대학 캠퍼스 전체를 제어하는 에너지관리시스템

  • 편집부
  • 2014-11-19 오후 1:03:08

일본 츄부대학은 시미즈건설의 협력을 받아 캠퍼스 전체를 대상으로 하는 에너지관리시스템을 구축하고 있다. 발전, 축전기기를 제어하는 관리시스템의 효과가 크고, 소비전력량을 25% 억제할 수 있는 계획을 발표하였다. 도쿄돔 8개분(36m2)의 부지에 산재되어 있는 약 40개 동의 빌딩이 대상이다. 건축면적은 합계 188,000m2에 이른다. 여기서 사용되는 전체 에너지를 관리하고, 전력사용량 및 피크 전력을 대폭 감소시킨다.

프로젝트를 추진하는 것은 시에 본부를 둔 츄부대학과 시미즈건설이다. 일부의 학부부터 스마트화를 시작하고 전체 학부로 확대하고 나아가 가스가이시로 확대해 나간다.

그 결과 전력사용량을 약 15% 줄이는데 성공하였으며, 계약전력을 좌우하는 피크전력도 약 25% 삭감할 수 있었다. “츄부대학 스마트 에코 캠퍼스프로젝트에서는 발전, 축전, 열이용과 이것을 연결하는 에너지관리시스템을 조합시킨다. 계획의 제1단계에서는 생명건강과학부에 속하는 5개 동의 건물군을 대상으로 하였다. 이 학부에 속하는 55호관의 옥상에 출력 20kW의 태양광발전시스템을 설치하였으며, 용량 90kWh의 축전지도 설치하였다. 그 후 용량을 144kWh로 증설하였다. 53호관에는 출력 25kW의 가스 코제너레이션 시스템을 2설치하였다.

가스 코제너레이션 시스템에서 발생한 열은 실험동물 교육센터에서 사용한다. 제습 에너지로 열을 사용하는 형태이다. 일반적인 공조와 같이 제습은 과냉각을 이용하여 공기 중의 수분을 제거한다. 그 경우 가스 코제너레이션 시스템에서 받은 배열 온수를 이용한다.

건물의 공조와 조명, 연구설비의 전력수요를 관리하는 것은 시미즈건설이 개발한 스마트 빌딩에너지관리시스템(BEMS)이다. 기상데이터 및 과거의 설비 운용실적에 기초하여 다음 날의 건물 전력수요를 예측하고, 축전지를 운용한다. 예상외로 전력수요가 증가한 경우에는 실내환경의 쾌적성을 유지하면서 설비기기의 운전을 강제 제어한다.

이러한 방식이 왜 필요한 것일까. 학부에서 소비하는 전력량의 약 반 정도가 실험기기이기 때문이다. 배선설비 등의 정보도 필요하기 때문에 IT 및 빅데이터만을 이용하는 방식에서는 대응할 수 없을 것이다.

201410월에는 스마트화를 전체 7개 학부, 주요 40개 시설에 확대시킨다고 발표하였다. 2016년도 중에 스마트화를 종료한다. 공사비를 포함한 총 투자액은 약 10억 엔에 이른다. 절전 및 에너지절약 효과에 의해 8~10년에 투자를 회수할 수 있다.

학부별로는 11개의 스마트그리드를 구축하여 스마트 BEMS로 전력수요를 제어한다. 이전과 다른 점은 스마트그리드 내부뿐만 아니라, 스마트그리드 사이에도 수요를 제어하는 것이다. 복수의 그리드를 통합하는 중앙에너지관리시스템(CEMS)을 설치하는 형태이다. 장래에는 시티그리드까지 확장한다. 스마트 BEMS의 제1 목표는 피크전력의 컷이다. 시설군의 전력수요를 계속 예측하여 높은 수요시간대에 발전설비와 축전설비를 이용하고, 절전목표를 만족한다. 수요가 목표치를 상회할 경우에는 각 시설의 공조온도와 조명의 조도를 억제한다. 지금까지는 이전 대응과 유사하다.

큰 차이는 실험설비에 있다. 이미 시스템을 도입한 생명건강과학부, 응용생물학부와 비교하여 공학부에서 이용하는 실험장치는 대형의 것이 많다. 그래서 많은 전력을 사용하는 설비가 학부간, 시설간 중복되지 않도록 사전에 이용계획을 제출하는 형태를 채용한다. 대상이 되는 많은 건물에서는 기존의 조명, 공조설비를 그대로 사용하고, 설비의 갱신은 하지 않는다. , 새롭게 짓는 건물에서는 자연통풍 및 자연채광 등 기본이 되는 소비전력이 적게 되도록 설비를 갖춘다.

출처KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

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