IoE社会のエネルギーシステム

研究開発テーマ

AIoE社会のエネルギーシステムのデザイン

再生可能エネルギーの大量導入には電気自動車(EV)車載蓄電池の充放電制御に大きな効果が見込まれていることから、本SIPでは、エネルギーと交通の統合エネルギーシステムの概念設計を行う。さらに、地域分散型エネルギーシステムを設計する際に必要となるデータの収集、設計の際に考慮すべき視点、自治体等など関係者の役割、設計の手順などを地域エネルギーシステムデザインのガイドラインとして策定する。

BIoE共通基盤技術

再生可能エネルギー等の不規則な変動電源にも常に高効率の対応が可能な低コストかつ機能性、汎用性の高いユニバーサルスマートパワーモジュール(USPM)の実現のため、①高速デジタルコントローラ、②高パワー密度、高温動作コアモジュール、③低損失かつ低コストなMOSFET(電界効果トランジスタの一種)の開発を行う。また、ワイヤレス電力伝送(WPT)システムヘの応用を見据え、窒化ガリウム(GaN)パワーデバイス及びMHz帯·マイクロ波帯を用いたWPTシステムの基盤技術開発を行う。

CIoE応用・実用化研究開発

IoE社会におけるエネルギーマネージメントシステム(EMS)に対するWPTシステムの便益評価を行い、WPTシステムの有効性を明確化し、遠距離・高効率・大電力で高安全を有するWPT技術を用いたエネルギーマネジメントの実現に向けて、①屋内センサー・情報機器等、②ドローンについて、WPTシステムの送信側・受信側の高効率化、高度伝送制御技術の開発等を実施。また、必要な制度整備・標準化について、テーマ間の連携による取組みを実施する。

5年間の成果

A. IoE社会のエネルギーシステムのデザイン

多様な再生可能エネルギー電源や蓄電システムを高度に制御できるエネルギーマネジメントシステム構築に向けて、電動化する交通部門とエネルギー部門を統合制御できるシステムアーキテクチャの概念モデルを設計した。

テーマ(B)及び(C)の技術導入によるエネルギー効率向上などの社会的便益の評価手法と課題、関連データの整理・連携のあり方を明確にした。

全国1,741の市区町村別のエネルギー需給の実態を推計・整理したデータベースを作成し、公開。脱炭素先行地域の計画などに活用されている。

再エネ大量導入時代の地域分散型エネルギーシステムの構築に資するため、地域のエネルギー需給実態を示す(推計)データベースを作成するとともに、地域間(クロスボーダー)エネルギー連携の進め方、エネルギー需要部門間(クロスセクター)でのエネルギー連携・統合の考え方、デジタル化の進展により新たに利用が可能となったデータの活用方策等の手法を示す地域エネルギーシステムデザインのためのガイドラインを策定した。

地域エネルギー需要データベース

B. IoE共通基盤技術

USPMを使った蓄電システムを試作し実証した。

酸化ガリウムMOSチャネル移動度72cm2/Vsを実証した。導電p型α-(Ir,Ga)2O3層で耐圧1400Vを実証した。完全縦型MOSFETの動作を実証した。

縦型GaNパワーデバイスエピ技術を確立した。アンペア級縦型トレンチMOSFETの開発に成功した。

横型GaN整流素子開発における8インチGaN基板に対応可能なエピタキシャル成長技術を確立した。1W級及び10W級横型GaN整流素子の試作に成功した。

USPMを導入した電気機器の普及により、省エネ化や変動電源の利用が促進され、エネルギー利用の効率化に寄与する。

IoT社会のセンサや小型モバイル機器への自動給電など多様な電力消費要求に応えるワイヤレス電力伝送技術として着実な社会実装が期待できる。

C. IoE応用・実用化研究開発