「集合住宅版I.SEM®」の導入で太陽光発電の余剰電力を38％削減AIによる電力予測でヒートポンプ給湯器を最適制御

竹中工務店（社長：佐々木正人）は、集合住宅における太陽光発電の自家消費率向上を目的としてヒートポンプ給湯器（以降、HP給湯器と略す）の稼働を最適化する「集合住宅版I.SEM®^※」を、次世代型健康住宅「代々木参宮橋テラス」（東京都渋谷区、2023年2月竣工）に導入しました。2023年4月～2024年3月の1年間にわたるデータを収集、分析した結果、余剰電力を38％削減したことを確認しました。
当社は、今後、集合住宅・ホテルなどの建築計画において、再生可能エネルギーの自家消費率向上や多様な電源リソースを最大限活用し、脱炭素社会に向けた社会やユーザーの課題解決に貢献するソリューションの開発を推進していきます。

脱炭素ニーズの高まりにより、太陽光発電設備を設置する建物が増加しています。また、HP給湯器はエネルギー効率が高く、CO₂排出量を削減できることから、集合住宅やホテルなどでの採用が進んでいます。
しかし、発電と消費の時間的なズレが課題となっています。特に集合住宅では、住民の帰宅・在宅時間（夕方から夜間、朝方）に電力需要が集中する一方、昼間は太陽光で電力が供給されても、消費量が少ないため、余剰電力が発生します。地域全体でも余剰電力が発生する時間帯が生じており、再生可能エネルギーの有効活用が重要な課題となっています。

HP給湯器は、空気中の熱を吸収して効率よくお湯を沸かします。通常、夜間に水を加熱してお湯をタンクに貯蔵し、昼間にそのお湯を使用する運用になっています。しかし集合住宅で採用した場合、多くの住戸が夜間にお湯を沸かすため、夜間の電力ピークが発生します。一方、昼間は太陽光発電により電力が供給されますが、消費量が少ないため、発電した電力が余剰電力となってしまいます。

「集合住宅版I.SEM」は、HP給湯器を制御対象とし、発電量に合わせてその運転を最適化することで、余剰電力を最大限に活用しながら、ピーク電力を抑制します。運転制御の際には、AIにより翌日の太陽光発電量と建物消費電力を高精度に予測します。また、リアルタイムで電力データを監視し、予測からの乖離に対応することで、余剰電力の最大活用と、ピーク電力抑制を実現します。

検証期間：2023年4月～2024年3月
実施場所：代々木参宮橋テラス