はじめに| 持続可能なエネルギーの台頭
技術の進歩と経済動向により、過去10年間で住宅における持続可能なエネルギーとエネルギーレジリエンス（エネルギーの回復力）への需要が大幅に高まりました。太陽光発電やエネルギー貯蔵などの分散型エネルギー資源（DER）を導入する住宅所有者が増加しています。
これらのトレンドは、家庭用エネルギーソリューションや、集中型電力網から独立して機能できるマイクログリッドへの投資と進歩によって推進されています。さらに、山火事、暴風雨、その他の異常気象によって引き起こされる気候変動に起因する停電や公共の安全を守るための電力供給停止の増加も、このトレンドを牽引しています。さらに、州政府と連邦政府は、新しいインフレ抑制法など、様々なプログラムを通じて、クリーンエネルギーへの投資に対して多くの税制優遇措置を提供しています。
住宅用DERへの移行は、エネルギー資源の捉え方と管理方法に大きな変化をもたらします。かつては単なる交通手段と考えられていた電気自動車（EV）でさえ、今やエネルギー革命の一翼を担っています。EVはモバイルバッテリーとして機能し、需要が急増する時期に蓄電した電力を家庭や電力網に供給することで、消費者がエネルギー市場に参加することを可能にします。
住宅用DERの人気の高まりは偶然ではありません。DERは従来のエネルギー源に比べて多くの利点を提供します。
概要| 家庭における分散型エネルギー資源の利点と課題
DERは中央電源への依存度を低減し、停電やその他の気象関連事象の影響を軽減します。さらに、DERはエネルギーが消費地に近い場所で生成されるため、送電・配電ロスを削減できます。さらに、DERは住宅所有者がエネルギー市場で積極的な役割を果たすことを可能にします。余剰電力を貯蔵し、緊急時やコスト管理に使用したり、電力網に売却したりすることも可能です。
こうした利点は、DERの継続的な導入を促す説得力のある根拠となります。しかし、これらの利点には、特にメーカー、公益事業会社、システムインテグレーターにとって課題も伴います。
これらの技術は、進歩という観点から非常に刺激的です。しかし一方で、これらのソリューションを提供するメーカーにとって新たな課題も生じています。
アンドリュー・セラーズ
Typhoon HILのソリューションマネージャー
例えば、DERシステムには統合が必要なコントローラーが多数存在する場合が多くあります。これらのコントローラーが連携して動作できるかどうか、そしてシステム全体をどのように構成し、テストすべきかを判断することが重要です。
ソリューション| ハードウェア・イン・ザ・ループが住宅分散型エネルギーの課題解決に貢献
上記の課題を解決するために用いられる計測・テストソリューションの一つが、ハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）シミュレーションです。HILは、住宅用エネルギーシステムのコントローラーを、設計段階や製品ライフサイクルの様々な段階でテスト・検証します。
制御システムのテストは、従来、現場の物理的な機器、システム全体、あるいは実験室のテストベッド上で行われてきました。しかし、これはコストが高く、非効率的で、安全性にも問題がある可能性があります。
HILテストでは、コンピュータモデルが物理プラントの代わりとなり、シミュレータ上でリアルタイムに実行されます。HILシミュレーションは、プラントとそのダイナミクスをリアルタイムで正確に再現できるため、コントローラのテストと検証のための現実的でインタラクティブな環境を提供します。
HIL シミュレーションは、より安全で、より高速で、より包括的なテストを提供し、メーカーが住宅用 DER やマイクログリッドに適したシステムを設計するのに役立つと同時に、公益事業会社が DER 統合の要件を満たすのにも役立ちます。
電力会社は、変化するエネルギー環境において重要な役割を果たしており、家庭用エネルギー資源が適切な電力品質と力率の確保、そして送電網サービスの提供など、様々な要件を満たすようにする責任を負っています。HILシミュレーションは、認証前テストを支援し、コンポーネントが最新の規格や規制に準拠していることを確認できます。
OEM（相手先ブランド供給業者）やシステムインテグレーターにとって、HILシミュレーションは不可欠なツールです。これにより、OEMは急成長を遂げる住宅用DER市場向けに、適応性と互換性に優れたソリューションを構築し、様々なアプリケーションや複雑なシステムにおいて製品がシームレスに動作することを保証できます。
HILテストの重要性| 多様なDER製品の相互互換性の確保
これらの個々の製品の製造元は、ネイティブ環境で動作できるだけでなく、他のコントローラーが存在するシステムにも適応し、相互に動作できる製品を作成する必要があります。
アンドリュー・セラーズ
柔軟で互換性のあるシステムを設計することは、最も重要な課題の一つです。太陽光パネルや風力タービンから蓄電池やEVに至るまで、DER技術は多岐にわたるため、これらの多様なリソースをシームレスに統合することは複雑な作業です。さらに、メーカーは自社製品が相互に、そして従来の電力系統システムと最新のインテリジェント電力系統技術の両方を含む既存のエネルギーインフラと互換性があることを保証する必要があります。
メーカーは、エネルギー分野の急速に変化する規格や規制にも対応しなければなりません。DER技術が進化するにつれ、その設計、統合、運用を規定する規格も進化します。こうした変化に対応し、製品のコンプライアンスを維持するために、OEMは継続的な研究開発と試験に取り組まなければなりません。
DER テクノロジーを採用する住宅所有者が増えるにつれて、OEM は多様な要件に対応し、既存のエネルギー インフラストラクチャと統合できる多用途のソリューションを設計する必要があります。
HILテストのメリット| 問題の特定、コスト削減、市場投入までの時間の短縮
HIL テストは、複数のシステム間の複雑な相互作用をシミュレートする機能により、システムの互換性と相互運用性を効果的に検証します。
これにより、より徹底的なテストが可能になります。他社製のコントローラーを社内で利用できるようになり、様々な環境でテストできるため、テスト条件を自由に変更できるようになります」とセラーズ氏は述べた。
開発コストの削減から市場投入までの期間の短縮まで、さまざまなメリットがあります。
HILテストの実用的な用途は多岐にわたります。例えば、HILは太陽光発電や電気自動車などの住宅用エネルギーシステムのコントローラーの性能を検証し、コンポーネントの事前認証を行って規格や規制への適合性を確認することができます。
結論| 住宅所有者がエネルギー転換のメリットを実感できるよう支援する
電化と家庭用マイクログリッドおよびEVの普及に牽引された住宅エネルギー使用量の増加は、変革の波をもたらしています。
住宅への設置向けにこれらのソリューションを設計すると、従来のマイクログリッドには存在しない新しい要件が追加されます。
アンドリュー・セラーズ
変革の波は、エネルギー市場において前例のないレベルの信頼性、効率性、消費者の参加をもたらします。
HILシミュレーションは、この移行を加速させ、設計および製品ライフサイクルのさまざまな段階で、より安全で迅速かつ包括的なテストを実現します。HILシミュレーションは、メーカーが適応性と互換性に優れたシステムを設計し、シームレスなエンドユーザーエクスペリエンスを実現するのに役立ちます。
住宅市場におけるDER（分散型エネルギー源）の有効活用には、HILシミュレーションなどの高度なツールとソリューションの適用が不可欠です。これは、より持続可能で、レジリエンス（回復力）に優れ、消費者志向のエネルギーの未来を築くための重要な一歩となります。
クレジット
テキスト| リサ・コーン
ビジュアル| ミリカ・オブラドヴィッチ、カール・ミッケイ
テクニカルエディター| アンドリュー・セラーズ
ブログ編集者| デボラ・サント
