脱化石燃料鉄鋼生産のためのエネルギーシステムの最適化
Knightec社は、製品・サービス開発の戦略的パートナーとして、前向きな変化を生み出すことに力を入れています。私たちは、ビジネスイノベーションを促進し、より良い社会への道を開くことを約束します。本ブログでは、モデロンのエネルギーシステムライブラリを使用してエネルギーシステムを最適化するアプローチを探ります。
課題
スウェーデンは、2045年までに温室効果ガス排出量を正味ゼロにするという目標を掲げていますが、そのためには、国内排出量の3分の1を占める産業部門の大幅な削減が必要です。主要な排出源である鉄鋼業界は、二酸化炭素排出量を削減すると同時に、世界的な鉄鋼需要の増加に対応するという2つの課題に直面しています。画期的なアイデアは、電気分解による水素を使って化石燃料を使わない鉄鋼を生産することです。これは二酸化炭素排出量を大幅に削減しますが、膨大な量の再生可能エネルギーを必要とします。
Knightec社は、スウェーデン北部でのパイロット・プロジェクトのための分析を行いました。主な課題は、水素ベースの鉄鋼生産をサポートするために、再生可能エネルギー生産、貯蔵、ベースロード電力の最適な組み合わせを決定することでした。スウェーデンの将来の電力システムは、断続的な再生可能エネルギーに大きく依存するため、安定した信頼性の高い電力供給を確保するための高度なモデリングが必要となります。
エネルギーシステム最適化のための分析アプローチ
Modelon Impactは、エネルギーシステムのシミュレーションと最適化における高度な機能を備えているため、この分析に選択されました。Modelon Impactは、想定されるエネルギーシステムの詳細な仮想環境を作成するために必要なツールとライブラリを提供します。分析を容易にしたModelon Impactの主な機能は以下の通りです。
1. 包括的なモデリング： モデロンのエネルギーシステムライブラリにより、再生可能エネルギー源、貯蔵システム、ベースロード電源オプション、エネルギー消費など、さまざまなエネルギーコンポーネントの簡便なモデリングが可能になりました。
2. データ統合： ソフトウェアのアーキテクチャは、気象データとエネルギー消費パターンのシームレスな統合を可能にしました。
3. 最適化アルゴリズム： 高度な最適化機能により、コストと性能のバランスをとりながら、最適な構成と運転条件を決定することができました。
Modelon Impactを使って、エネルギーシステムの多用途モデルが開発されました。このモデルには、水素製造のための電力源として、原子力発電所や水力発電所だけでなく、陸上風力発電所や洋上風力発電所が含まれています。貯蔵オプションとして、電池と水素タンクが選ばれました。さまざまなシナリオが定義され、個別に最適化されました。最適化により、最もコスト効率の良いコンポーネントのサイズと最適な運転法が同時に発見されました。これにより、様々な境界条件下でのシステムの挙動を公平に比較し、最適なエネルギーミックスを特定することができました。
さまざまなシナリオが個別に定義され、最適化されました。最適化により、最もコスト効率の良いコンポーネントのサイズと最適な運転法が同時に求められました。これにより、さまざまな境界条件下でのシステムの動作を公平に比較し、最適なエネルギーミックスを特定することができました。
結論
本プロジェクトは、いくつかの興味深い発見をもたらしました。主な結果は以下の通りです。
1. システム構成：最適化により、様々なエネルギー生産者と貯蔵の最適寸法を含む、コスト最適なエネルギー・システムの構成と運用に関する洞察が得られました。
2. ベースロード発電所の影響：最適化により、原子力発電と水力発電の利用が、風力発電と貯蔵の必要性をどれだけ減らすかについての洞察が得られました。
Knightec社のアソシエート・コンサルタントであるLinus Lybäck氏は、「Modelon Impactの使用経験がないにもかかわらず、効率的にシステムモデルを作成し、高度な最適化を実施することができました。このおかげで、比較的短期間で目的を達成することができました。プロジェクト全体を通してモデロンのチームから受けたサポートに大変感謝しています。Modelon Impactの共有ワークスペース機能は、非常に効率的なサポートプロセスを保証してくれました。」
Modelon Impactの可視化機能は有益で、すぐに利用できました。最適化の結果を簡単に分析し、技術的な変更がエネルギーシステムの性能にどのように影響するかを理解することができました。」
Modelon Impactは、Knightec社にとって貴重なツールであることが証明されました。高度な機能により、エネルギーシステムの包括的な分析が可能になり、開発されたモデルは、将来のプロジェクトやアプリケーションのための強固な基礎となります。
