculating and analyzing carbon dioxide emissions originating from production facilities and utility facilities in order to reduce carbon dioxide emissions. An object of the present invention is to provide an apparatus for calculating the carbon dioxide emissions that can be produced.
上記目的を達成するために、本発明の二酸化炭素排出量の算出装置は、生産設備および用役設備から設備の運転情報である計測値を収集する計測値収集部と、収集した計測値および設備仕様から二酸化炭素排出量を計算する排出量計算部と、計算した二酸化炭素排出量を分析するデータ分析部と、収集した計測値、計算した二酸化炭素排出量および分析結果を記憶するデータ記憶部と、記憶したデータを表示する表示部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a carbon dioxide emission calculating apparatus according to the present invention includes a measurement value collection unit that collects measurement values as operation information of facilities from production facilities and utility facilities, and the collected measurement values and facilities. An emission calculation unit that calculates carbon dioxide emissions from specifications, a data analysis unit that analyzes calculated carbon dioxide emissions, and a data storage unit that stores collected measurements, calculated carbon dioxide emissions, and analysis results And a display unit for displaying the stored data.
本発明によれば、工場でのエネルギの管理だけでなく、二酸化炭素排出量を計算、分析することで、設備の最適化、設備運用の最適化の支援を行い、二酸化炭素排出量の削減が可能となる。 According to the present invention, not only energy management in a factory, but also calculation and analysis of carbon dioxide emissions can be performed to assist in optimizing equipment and optimizing equipment operation, thereby reducing carbon dioxide emissions. It becomes possible.
以下、本発明の一実施例を図1から図5を用いて説明する。図1は、本実施例の二酸化炭素排出量の算出装置の構成図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a carbon dioxide emission calculating apparatus according to the present embodiment.
本実施例の二酸化炭素排出量の算出装置は、図1に示すように、生産設備および用役設備から設備の運転情報である計測値を収集する計測値収集部1、計測値収集部1に接続され、計測値収集部1が収集した計測値と設備の仕様から二酸化炭素排出量を計算する排出量計算部2、排出量計算部2に接続され、排出量計算部2が計算した二酸化炭素排出量を分析するデータ分析部3、計測値収集部1と排出量計算部2とデータ分析部3に接続され、計測値収集部1が収集した計測値、排出量計算部2が計算した二酸化炭素排出量、データ分析部3が分析した分析結果を記憶するデータ記憶部4、データ記憶部4に接続され、データ記憶部4が記憶したデータを表示する表示部5で構成される。
As shown in FIG. 1, the carbon dioxide emission calculation apparatus of this embodiment includes a measurement value collection unit 1 and a measurement value collection unit 1 that collect measurement values that are operation information of facilities from production facilities and utility facilities. Connected to the
図2は、本実施例1の生産設備の構成図である。図2に示す例では、生産設備は、3つの反応器14を備えており、反応器14内には反応物質を攪拌するための攪拌翼16が設けられ、攪拌翼16を取り付けた回転軸はモータ15により回転駆動される。3つのモータ15には、配線により電源11から電力が供給され、配線の途中に設けられた電力計12により3つのモータの消費電力の合計値である電力量が1箇所でまとめて計測される。
FIG. 2 is a configuration diagram of a production facility according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 2, the production facility includes three
この例では、電源11から供給される電力は、各反応器14内の攪拌翼16を回転するために使用されるが、各反応器14に電力計が設置されていないため、各反応器で使用される個々の電力量は不明である。
In this example, the electric power supplied from the
このため、各反応器14のエネルギ消費量を生産設備の運転情報から推定している。この例では、図2の各反応器に電力計を設置して消費電力量(エネルギ消費量)を直接測定するのではなく、反応器14の攪拌翼16の回転トルクを計測するためのトルク計(図示していない)から消費電力量を推定している。
For this reason, the energy consumption of each
反応器14に攪拌翼16が設置されている場合、攪拌翼16を回転させるモータ15にはトルク計と回転速度計が設置されている。これは、反応の進行によって反応器内の物質の粘度が高くなると、攪拌翼16やモータ15への負荷が大きくなって破損してしまう可能性があり、回転トルクが設定値を越えると警報を出してモータ15を停止できるようにするためである。
When the
各反応器14で消費される電力量は、攪拌翼16の回転トルクと回転数から推定可能である。攪拌翼の回転トルクをT[N・m]、攪拌翼の回転数をn[1/s]とすると攪拌における所要動力P[W]は、数1で表される。
The amount of electric power consumed in each
攪拌翼の稼働時間をt[s]とすると、攪拌による消費電力W[J]は、数2で表される。
Assuming that the operation time of the stirring blade is t [s], the power consumption W [J] by stirring is expressed by
したがって、稼働時間tの間での二酸化炭素排出量E[kg−CO2]は、排出係数をα[kg−CO2/J]とすると数3で表される。
Accordingly, the carbon dioxide emission amount E [kg-CO 2 ] during the operation time t is expressed by
なお、3つの反応器14からなる生産設備全体の二酸化炭素排出量Eall[kg−CO2]は、数4で表される。
In addition, the carbon dioxide emission amount E all [kg-CO 2 ] of the entire production facility including the three
図3は、数3で求めた二酸化炭素排出量Eを、稼働時間tの間に生産された製品の生産量で除して求めた二酸化炭素排出量原単位であり、製品ロット毎に表示したグラフである。
FIG. 3 shows the carbon dioxide emission basic unit obtained by dividing the carbon dioxide emission amount E obtained in
図3に示す例では、左から3番目のロットの二酸化炭素排出量原単位が大きい値を示しており、このように、ある特定ロットで二酸化炭素排出量原単位が大きくなれば、何が原因でそうなったのか、原因を追究して改善に繋げることができる。 In the example shown in FIG. 3, the carbon dioxide emission basic unit of the third lot from the left shows a large value. Thus, if the carbon dioxide emission basic unit becomes large in a specific lot, what is the cause? If so, you can investigate the cause and improve it.
例えば、作業ミスによりエネルギをロスしてしまったのであれば作業手順の見直しを行ったり、二酸化炭素排出量の大きい用役設備を稼動させたのであれば製品の生産スケジュールや用役設備の運転スケジュールの見直しを行ったりする。 For example, if energy is lost due to a work mistake, the work procedure is reviewed, or if a utility facility with a large carbon dioxide emission is operated, the production schedule of the product and the operation schedule of the utility facility Or review.
図4は、図3と同様に、二酸化炭素排出量原単位を製品ロット毎に表示し、ライフサイクルアセスメント(LCA)の結果による二酸化炭素排出量原単位と比較したグラフである。 FIG. 4 is a graph in which the carbon dioxide emission basic unit is displayed for each product lot and compared with the carbon dioxide emission basic unit based on the result of life cycle assessment (LCA), as in FIG. 3.
LCAでは、目的、評価範囲の設定を行い、評価するプロセスとその範囲であるシステム境界と、評価する単位である機能単位、評価する環境負荷を決め、評価の目的を明らかにし、決定されたシステム境界内の製品のライフサイクルにおいてエネルギや材料などの投入量、排気ガスや廃棄物の投入量を分析するインベントリ分析を行い、環境負荷を、環境影響に換算して影響評価を行い、解釈される。 In LCA, the purpose and evaluation range are set, the process to be evaluated, the system boundary that is the range, the functional unit that is the unit to be evaluated, the environmental load to be evaluated are clarified, the purpose of the evaluation is clarified, and the determined system Intervention analysis is performed to analyze the input amount of energy and materials, the input amount of exhaust gas and waste in the life cycle of the product within the boundary, and the environmental impact is converted into the environmental impact, and the impact is evaluated and interpreted. .
一般に、LCAの計算は、製品の設計時のデータに基づいて行われるため、計測データにより算出した二酸化炭素排出量原単位とは異なる値となる。図4に示すように、LCAの計算結果よりも計測データからの計算結果が小さくなれば、製品の設計時よりも設備効率などが良くなったためと考えられ、一方、LCAの計算結果よりも計測データからの計算結果が大きくなれば、製品の設計時よりも設備効率などが悪くなったためと考えられる。いずれの場合も、LCAの計算時に使用したデータを修正する根拠とすることができる。 In general, the LCA calculation is performed based on data at the time of product design, and therefore is different from the carbon dioxide emission basic unit calculated from the measurement data. As shown in Fig. 4, if the calculation result from the measurement data is smaller than the calculation result of the LCA, it is considered that the equipment efficiency is improved compared to the product design, while the measurement result is higher than the calculation result of the LCA. If the calculation result from the data increases, it is considered that the equipment efficiency has deteriorated compared to the product design. In either case, it can be used as a basis for correcting the data used when calculating the LCA.
図5は、数4で求めた生産設備全体の二酸化炭素排出量Eallと、電力計により測定されている用役設備からの供給電力量から求められた二酸化炭素排出量を比較したグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph comparing the carbon dioxide emission amount E all of the entire production facility obtained by
数4で求めた二酸化炭素排出量は、消費電力量が、攪拌トルクと攪拌時間に比例するとして求めているので、電力計による測定値とは一致しないが、測定値に近い値が得られると考えられる。
The carbon dioxide emission calculated in
生産設備でのエネルギ消費に由来する二酸化炭素排出量と用役設備でのエネルギ供給に由来する二酸化炭素排出量との間に差があれば、エネルギ消費量算出の仮定が間違っているか、設備運用においてエネルギの損失が起こっていると考えられる。 If there is a difference between the carbon dioxide emissions resulting from the energy consumption at the production facility and the carbon dioxide emissions resulting from the energy supply at the utility facility, the assumption of energy consumption calculation is incorrect or the facility operation It is thought that energy loss has occurred in
図5のように、生産設備でのエネルギ消費に由来する二酸化炭素排出量と用役設備でのエネルギ供給に由来する二酸化炭素排出量を示すことにより、エネルギ損失の低減方法について検討でき、効率の良い設備へリプレイスしたり、既存設備のままで設備の運用方法を改善したりすることで可能となる。 As shown in FIG. 5, by showing the carbon dioxide emissions resulting from energy consumption at production facilities and the carbon dioxide emissions resulting from energy supply at utility facilities, energy loss reduction methods can be examined, This can be done by replacing the equipment with a better one or by improving the operation method of the equipment while maintaining the existing equipment.
本実施例では、用役として電力を例にとり説明したが、用役としてはその他に、蒸気、温水、冷水、圧縮空気などがある。いずれも、用役設備からの供給量に由来する二酸化炭素排出量を求めることが可能であり、各種用役の消費量を二酸化炭素排出量に換算することによって、その削減方法を検討することができる。 In the present embodiment, power has been described as an example of utility, but there are steam, hot water, cold water, compressed air, etc. as other utility. In any case, it is possible to obtain the carbon dioxide emissions derived from the supply amount from utility facilities, and it is possible to examine the reduction method by converting the consumption of various utilities into carbon dioxide emissions. it can.
1 計測値収集部
2 排出量計算部
3 データ分析部
4 データ記憶部
5 表示部
11 電源
12 電力計
13 生産設備
14 反応器
15 モータ
16 攪拌翼
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